文 馬春桃 李 萍

“521”課堂教學模式探索
——以《機械能守恒定律》教學設計為例

文 馬春桃 李 萍

“521”教學模式是在新課改“以生為本”的教育理念指導下，根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)理論”以及建構主義教學理論，結合學?！皟?yōu)教優(yōu)學”的辦學理念和實際情況所提出的，旨在讓“每個學生走進高校，讓每個優(yōu)生走進名校，讓每個學生個性得到發(fā)展”的一個探索與實踐。

一、教學模式簡介

“521”課堂教學模式是“五環(huán)節(jié)、二載體、一活動”的簡稱，五環(huán)節(jié)指的是先學后教、問題引導、精講精煉、當堂檢測、課后配餐五個教學環(huán)節(jié)；二載體是指開展教學活動的載體，即教學設計和教案；一活動是指學習活動小組。

1. 五環(huán)節(jié)

（1）先學后教

先學由學生學和教師學兩個并列成分組成。學生通過學習掌握一部分知識，并發(fā)現(xiàn)問題；教師學主要制定課堂教學目標，調查學情，分析重點難點并尋求適當?shù)慕虒W方法和學習方法等等。后教是在先學的基礎上，教師課堂上主要教學生不會的、合作探究學習中也沒解決的困惑和問題，從而引導學生提煉所學知識，總結學習方法。

（2）問題引導

根據(jù)學習目標將要學習的知識根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論轉化為一個個具有啟發(fā)性的由淺入深的問題串呈現(xiàn)在載體學案中，通過問題引導學生的先學，從而激起學生學習興趣，培養(yǎng)學生好學的精神。

（3）精講精練

教師主要講學生自學以及小組合作探究也沒弄清楚的思路、方法、困惑、規(guī)律、本質等。要求教師通過課前的學能夠了解學生困惑，將抽象的問題形象化、復雜的問題簡單化，低起點、高立意的講解。精練主要是針對學習目標練基礎、練方法，要求學生先練后交流，再講評。

（4）當堂檢測

針對本節(jié)學習目標，檢測學生本節(jié)學習效果，找出學生學習漏洞并加以彌補。

（5）課后配餐

該部分由三組習題組成，A組題主要是基礎題，對基礎薄弱學生設置，讓他們能夠找到學習的信心；B組題的設置目的是鞏固所學方法，要求大部分學生都會做；C組題主要是提高題，針對優(yōu)秀學生設置；三組題題量的比例以1:2:1為宜。這樣可以解決吃不飽和吃不了的現(xiàn)象，做到真正的因材施教。

2. 二載體

“二載體”主要指先學中學生學習的載體——學案，教師學習的載體——教學設計。學案由課題、學習目標、問題與例題、目標檢測、配餐作業(yè)五部分構成，教學設計由內容及其解析、目標及其解析、教學問題診斷分析、教學支持條件分析以及教學過程設計。

3. 一活動

“一活動”主要指學習活動小組。筆者認為黃金活動小組人數(shù)為四人，它的主要任務是自主學習、合作探究和交流展評。

二、“521”教學模式的教學設計

通過《機械能守恒定律——第1課時》的課堂教學設計的案例分析“521”教學模式的實施。

1. 內容及其解析（教師“先學”過程）

內容：機械能的概念、動能和勢能的相互轉化、機械能守恒的條件及其應用

解析：機械能守恒定律是普遍的能量守恒定律在機械運動范圍內的具體體現(xiàn)，是能量守恒的特殊形式，是高中學生對能量轉化和守恒的啟蒙，機械能守恒定律起著承前啟后的作用，是必須牢固掌握的一個重要規(guī)律。學生將通過本節(jié)課理解機械能守恒定律及其條件，同時通過學習體驗探究物理規(guī)律的一種手段──理想實驗研究方法。

2. 目標及其解析（教師“先學”過程）

知識與技能：

（1）知道機械能的概念，知道物體的動能和勢能可以相互轉化。

（2）理解機械能守恒定律的內容。

（3）在具體問題中，能判定機械能是否守恒，并能列出機械能守恒的方程式。

過程與方法：

（1）親身體驗用一不可伸長的輕繩系一小球在擺動過程中重力勢能與動能的轉化、輕彈簧一端固定一小球振動過程中彈性勢能與機械能的轉化，感受大膽的猜想、理想實驗的方法是學習與研究的一種科學方法。

（2）通過對機械能守恒條件的歸納，經歷在不同的現(xiàn)象中尋找共性的研究方法。

情感態(tài)度與價值觀：

（1）體驗實驗、觀察現(xiàn)象、猜想、歸納的科學研究方法。

（2）體驗物理守恒之美。

（3）在運用機械能守恒定律解決實際問題的過程中，體驗學有所得的快樂，并感悟物理與社會生活的緊密聯(lián)系。

重點：機械能守恒定律的理解和應用。

難點：機械能守恒定律的應用。

3. 教學問題診斷分析（教師“先學”過程）

學生對動能和勢能的概念已不陌生、已初步具備實驗的能力及其觀察、猜想、歸納等基本的科學研究方法。因此本節(jié)設計的動手實驗及其機械能守恒的條件，學生憑借自己的學習基本能夠解決。對機械能守恒的幾種表達式通過自己已有的知識及其小組和課堂的交流，也能由學生自己完成。利用機械能守恒定律解決實際問題，應該是學生要突破的一個難點，教師在此應給予啟發(fā)、輔助。

教學方法：實驗探究法、問題啟發(fā)法、學案教學法

4. 教學支持條件分析（教師“先學”過程）

學案、多媒體、單擺、彈簧振子等。

5. 教學過程設計（教師“先學”過程）

（1）教學基本流程

圖1 教學基本流程

（2）問題與例題（教師“先學”，問題引導，學生“先學”、教師“后教”，小組活動，教師精講，例題精練）

問題1:

①閱讀教材，列舉重力勢能和動能相互轉化的實例。

②閱讀教材，列舉彈性勢能和動能相互轉化的實例。

③通過以上實例，思考動能和勢能之間怎樣相互轉化呢？

④什么是機械能？物體的_______、________、_______統(tǒng)稱為機械能。

師生活動：學生通過預習完成問題1，課上展示自己的答案。

設計意圖：學生預習培養(yǎng)其自主學習；問題啟發(fā)，使學生養(yǎng)成思考的習慣。

預習1: 做平拋運動的小球，在運動過程中_____能轉化為_____能。如圖2所示，物體在光滑的水平面上滑行，碰到彈簧，在彈簧被壓縮的過程中，物體的_____能轉化為______能，當物體速度為_____時，彈簧壓縮量最大，此時彈簧的彈性勢能達到______，之后彈簧把物體彈回，彈簧的_____能向物體的_____能轉化。

圖2

師生活動：學生在課前的預習過程中完成預習1，課上交流點評。

設計意圖：強化對問題1的理解、同時檢測對問題1的預習結果。使學生形成自我評價、自我管理的好習慣。學生在初中的學習過程中已經了解了勢能和動能的基本概念，該部分內容是學生以學案為載體進行“先學”，在課堂上以學習活動小組為單位進行小組的展示并與其他小組和教師進行交流與補充。

課堂的效果：由于知識較為簡單，學生具備了觀察、分析和歸納總結的基本能力，所以該部分學生能夠很好地通過自己學習得以解決，學生在“先學”過程中體驗到了物理概念的形成過程：觀察現(xiàn)象、提出問題，思考并解決問題，總結歸納。

問題2:

①自己動手做圖3所示的實驗，小球可以擺到跟A點等高的C點，如圖3甲所示。

如果用尺子在某一點擋住細線，小球雖然不能擺到C點，但擺到另一側時，也能達到跟A點相同的高度，如圖3乙所示。思考在這個小實驗中，小球的受力情況如何？各個力的做功情況如何？這個小實驗說明了什么問題？

圖3

②自己動手做圖4所示的實驗，觀察小球在B、C間的往復運動。思考在這個小實驗中，小球的受力情況如何？各個力的做功情況如何？這個小實驗說明了什么？

圖4

③以上兩個實驗說明了什么問題呢？

師生活動：學生課前預習并實驗，課上展示自己實驗的現(xiàn)象和得出的結論

設計意圖：體驗動能和勢能之間的轉化，培養(yǎng)學生觀察、思考、猜想、歸納的能力，感受物理之美。

課堂效果：該問題已在學案中有所體現(xiàn)，有的學生自己制作了簡單的實驗用具，并拿到小組內先進行組內交流，然后由教師組織他們進行小組展示實驗的過程、觀察到的現(xiàn)象、從而引發(fā)的思考等等，課堂氣氛十分活躍。

問題3:我們在以上的實驗中猜測到，當只有重力或者彈力做功時，機械能是守恒的。那么你能否用理論證明你的結論呢？（提示：建立一個物理情景，如自由落體運動、拋體運動，物體沿光滑曲面下滑等，從動能定理出發(fā)證明你的觀點）

師生活動：學生通過小組活動建立各種物理情景、證明自己的猜想，并利用投影展示交流自己的證明過程。

設計意圖：培養(yǎng)學生理論推理的能力，在與他人的交流中學習。

課堂效果：該部分學生在“先學”過程中已完成或部分完成，在課堂上他們通過小組的合作共同建立一個統(tǒng)一的觀點，然后組間展示與交流評價，各小組建立了不同的物理情景，爭先展示自己的證明成果，討論與交流的十分熱烈。最后由教師對他們的證明進行簡單的總結與評價。

問題4:通過以上的猜想和理論推導，請你概括出機械能守恒定律的內容，并寫出機械能守恒定律的表達式及機械能守恒的條件。

師生活動：學生歸納總結、組內交流，組間展示點評。

設計意圖：培養(yǎng)學生歸納、語言表達的能力等。

課堂效果：每個小組的歸納與總結稍有片面，但教師引導他們將各小組各個片面化的總結歸納起來，就形成了機械能守恒定律內容的完整表述了。

預習2: 在下列幾個實例中，機械能守恒的是（ ）

A.在平衡力作用下運動的物體

B.在光滑水平上被細線拴住做勻速圓周運動的小球

C.在粗糙斜面上下滑的物體，下滑過程中受到沿斜面向下的拉力，拉力大小等于滑動摩擦力

D.如圖5所示，在光滑水平面上小球壓縮彈簧的過程中，小球和彈簧所組成的系統(tǒng)

圖5

預習3：以下說法正確的是（ ）

A.物體做勻速運動，它的機械能一定守恒

B.物體所受合力的功為零，它的機械能一定守恒

C.物體所受的合力不等于零，它的機械能可能守恒

D.物體所受的合力等于零，它的機械能一定守恒

師生活動：學生課前預習作答。

設計意圖：自我檢測對問題3、4的理解。

例題：小球沿高為h=5m的光滑斜面由靜止開始下滑，求小球到達斜面底端時的速率（g=10m/s2）。

討論：應用機械能守恒定律解題，與直接用牛頓定律解題相比，具有哪些優(yōu)點和不足？

練習：質量為m的物體，從桌面上豎直拋出，桌面離地面高為h，物體能達到離地高度為H，若以桌面為參考平面，不計空氣阻力，則物體落地時的機械能為多少？

師生活動：學生先獨立完成、然后小組交流、最后在班級展示，教師總結應用技巧注意事項等。

設計意圖：應用機械能守恒定律解題，與直接用牛頓定律解題相比，具有哪些優(yōu)點和不足。通過練習題鞏固強化對機械能守恒定律的應用。

例題與練習的設計體現(xiàn)了“521”模式的精講精練環(huán)節(jié)，每個例題和練習都是通過教師“先學”過程中精選的，具有一定的代表性，從而強化和鞏固學生對基本概念的理解和應用。

（3）小節(jié)：由學生自我總結本節(jié)課的收獲。

（4）目標檢測

設計意圖：該部分主要是了解學生對學習目標的完成程度而設計的，該部分的試題不易過難、過多，要求學生在5分鐘左右的時間完成為宜，具體試題如下。

①機械能守恒的條件是“只有重力對物體做功”這句話的意思是（ ）

A.物體只能受重力的作用，而不能受其他力的作用

B.物體除受重力以外，還可以受其他力的作用，但其他力不做功或做功的代數(shù)和為零

C.只要物體受到的重力做了功，物體的機械能就守恒，與其他力做不做功無關

D.以上說法均不正確

②如圖6所示，一輕彈簧固定于O點，另一端系一重物，將重物從與懸點O在同一水平面且彈簧保持原長的A點無初速地釋放，讓它自由擺下，不計空氣阻力，在重物由A點擺向最低點的過程中（ ）

圖6

A.彈簧與重物的總的機械守恒

B.彈簧的彈性勢能增加

C.重物的機械能守恒

D.重物的機械能增加

③從地面以初速度V0豎直上拋一物體，當它的速度減為一半時，上升的高度是多少？

④如圖7所示，在水平臺面上的A點，一個質量為m的物體以初速度V0被拋出，不計空氣阻力，求它到達B點時速度的大小。

圖7

（4）課后配餐

設計意圖：該部分習題的設置，要求要是精選，并分為A、B、C三組，題量的大概比例為1:2:1，難度逐組遞增，從而滿足不同層次學生的需求。在各組試題中抽選幾題作為參考，不多贅述。

A組

物體在下列運動中機械能一定守恒的是（ ）

A. 自由落體運動

B. 在豎直方向上做勻加速直線運動

C. 在豎直方向上做勻速直線運動

D. 在水平方向上做勻加速直線運動

B組

如圖8所示，AB軌道和一個半徑為R的半圓弧相連，將球從距離水平面H高處的A點無初速的釋放，整個過程中摩擦力均可忽略，求：（1）小球到達B點時速度大??；（2）小球到達C點時速度大小。

圖8

C組

如圖9所示，一根長為l，可繞O軸在豎直平面內無摩擦轉動的細桿AB，已知質量相等的兩個球分別固定在桿的B、A端，由水平位置自由釋放，求輕桿轉到豎直位置時兩球的速度？

圖9

（6）板書設計

圖10

設計意圖：提綱挈領，同時揭示了學生探索機械能守恒相關問題的整體思路及科學方法，便于學生對于知識的理解和記憶。

三、“521”教學模式的反思與體會

1. 反思

（1） 教學設計的效果

學生以學案為載體，教師以教學設計為載體，做到了先學；課堂上在教師的引導下，學生積極參與到組內交流、組間分享的 “一活動”中，教師提綱挈領，講重點、難點，講科學方法等，這樣做到了后教，課堂氣氛相當活躍。如在動能和勢能的相互轉化實驗演示中，學生自制了單擺和彈簧振子，有小組還利用的是學案上沒有提到的豎直方向彈簧振子振動加以說明動能和勢能的相互轉化；再如機械能守恒理論的推導過程中，各小組建立了不同的物理情景加以證明，各抒己見，與學生、與教師相互交流與點評。這樣學生在教師的引導下，積極參與到了“五環(huán)節(jié)”的學習過程中，極大地激發(fā)了學生學習物理的樂趣，使學生真正成為課堂的主人。

（2）教學成果

知識方面，學生通過自己自制實驗知道了動能和勢能可以相互轉化以及機械能的概念；在課上交流的過程充分理解了機械能守恒定律的內容；在問題與例題的設計中能簡單的應用機械能守恒解決問題；在目標檢測以及課后配餐的設計中強化了學習的內容。

過程與方法上，親身體驗了動能和勢能的相互轉化，感受到了大膽猜想、理想實驗方法是學習與探究的一種科學方法。通過對機械能守恒條件的歸納，經歷在不同的現(xiàn)象中尋找共性的研究方法。

情感態(tài)度與價值觀方面，體驗實驗、觀察現(xiàn)象、猜想、歸納的科學研究方法初步培養(yǎng)了實事求是的科學態(tài)度，體驗到了物理守恒之美，在運用機械能守恒定律解決實際問題的過程中，體驗學有所得的快樂，并感悟物理與社會生活的緊密聯(lián)系。

2. 體會

“521”諧音“我愛你”，充分體現(xiàn)了用眼睛觀察學生，用耳朵聆聽學生，用心靈感受學生，用智慧啟發(fā)學生，以生為本的新課程教學理念。

作者信息

馬春桃，碩士，中教二級。德宏州民族第一中學，678400

李萍，本科，中教二級。撫順市第十八中學，113008