圆周运动的高端备课研究

　　圆周运动是继平抛运动后又一种特殊的曲线运动，它既是曲线运动的延伸，又为万有引力和天体运动打下基础，在教学中具有承前启后的作用。鉴于此，我们在深入分析教材编写不足的基础上，提出了圆周运动教学的高端备课。
　　1现行教材编写的不足
　　圆周运动是人教版教材必修2第五章第四节的内容，教材首先举出电风扇、时车扩、田径场弯道赛跑等日常生活中的实例，让学生感知圆周运动。然后通过思考与讨论得出线速度的概念，并给出匀速圆周运动的定义，指出圆周运动快慢还可以用它与圆心连线扫过的角度来快描述，从而引出角速度概念，最后推导出角速度与线速度的关系〔l〕。我们认为，教材的编排存在一些有待商榷的地方。
　　第一，把线速度放在角速度之前讲解并不合理。一方面，线速度属于线量范畴，学生接受线速度的概念并没有困难，而且，这样的编排并不能由线速度概念合乎逻辑地得出角速度概念；另一方面，把线速度与角速度看作同等重要，没有能突出教学的重点与难点。
　　第二，在学习圆周运动之前，学生己经对直线运动及平抛运动有了深入了解，平抛运动虽属于曲线运动，但由于运动的独立作用原理，通过化曲为直可以解决平抛运动问题。但在圆周运动中，化曲为直的方法并不适用，这就需要引入新的物理：霸一角量，来描述其运动规律。然而，学生并没有用角量描述物体运动的经历，因此用角量描述圆周运动可谓教学思想上的重大跨越，这是在圆周运动教学中应当特别指出的。
　　2体现教学逻辑的高端备课
　　2。1类比分析，引入角速度的定义
　　我们认为，圆周运动的教学应当通过向学生讲述科技史，尤其是中国古代科技发展的进程，从而自然地进行导入。教师应当指出，在我国数学发展的历史中，即便有九章算术、勾股定理等成就的获得，仍然还是局限于线量的思维方式而从未产生过角度的概念，由此可知角度概念产生之艰难。鉴于此，本节课的核心思想即为用角量来描述圆周运动。
　　用线量定义物理量的方法学生己经非常熟悉，这些物理量通常就是位移、速度、加速度等。教师可以告诉学生线量与角量在描述物体运动时具有完全相同的地位。因此，在直线运动中用线量定义物理量的方法，完全适用于圆周运动中用角量定义物理量。所以，采用类比方法很容易就可以得出角速度的定义。
　　3教学启示
　　备课是物理教师专业性的工作，无论按照何种顺序呈现教学内容，备课工作都应关顾物理知识的内在逻辑，力求符合学生的认知水平，同时符合教学的逻辑。总结上述教学设计，我们得到以下三点启示。
　　3。1备课应揭示物理教学的本质
　　在学习圆周运动之前，学生习惯于运用线量来描述物体的运动，而圆周运动则是用角量对物体运动进行描述。因此，从用线量描述直线运动到用角量描述圆周运动，这事实上是认知方式的分水岭。鉴于此，高端备课从教学的本质出发，重视认知方式的转变，明确指出描述物体运动的两条路线分别是线量与角量，注重角位移概念引入的关键性步骤，将角速度作为圆周运动教学的切入点，并随着角速度概念的引入，逐步突破线速度与角速度关系与线速度概念的教学，从而有效地促进了圆周运动教学的优化。
　　3。2备课应注重突破思维定势
　　中国自古虽有对勾股术、测圆术、弧矢术的深入研究，但对角量的研究则严重不足，这样，角量描述物体运动的认知盲区就很有可能在学生学习圆周运动中重演。在学习圆周运动之前，学生的思维处于运用线量描述物体运动的状态，较难接受运用角速度描述圆周运动的思维方式。因此，圆周运动备课的重点就在于如何打破学生的思维定势。高端备课通过科技史的引入，将学生的思维从被组织状态向临界状态过渡，最后突破学生的思维定势，从而完成了从线量到角量描述圆周运动的认知飞跃。
　　3。3备课应体现物理教学的逻辑
　　所谓教学的逻辑，就是教学过程中诸要素呈现的顺序。由于圆周运动教学对逻辑性有着特殊的要求，因此，先建立角速度的概念，再导出角速度与线速度的关系，最后得出线速度概念，这样的教学设计将角速度，角速度与线速度的关系，线速度按照学生的认知顺序整合在教学过程中，重点突出、层次清晰，体现了对学生原有知识水平的关顾，从而彰显了物理高端备课的独特内涵。