《世贸大楼倒塌之物理分析》一课案例分析
零陵中学 俞怡
教学设计思想
1.在教学内容选择上体现科学、技术、社会的观念
二期课改所制定的新的课程标准明确指出物理学科的课程理念“要坚持从 生活走向科学，从科学走向社会”，运用所学科学概念、规律和理论来解释生活和自然中的科学现象，本课选择了世茂大楼遭袭坍塌这一有世界影响力事件，提出了《世茂大楼倒塌之物理分析》这一课题以引起学生兴趣，激发其探索的欲望，形成良好的学习动机，引导学生用所学的物理知识解释倒塌原因，保证理论与实际的有效衔接与互动，形成并发展学生的科学能力、科学态度等，最终达到促进学生发展的目的。
2.以学习目标整体化思想确定教学目标
新的教学理念明确指出了三个纬度的教学目标知识和技能，过程和方法，情感、态度和价值观。因此本课在设计教学时除了落实运动和力，功和能等力学知识的整合和规律的熟练应用的同时，更是把着眼点转移到学生能力目标上使同学通过观看世茂遭袭倒塌过程，阅读世茂内部结构的有关数据，从中筛选和提取出相关信息，培养学生筛选和提取信息的能力，分析讨论把飞机高速撞击、飞机起火燃烧直至竖直坐塌这一过程，提高学生把实际问题抽象为物理过程建立物理模型的那力，然后运用物理知识解决实际问题，让学生在自主学习过程中提升总体学力，最后通过能否设计高处灭火机械的思考，进一步拓展学生思维，培养学生的创新意识。通过这一情景的创设也激发了学生的探索欲望，培养学生关注生活，关注社会的良好习惯，在对钢柱设计和实际中所起的不同作用比较中树立辨证唯物主义思想。同时充分挖掘9.11事件中所蕴涵的德育教育素材，在学习过程中渗透思想教育，反对恐怖主义，维护世界和平，及通过介绍我国存在“东突”恐怖势力，树立国防意识。使得物理教学具有鲜明的时代感，与政治学科紧密结合。
3.贯彻学生主体活动化的思想
建构主义者认为学习不是知识由教师向学生的传递，而是学生建构自己知识的过程因此在教学双边活动中坚持以学生为主体的原则，依据学生的思维特点设计教学过程。通过设问、思索、分析、解决问题，得出初步结论，再提出新的问题、再思索、归纳解决问题完善结论。有意识的让学生经历对探究结果的不断完善过程，培养创新和实践能力。在如何让学生思索、分析等环节上注重教师导的设计，通过合理的设问在课堂上使学生充分展现思维过程，通过讨论、比较发现思维障碍和不足，并引导学生自行修正，把学生由被动主体引入到活动的主体上来，充分发挥学生自主性和灵活性。在自主学习的过程中落实教学目标。下面是对撞击过程的一段的教学设计。
问题：试估算波音767飞机对大楼的撞击力？（保留两位有效数字）
启发引导学生思考：1）飞机撞击大楼可以看着什么运动过程？
回答；匀减速运动
2）计算撞击力需要知道哪些物理量？
学生讨论后回答：飞机飞行速度、质量、大楼宽 …
3）分析所需物理量的理由
学生回答：……大楼宽是为了知道匀减速的位移
4）引导学生回顾刚才所看录象，
学生自行纠正：飞机被拽住未穿透，所需位移应改为飞机的机身长度。
5）给出数据计算
学生寻找数据的过程实际上就是反映其思维的轨迹，通过教师的步步追问学生认识到其思维的不足，自行的纠正，不但对撞击过程有了清醒的认识，而且由被动的接受信息，转为主动地寻找信息。在这种体验中培养了能力。
在对塔楼竖直坐塌的讨论中更是由学生先自行猜测，解释，再由学生比较哪种猜测最合理，通过合作学习，充分发挥全体同学的集体智慧，互相启发和纠正，完成对实际问题的抽象建立物理模型。整堂课始终把握教师作为指导者的角色。
4.重视科学方法的教育
从播放撞击坍塌过程到提出问题，分析原因，提供数据得出结论，及到进一步的完善结论。使学生在分析讨论的自主学习中学习科学方法、观念。
5．现代教育技术的应用使教学内容形象化
运用多媒体手段重现世茂大楼原貌及遭袭坍塌的整个过程，以图片文字介绍其内部结构，图文并貌，声像并举，极大激发了学生自立学习的兴趣，提高观察和思维训练的效果。同时以动画模拟的坍塌过程更是形象直观地揭示其物理本质，有效突破学生把实际问题抽象为物理过程，建立物理模型的难点。
附案例
《世贸大楼倒塌之物理分析》教案
一 、教学目标
知识目标：对力学知识进行整合，进一步熟练运用各规律
能力目标：1.提高筛选、提取信息的能力
2．提高正确表述能力
3．培养把实际问题抽象为物理过程建立物理模型的能力
4．培养创新意识
情感目标：1.培养关注生活，关注社会的良好习惯，激发学习兴趣
2．树立辨证唯物主义观点
3．渗透思想教育，反对恐怖主义，维护世界和平
二、重点、难点：培养把实际问题抽象为物理过程建立物理模型的能力
三、教学过程
（一）、 课题引入
1．图片展示：雄伟壮观的世贸大楼原貌。
美国世贸大楼，曾经是世界高楼之一，美国的标志性建筑，然而2001年9月11日因恐怖袭击，两座大楼相继坍塌。
2．播放录象：大楼被袭坍塌的整个过程
引导学生观察并简练确切表述：撞击，燃烧坍塌（强调竖直坐塌）
3．提出课题：为什么大楼被袭后会竖直坐塌哪？
说明：通过事先剪切，选取主要过程，缩小信息范围，使学生对主要事物的观察更细致，录象的声象并举更能引起学生的兴趣，激发自主探索的欲望。被袭前后的强烈对比也激发学生反对恐怖主义，争取世界和平的美好愿望。
（二）、介绍世贸大楼内部结构
1．引导学生思考是本身结构不够牢固吗？
利用多媒体给出图片，及数据，学生阅读
2．提出问题：哪些数据最能说明其结构的牢固性？
学生回答：筒中筒结构…
3．450 mm *450mm钢柱你能否比划一下有多粗吗？
评析：通过该问题的提出是检验学生是否能有效筛选信息。学生往往对数据处理比较粗糙随便就会得出牢固的结论，忽略具有承重作用的钢柱之粗之密，它将在其后的坍塌中起不可估量的作用，引导学生对450 mm *450mm钢柱与熟悉的事物相对照，把抽象化为直观，培养学生筛选提取信息的能力。
（三）撞击过程
1 提问：塔楼坍塌的首要原因是什么？
学生：飞机的高速撞击。
2 问题：试估算波音767飞机对大楼的撞击力？（保留两位有效数字）
启发引导学生思考：1）飞机撞击大楼可以看着什么运动过程？
回答；匀减速运动
2）计算撞击力需要知道哪些物理量？
学生讨论后回答：飞机飞行速度、质量、大楼宽 …
3）分析所需物理量的理由
学生回答：……大楼宽是为了知道匀减速的位移
4）引导学生回顾刚才所看录象，
学生自行纠正：飞机被拽住未穿透，所需位移应改为飞机的机身长度。
5）．给出数据计算
说明：学生虽能意识到这是一个减速过程，但其中的细节未必非常清晰，因此在计算前先不给出数据，而由学生自行提问并讲出理由，让学生充分展示思维过程，并在展示过程中通过辨析，认识思维中的障碍及不足，及时引导学生自行修正。有利于培养学生的观察能力及加强严密性正确抽象出物理过程的能力。
（四）塔楼起火燃烧直至竖直坐塌的过程讨论
1．提问：使塔楼竖直坐塌的致命原因是什么？
引导学生回顾袭击过程看到的现象。
学生猜测可能的原因，并进行解释。
2．由学生评判哪种猜测最合理。
3．利用多媒体给出动画模拟坍塌的过程。引导学生建立物理模型。
4．结论：对塔楼最为致命的原因是飞机上数十吨航空燃油引起的熊熊大火。钢柱承载力锐减，使其竖直坐塌。
5．问题二：设撞击南楼的波音767飞机上的燃油燃烧使大楼从70层到80层“镂”空，上面部分近似看作自由落体撞向70层，撞击时间0.2秒，速度减小3/5，求上面部分对70 层楼面的撞击力？（保留两位有效数字）
学生根据刚才的分析，说明解题思路 列式计算。
评析：由于飞机爆炸燃烧引起的大楼坍塌过程比较的复杂，学生要从实际问题中抽象出物理过程，建立物理模型更是他们的薄弱之处，因此学生猜测充分调动积极性，学会合理解释培养其严谨的科学态度，学习科学方法、观念。通过动画模拟变抽象为直观，使学生对此过程认识更清晰，帮助学生顺利建模。
（五）结论
1、世贸中心倒塌是由于受到致命的高速撞击、爆炸起火和塔楼燃烧三方面作用所致，其摧毁过程可概括为：飞机高速撞击→飞机爆炸，起火→塔楼燃烧→塔楼被摧毁，坍塌。
2、分析过程应用了运动和力、功和能等知识点。
说明：塔楼的坍塌还有其他的原因，但上述两个原因是主要的，强调抓主要矛盾忽略次要矛盾的科学方法。
提问：在坍塌过程中哪个结构起了最致命的作用？
说明曾经在设计中特别牢固的钢柱结构在这次遭袭中却起了反作用，启发学生认识任何事物都具有两面性。
评析：这是与本课一开始的信息分析前后呼应，树立学生的辨证唯物主义思想
（六）拓展
思考：消防部门为了应对这种发生在高处的火灾，能否设计出所需的大功率灭火机械。假设要设计制造出能够把水喷射到300m高，水枪口径为8cm的消防器械，试计算水的流量及这种器械的功率。
引导学生分析、计算。
根据计算结果由学生回答设计能否实现。
（评析：在知识上使学生掌握功和能及功率的计算，在能力上培养学生的发散思维和创新能力。）
（七）渗透思想教育
本次袭击造成上千无辜的生命消失。不仅给美国人民带来了灾难，也给世界人民制造了恐惧和不安定，恐怖袭击的影响至今仍然存在。我国也有恐怖分裂组织“东突”制造暴乱、破坏安定团结、阴谋分裂国家。
评析：通过介绍提高学生的国防意识、国家意识。
总之本课选取社会热点为载体，贯彻以学生为主体的教育思想，利用多媒体手段帮助学生利用所学知识分析解决实际问题，最终达成提升能力的目的。
