●王俊

以問(wèn)題為中心的教學(xué)模式是將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成一系列有內(nèi)在聯(lián)系、有思維力度和探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題，即問(wèn)題鏈。以問(wèn)題為教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，以問(wèn)題鏈為教學(xué)的主線，以問(wèn)題為教學(xué)的落腳點(diǎn)。讓課堂教學(xué)圍繞問(wèn)題展開(kāi)，用問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。學(xué)生基于教師設(shè)定的循序漸進(jìn)的問(wèn)題鏈，逐步掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。整個(gè)過(guò)程主要是以學(xué)生的自主學(xué)習(xí)為主，學(xué)生需要用到各種方面的技能，以輔助學(xué)習(xí)順利進(jìn)行（如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、信息技術(shù)、與他人合作等）。同時(shí)，在學(xué)生的自主學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生需要積極思考、辯證思維。因此，以問(wèn)題為中心的教學(xué)模式，不僅能夠促成學(xué)生學(xué)好一門(mén)課程，更重要的是鍛煉了學(xué)生的整體素質(zhì)，有效地培養(yǎng)了他們的自學(xué)能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

一、“力的分解”的教學(xué)目標(biāo)與學(xué)情分析

力的分解的教學(xué)目標(biāo)是：通過(guò)對(duì)日常生活中實(shí)際問(wèn)題的分析，讓學(xué)生初步掌握“實(shí)際問(wèn)題中，一般要根據(jù)力的作用效果分解力”；讓學(xué)生體驗(yàn)運(yùn)用規(guī)范作圖和直角三角形的知識(shí)求解分力的方法；知道一定條件下，分力可以遠(yuǎn)大于合力；培養(yǎng)學(xué)生“生活實(shí)例模型化”的思想方法。

力的分解是高中物理力學(xué)部分的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，承接力的合成，依然是等效替代思想的具體應(yīng)用。它是“力的合成”的逆運(yùn)算，利用平行四邊形法則進(jìn)行力的分解，也是今后矢量分析的基礎(chǔ)。本節(jié)課從知識(shí)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)情來(lái)看有兩大突出特點(diǎn)，即：知識(shí)不難，難在應(yīng)用；學(xué)生困惑，惑在實(shí)際。

二、“力的分解”的教學(xué)設(shè)計(jì)與分析點(diǎn)評(píng)

活動(dòng)1：趣味游戲——把繩子拉直

游戲內(nèi)容：在繩子上掛上質(zhì)量為2 kg的實(shí)心球后，兩位同學(xué)“拼命拉”也無(wú)法把繩子拉直。

聯(lián)系生活：生活中與之類(lèi)似的實(shí)例有觀光索道、懸索大橋、斧頭劈材等。

提出問(wèn)題：為什么小游戲是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)？為什么懸索大橋的主纜不是繃直的？為什么用斧頭就可以輕松地劈開(kāi)木樁？

銜接過(guò)渡：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們就可以找到分析這一類(lèi)問(wèn)題的基本思路和方法，也就能夠知道其中的奧秘所在了。

【分析點(diǎn)評(píng)】創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，關(guān)注提出問(wèn)題的過(guò)程。同樣的問(wèn)題，提出的過(guò)程不同，其效果也不同。在本課中通過(guò)小游戲（實(shí)驗(yàn)）的方式使學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題中，營(yíng)造思維沖突的實(shí)驗(yàn)情境從而提出問(wèn)題，這樣以實(shí)驗(yàn)為背景提出的問(wèn)題有明確的目標(biāo)和任務(wù)，從而有效的激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探究的欲望。

活動(dòng)2：概念構(gòu)建——什么是力的分解？為什么要分解力？怎樣分解力？

實(shí)驗(yàn)裝置：將橡皮繩的兩端固定在黑板上的A、B兩點(diǎn)，并使橡皮繩處于原長(zhǎng)。

演示實(shí)驗(yàn)：如圖1所示，先用一個(gè)力F將橡皮繩拉至O點(diǎn)，再用兩個(gè)力F1、F2將橡皮繩拉至O點(diǎn)。

圖1

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生體會(huì)F單獨(dú)作用與F1、F2共同作用可以等效替代，回憶合力、分力、力的合成等概念，進(jìn)而建立力的分解概念。

提出問(wèn)題：除了圖1中的分解方法，合力F還可以怎樣分解？可以有多少種分解方法？

學(xué)生活動(dòng)：演示合力F的不同分解方法，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)：在沒(méi)有限制條件的情況下，一個(gè)力可以有無(wú)數(shù)種分解方法，即力的分解具有任意性。

提出問(wèn)題：在具體的實(shí)際問(wèn)題中，我們可以任意分解一個(gè)力嗎？比如，我們要求解橡皮繩AO段、BO段的彈力T1和T2（圖1中未標(biāo)出），應(yīng)該怎樣分解合力F？

學(xué)生活動(dòng)：應(yīng)該沿著AO、BO的方向分解合力F。

提出問(wèn)題：（教師在黑板上畫(huà)出AO、BO的延長(zhǎng)線）兩個(gè)分力的方向已經(jīng)確定，分力的大小應(yīng)該怎樣確定呢？為什么可以這樣做？

學(xué)生活動(dòng)：畫(huà)平行四邊形，因?yàn)榱Φ姆纸馐橇Φ暮铣傻哪孢\(yùn)算。

教師活動(dòng)：規(guī)范畫(huà)出力的分解圖示（提醒學(xué)生注意觀察畫(huà)圖的過(guò)程）。

銜接過(guò)渡：現(xiàn)在我們已經(jīng)確定了分力F1和F2的大小，也就確定了AO段、BO段的彈力T1和T2的大小，因?yàn)門(mén)1=F1，T2=F2。

提出問(wèn)題：如果已知橡皮繩的勁度系數(shù)，我們還可以求出什么物理量？

學(xué)生活動(dòng)：還可以求出橡皮繩的伸長(zhǎng)量。

教師引導(dǎo)：橡皮繩的伸長(zhǎng)量就是合力F的實(shí)際作用效果。剛才我們沿著AO、BO的方向分解合力F，就是沿著合力F的兩個(gè)作用效果的方向分解合力F。其實(shí)不僅在橡皮繩實(shí)驗(yàn)中，在很多的實(shí)際問(wèn)題中，為了解決問(wèn)題的方便，我們通常都是按照力的實(shí)際作用效果分解力。

提出問(wèn)題：按照力的實(shí)際作用效果分解力可以得到多少組解？為什么？

學(xué)生活動(dòng)：唯一解，因?yàn)槊鞔_了力的作用效果也就明確了分力的方向。

銜接過(guò)渡：接下來(lái)，我們學(xué)習(xí)的重點(diǎn)就是“如何確定力的作用效果”。

【分析點(diǎn)評(píng)】“問(wèn)題鏈”是以問(wèn)題為中心教學(xué)中提出有效問(wèn)題的策略之一。問(wèn)題鏈的設(shè)計(jì)，是把一個(gè)復(fù)雜的、難度較大的問(wèn)題分解成若干個(gè)相互聯(lián)系、有內(nèi)在邏輯關(guān)系的子問(wèn)題（或步驟），或把解決某個(gè)問(wèn)題的完整的思維過(guò)程分解為幾個(gè)小階段（小問(wèn)題）。這樣學(xué)生的思維由淺入深、由易到難、層層遞進(jìn)，逐步被引向新的高度。

活動(dòng)3：自主探究——如何確定力的作用效果？

說(shuō)明：我們研究方框內(nèi)的部分，如圖2所示。AB是豎直的支架，OC是有固定轉(zhuǎn)軸的水平橫梁，AC是鋼繩，重物就懸掛在橫梁與鋼繩的交接點(diǎn)C處。

圖2

提出問(wèn)題：重物的重力對(duì)塔吊產(chǎn)生的作用效果，我們是無(wú)法直接觀察到的，該怎么辦？請(qǐng)同學(xué)們利用系繩的筆、系繩鉤碼（50 g）設(shè)法構(gòu)建方框內(nèi)的塔吊模型。

學(xué)生活動(dòng)：通過(guò)嘗試與思考，多數(shù)同學(xué)都會(huì)想到用手充當(dāng)塔吊的豎直支架。

提出問(wèn)題：手指有怎樣的感受？手掌有怎樣的感受？這說(shuō)明鉤碼的重力產(chǎn)生了怎樣的作用效果？方向怎樣？

學(xué)生猜測(cè)：鉤碼的重力產(chǎn)生了兩個(gè)作用效果，沿繩拉繩、沿桿壓桿的效果。

銜接過(guò)渡：我們根據(jù)自己的感受作出的判斷可靠嗎？我們可以通過(guò)如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置加以驗(yàn)證。

教師演示：?jiǎn)为?dú)拉繩，與繩相連的彈簧伸長(zhǎng)了；單獨(dú)壓桿，與桿相連的彈簧伸長(zhǎng)了。在橫梁上掛上鉤碼后，兩個(gè)彈簧同時(shí)伸長(zhǎng)了。

圖3

教師引導(dǎo)：通過(guò)對(duì)塔吊模型的分析，我們發(fā)現(xiàn)，在具體的實(shí)際問(wèn)題中，力的作用效果往往是非常隱蔽的。但是，我們可以構(gòu)建物理模型，通過(guò)身體感受力的作用效果、通過(guò)實(shí)驗(yàn)放大力的作用效果。

提出問(wèn)題：大力士拉車(chē)、車(chē)夫拉黃包車(chē)、乘務(wù)員拉行李箱都是生活中經(jīng)?？梢钥吹降那榫啊Ｎ覀兛梢园阉鼈兂橄蠛?jiǎn)化成“斜拉物塊”物理模型。請(qǐng)問(wèn)，斜向上的拉力F產(chǎn)生了怎樣的作用效果？

學(xué)生猜測(cè)：向上提物體和向前拉物體的效果。

提出問(wèn)題：我們的判斷可靠嗎？請(qǐng)同學(xué)們利用系繩鉤碼（200 g）、電子秤設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究拉力F的作用效果。

學(xué)生演示：（用實(shí)物展臺(tái)展示過(guò)程）將鉤碼放在秤盤(pán)上，記下示數(shù)。斜向上拉鉤碼，示數(shù)減小了，說(shuō)明有向上提物體的效果，鉤碼向前移動(dòng)了，說(shuō)明有向前拉物體的效果。

提出問(wèn)題：明確了力的作用效果，也就確定了分力的方向。請(qǐng)同學(xué)們規(guī)范畫(huà)出拉力F的分解圖示。

學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)平行四邊形定則畫(huà)出力的分解圖示。

提出問(wèn)題：若拉力F與水平方向的夾角為θ，寫(xiě)出分力F1和F2的表達(dá)式。

學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)寫(xiě)出分力F1和F2的表達(dá)式。

提出問(wèn)題：我們對(duì)斜拉木塊模型的分析過(guò)程，其實(shí)就是按照力的作用效果分解力的一般過(guò)程，請(qǐng)同學(xué)總結(jié)力的分解的一般步驟。

學(xué)生歸納：首先，尋找力的作用效果，確定分力的方向；其次，畫(huà)出平行四邊形，確定分力的大小。

提出問(wèn)題：小朋友沿著滑梯下滑、汽車(chē)上坡都是生活中經(jīng)?？梢钥吹降那榫啊Ｎ覀兛梢园阉鼈兂橄蠛?jiǎn)化成“斜面滑塊”物理模型。請(qǐng)問(wèn)，滑塊的重力G產(chǎn)生了怎樣的作用效果？

學(xué)生猜測(cè)：使物體下滑和使物體壓斜面的效果。

提出問(wèn)題：我們的判斷可靠嗎？請(qǐng)同學(xué)們利用鉤碼（200 g）、塑料直尺構(gòu)建斜面滑塊模型探究重力G的作用效果。

學(xué)生：直尺被壓彎了，說(shuō)明有壓斜面的效果；鉤碼會(huì)下滑，說(shuō)明有使物體下滑的效果。

提出問(wèn)題：請(qǐng)同學(xué)們規(guī)范畫(huà)出重力G的分解圖示，并寫(xiě)出分力G1和G2的表達(dá)式。

學(xué)生：畫(huà)出分解圖示，由數(shù)學(xué)知識(shí)得到：G1=G sinθ，G2=G cosθ。

提出問(wèn)題：若斜面的傾角θ變小，分力G1和G2的大小應(yīng)該如何變化？

學(xué)生：若θ變小，則G1變小，G2變大。

提出問(wèn)題：分力G1和G2與傾角θ之間的變化關(guān)系在生活中有著重要的應(yīng)用，比如：高大的橋梁為何要造長(zhǎng)長(zhǎng)的引橋？

學(xué)生：引橋越長(zhǎng)，θ越小，G1越小，汽車(chē)上橋越容易。

提出問(wèn)題：長(zhǎng)長(zhǎng)的引橋?qū)ζ?chē)下橋有什么影響？

學(xué)生：下橋更安全。

提出問(wèn)題：再如，從山底到山頂?shù)墓窞楹我蕹杀P(pán)山路？為什么不直接從山底到山頂修一條筆直的公路呢？

學(xué)生：修成盤(pán)山路可以減小傾角θ，盤(pán)山路就相當(dāng)于長(zhǎng)長(zhǎng)的引橋。

活動(dòng)4：釋疑解惑——為什么繩子不可能被拉直？

提出問(wèn)題：（采訪參與游戲的兩位同學(xué)）你們?cè)诶K的過(guò)程中感覺(jué)到拉力在變化嗎？是怎樣變化的？

學(xué)生：越想把繩子拉直，感覺(jué)繩子上的拉力越大。

提出問(wèn)題：如圖4所示，同學(xué)的感受告訴我們T1′＞T1，T2′＞T2，感受可靠嗎？我們可以怎樣確定繩上的拉力大小呢？

圖4

學(xué)生：可以用測(cè)力計(jì)直接測(cè)出拉力的大小，也可以沿著繩子的方向分解物體的重力，由平行四邊形定則確定分力的大小，從而確定拉力的大小。

課件演示：根據(jù)畫(huà)出的兩個(gè)分解圖示可以看出，夾角θ越大，分力越大，即繩上的拉力越大。

提出問(wèn)題：如果夾角θ接近于180°，分力應(yīng)該是多大？

學(xué)生：無(wú)窮大。

教師引導(dǎo)：其實(shí)我們不僅可以用作圖法分析，還可以用定量計(jì)算的方法分析。如圖5所示，為了分析問(wèn)題的方便，我們認(rèn)為左右兩段繩關(guān)于豎直線對(duì)稱(chēng)。在這樣的前提下，T1=T2，F(xiàn)1=F2，重力的分解圖示就是一個(gè)菱形，菱形的兩條對(duì)角線互相垂直平分。

圖5

提出問(wèn)題：請(qǐng)同學(xué)們利用數(shù)學(xué)知識(shí)寫(xiě)出分力的表達(dá)式。夾角θ越大，分力如何變化？θ接近于180°，分力應(yīng)該是多大？

學(xué)生：夾角θ越大，分力越大，θ接近于180°，分力無(wú)窮大。

提出問(wèn)題：請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)分力與夾角θ之間的變化關(guān)系。

學(xué)生：夾角θ越大，分力越大。

提出問(wèn)題：有前提條件嗎？

歸納總結(jié)：合力一定且兩分力大小相等，夾角θ越大，分力越大，而且分力可以遠(yuǎn)大于合力。

學(xué)生活動(dòng)：利用橡皮筋和鉤碼體驗(yàn)分力與夾角θ之間的變化關(guān)系。

銜接過(guò)渡：如果將橡皮筋換成一根頭發(fā)，會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生呢？請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真觀看老師自己拍攝的一段視頻。

教師引導(dǎo)：在如圖6所示的實(shí)驗(yàn)中，我們可以記錄頭發(fā)的長(zhǎng)度l=21 cm，鉤碼的總質(zhì)量m=150 g，頭發(fā)斷開(kāi)瞬間兩端點(diǎn)之間的距離d=11.5 cm，再利用數(shù)學(xué)知識(shí)計(jì)算出的值，從而測(cè)得實(shí)驗(yàn)中的頭發(fā)所能承受的最大拉力Fmax=0.9 N。其實(shí)，頭發(fā)所能承受的最大拉力跟頭發(fā)的長(zhǎng)度、粗細(xì)等因素都有關(guān)系，同學(xué)們有興趣的話，課后可以用老師的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行探究。

圖6

圖7

提出問(wèn)題：同學(xué)們，這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)單，但意義重大。比如，懸索橋的主纜為什么不是繃直的？

學(xué)生：如果繃直的話，主纜上會(huì)承受巨大的拉力，不安全。

教師引導(dǎo)：其實(shí)，為了確保大橋的安全，在設(shè)計(jì)階段，工程師必須精確計(jì)算出主纜所要承受的拉力。

提出問(wèn)題：如圖7所示，為什么用斧頭就可以輕松地劈開(kāi)木樁？（教師說(shuō)明：力F不是斧頭受到的力，而是斧頭對(duì)木樁施加的一個(gè)向下的作用力，這樣標(biāo)注是為了分析問(wèn)題的方便。）

學(xué)生活動(dòng)：先確定力F的作用效果，再畫(huà)出力F的分解圖示，可以發(fā)現(xiàn)分力比合力大得多。

【分析點(diǎn)評(píng)】活動(dòng)3和活動(dòng)4的設(shè)計(jì)有三個(gè)突出的亮點(diǎn)：（1）問(wèn)題生活化，關(guān)注學(xué)生自主探究的內(nèi)在需要和能力發(fā)展。這樣的設(shè)計(jì)能使學(xué)生的情感、興趣、動(dòng)機(jī)都處于積極狀態(tài)，能有效地把觀察、分析、探究、講解等有機(jī)地結(jié)合在一起，促使學(xué)生感受物理的科學(xué)性和實(shí)用性，培植學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)際的意識(shí)，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)識(shí)上的轉(zhuǎn)化和飛躍；更重要的是，這樣的設(shè)計(jì)能使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中，體驗(yàn)到解決實(shí)際問(wèn)題的策略和程序——“生活實(shí)例模型化→找效果定方向→畫(huà)圖形定大小”，從而使學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)，學(xué)會(huì)研究問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法，使能力的提高貫穿在教學(xué)過(guò)程中，提高了教學(xué)的效率。（2）設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)，關(guān)注身邊的教學(xué)資源。能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中獲得知識(shí)、發(fā)展技能、培養(yǎng)能力特別是創(chuàng)新能力。而簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)具有取材方便、直觀明了等特點(diǎn)。在本活動(dòng)中許多實(shí)驗(yàn)器材都是學(xué)生身邊現(xiàn)成的教學(xué)資源，如學(xué)生自己的身體（手）、水筆、廚房用電子秤、塑料直尺、橡皮筋、實(shí)心球、頭發(fā)等。物理教學(xué)需要我們多做實(shí)驗(yàn)，做好實(shí)驗(yàn)，而探究性學(xué)習(xí)更需要大量器材的分組實(shí)驗(yàn)。因此，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)，利用好身邊的教學(xué)資源，是物理教學(xué)中有效開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)的重要手段。（3）體驗(yàn)成功探究，關(guān)注積極情感的激發(fā)。本活動(dòng)中設(shè)置了適合學(xué)生自主探究的6個(gè)實(shí)際問(wèn)題（塔吊、大力士拉車(chē)、滑梯、不能被拉直的繩子、懸索橋、斧頭劈木樁），并且教師對(duì)每個(gè)問(wèn)題都進(jìn)行了分解，確保學(xué)生順利完成探究，從成功體驗(yàn)中激發(fā)出積極的學(xué)習(xí)情感。因此，在物理教學(xué)中，應(yīng)盡力讓探究活動(dòng)成為學(xué)生才華展示的平臺(tái)，成為積極情感有效激發(fā)的方式，使學(xué)生在知識(shí)和能力、態(tài)度與情感等方面都得到培育與發(fā)展。

活動(dòng)5：課外拓展——查閱相關(guān)資料，自主學(xué)習(xí)解決問(wèn)題。

銜接過(guò)渡：同學(xué)們，力的分解在日常生活中有著非常廣泛的應(yīng)用，請(qǐng)同學(xué)們課后查閱相關(guān)資料，思考以下兩個(gè)問(wèn)題。

提出問(wèn)題：石拱橋?yàn)槭裁茨軌颉耙倭⒉坏埂保?/p>

（請(qǐng)課后查閱《了解力學(xué)原理自制拱橋模型》一文）

提出問(wèn)題：帆船為什么能夠“逆風(fēng)航行”？

實(shí)驗(yàn)裝置：如圖8所示，在小車(chē)（實(shí)驗(yàn)室）上安裝一面用塑料板制作的“帆”，模擬帆船。

學(xué)生演示：面向左后方吹帆，小車(chē)向右行駛。

圖8

(請(qǐng)課后查閱《力的二次分解及應(yīng)用》一文）

【分析點(diǎn)評(píng)】設(shè)計(jì)拓展問(wèn)題，關(guān)注“以問(wèn)引問(wèn)”。教學(xué)的本真不是傳授知識(shí)，而是激發(fā)學(xué)生的問(wèn)題欲望，誘發(fā)他們產(chǎn)生更多的問(wèn)題?！耙詥?wèn)引問(wèn)”中的第一個(gè)“問(wèn)”是指教師提出問(wèn)題，第二個(gè)“問(wèn)”是指學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題。課后，同學(xué)們運(yùn)用本節(jié)課所學(xué)知識(shí)尋找其中緣由的過(guò)程中必然會(huì)發(fā)現(xiàn)并提出新的問(wèn)題，這就為學(xué)生的學(xué)習(xí)留下了出口，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)問(wèn)題的興趣和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的眼光。