王建芳

(濱州市濱城區(qū)秦皇臺(tái)中心學(xué)?！∩綎| 濱州　256659)

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“力臂”教學(xué)中多種方式的對(duì)比

王建芳

(濱州市濱城區(qū)秦皇臺(tái)中心學(xué)校山東 濱州256659)

摘 要：該文從“杠桿”一節(jié)中的難點(diǎn)——力臂的教學(xué)展開，通過常見的幾種教學(xué)方式的對(duì)比，指明了日常教學(xué)中出現(xiàn)的問題以及真正的“有效”教學(xué)方式，并引起思考.

關(guān)鍵詞：探究學(xué)習(xí)杠杠力臂

近段時(shí)間，筆者為了準(zhǔn)備參加市級(jí)賽課觀看了不少優(yōu)秀課的教學(xué)視頻，賽課的課題是“杠桿”，所以在觀看視頻時(shí)重點(diǎn)關(guān)注了該課時(shí)的難點(diǎn)“力臂”的教學(xué)，這其中不乏精彩巧妙的設(shè)計(jì)，特別是江蘇省一位教師對(duì)該環(huán)節(jié)的處理更是讓筆者感受頗深．

在看這位教師的設(shè)計(jì)以前，先來談?wù)劇案軛U”這節(jié)課．

按照“課標(biāo)”和教參的要求，這一節(jié)中要解決三個(gè)問題：杠桿、杠桿5要素的認(rèn)識(shí)；“杠桿平衡條件”的探究；杠桿的應(yīng)用．其中“杠桿平衡條件”的探究是本節(jié)課的重點(diǎn)，而“力臂”因其存在的“隱蔽性”成為本節(jié)課的難點(diǎn)．多年來很多教師為了突破“力臂”這個(gè)難點(diǎn)進(jìn)行了多種探索，經(jīng)過歸納筆者發(fā)現(xiàn)一般有3種方式.

1開門見山式

即讓學(xué)生閱讀課本了解杠桿的5要素，或根據(jù)力臂的概念直接在圖上標(biāo)出．這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)生的探究興趣以及培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)．

3.2充分考慮學(xué)生所掌握的知識(shí)和所學(xué)內(nèi)容相關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn)

要使所選擇的教學(xué)資源滿足學(xué)生共同的認(rèn)知和情感需求，就要了解學(xué)生有著怎樣的生活經(jīng)歷，接觸過哪些事物，再在學(xué)生所熟悉的生活與社會(huì)環(huán)境中選擇出大多學(xué)生感興趣且與教學(xué)內(nèi)容有著密切聯(lián)系的教學(xué)資源．例如，在學(xué)習(xí)“升力”教學(xué)主題之前，學(xué)習(xí)了流體在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，液體壓強(qiáng)和氣體壓強(qiáng)的一些現(xiàn)象和規(guī)律．另外，升力和前面所學(xué)的浮力有較多的共同點(diǎn)，這些為學(xué)生初步認(rèn)識(shí)流體力學(xué)奠定了知識(shí)和方法基礎(chǔ)．生活中有許多關(guān)于流體壓強(qiáng)與流速之間現(xiàn)象，有些現(xiàn)象學(xué)生感興趣，有些不感興趣．因此，在教學(xué)過程中用學(xué)生感興趣乒乓球比賽中的“旋轉(zhuǎn)球”導(dǎo)入，可以很好地激發(fā)學(xué)生的求知欲．再引導(dǎo)學(xué)生用日常生活中常見的物品動(dòng)手做一些有趣且能簡(jiǎn)單、直觀呈現(xiàn)流體壓強(qiáng)與流速之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)．在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)的知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．

3.3教具的制作應(yīng)該具有“簡(jiǎn)單性”“目的性”且材料易得

教師自制教具都是為完成特定的教學(xué)任務(wù)，具有明確目的的．同時(shí)，教師自制教具的過程是教師創(chuàng)造性使用物品的過程，這是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性很好的素材，所以教具的制作應(yīng)該簡(jiǎn)單，學(xué)生容易復(fù)制．自制教具用生活中常見的物品作為材料，可以很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)生興趣和動(dòng)手欲望．同時(shí)自制教具的過程就是開發(fā)生活中常見物品和廢舊材料所蘊(yùn)含的物理特性的過程，即對(duì)物品進(jìn)行創(chuàng)造性使用的過程，在這一過程中學(xué)生的創(chuàng)造性思維得到培養(yǎng)[3]．

參 考 文 獻(xiàn)

1郭玉英.物理新課程教學(xué)案例研究.北京：高等教育出版社,2008.229

2閻金鐸,郭玉英.中學(xué)物理教學(xué)概論.北京：高等教育出版社,2009.62

3張偉,羅星凱.物理自制教具及其實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特教育功能探究.物理教師,1995(6):1～3

單直接，為后面的探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)留出了較多的時(shí)間，教師在45 min內(nèi)能夠完成教學(xué)任務(wù)；缺點(diǎn)是“簡(jiǎn)單”的教學(xué)完成后，“后遺癥”會(huì)在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無法消除，主要表現(xiàn)在學(xué)生會(huì)產(chǎn)生疑問：“力臂為什么是支點(diǎn)到力的作用線的距離，而不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離？”“力的大小、方向和作用點(diǎn)能夠影響力的作用效果，力臂也能夠影響力的作用效果，它是不是力的第四個(gè)要素呢？”筆者覺得有了這些問題的遺留，即使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究出了杠桿的平衡條件，也不能說很好地完成教學(xué)任務(wù)，而且長(zhǎng)此這種“約定”式的知識(shí)點(diǎn)處理方式會(huì)嚴(yán)重影響學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)．

2多媒體“助產(chǎn)”式

由使用某一工具(如羊角錘)的經(jīng)驗(yàn)為背景提出問題：

(1)手作用在不同位置，要達(dá)到相同的作用效果，力的大小一樣么？

(2)如果位置相同，要達(dá)到相同的效果，如果力的方向不同，那么力的大小一樣么？先讓學(xué)生得出初步的結(jié)論：支點(diǎn)到作用點(diǎn)的距離相同，要達(dá)到相同的效果，力的方向不同時(shí)力的大小不一樣，也就是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離不是力臂．最后利用動(dòng)畫讓學(xué)生體會(huì)力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離．

此設(shè)計(jì)有一定的問題情境，能夠利用學(xué)生的前概念引起新的思考，進(jìn)而為“力臂”的引出做好鋪墊，多媒體的介入也大大提高了課堂效率；缺點(diǎn)是學(xué)生只憑借前概念回答問題，而學(xué)生的前概念是否正確，對(duì)教師所選工具是否熟知等都會(huì)影響結(jié)論的得出，若初步的結(jié)論是模糊的，就無法提出新問題，即不能產(chǎn)生引出“力臂”這個(gè)新概念的期望，再者多媒體展示力臂的畫圖，無法完全向?qū)W生展示如何畫出“垂直”的過程．

3情境示范式

下面是一段教學(xué)實(shí)錄：

圖1　簡(jiǎn)易杠桿的平衡狀態(tài)

師：這里有一根用裝修剩下的PVC管制作的簡(jiǎn)易杠桿．現(xiàn)在它處于靜止?fàn)顟B(tài)，我們把這種狀態(tài)叫做杠桿的平衡狀態(tài)(圖1)，現(xiàn)在在左端掛上一個(gè)重物，杠桿的平衡被打破了，要想讓杠桿重新平衡，我應(yīng)該怎么辦？

生：在右端也掛上一個(gè)物體．

師：也就是在另一端也施加一個(gè)力的作用．為了能知道右端所施加力的大小我用彈簧測(cè)力計(jì)拉一下(圖2)．同學(xué)們仔細(xì)觀察，我在靠近固定點(diǎn)的位置A施加拉力，當(dāng)杠桿平衡時(shí)，拉力的大小是2 N；我再從遠(yuǎn)離固定點(diǎn)的位置B點(diǎn)拉一下，當(dāng)杠桿平衡時(shí)拉力為1 N(圖3)．這說明什么呢？

圖2　杠桿左端掛重物，右端用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)拉力　　　圖3　改變彈簧測(cè)力計(jì)的位置，測(cè)拉力值

生：力的作用點(diǎn)能夠影響杠桿的平衡，當(dāng)力的作用點(diǎn)離著固定點(diǎn)越遠(yuǎn)的時(shí)候用的力越?。?/p>

師：很好，同學(xué)們?cè)倏?，我在同一個(gè)點(diǎn)施加力的作用，第一次拉，拉力為1 N，第二次(方向改變)拉時(shí)，力卻是2 N，這又是為什么呢？(圖4)

圖4　同一施力點(diǎn)，改變力的方向，測(cè)拉力值

生：力的方向不同．

生：這說明杠桿的平衡還和力的方向有關(guān)系．

師：而圖4與圖2中力的作用點(diǎn)不同，力的方向也不同，但當(dāng)杠桿平衡時(shí)，它們的大小卻是相同的，這是為什么呢？

(略停頓)

圖5　引入力臂的概念

當(dāng)時(shí)看到該設(shè)計(jì)，感覺它是“力臂”教學(xué)的完美之作，但當(dāng)觀看了前面提到江蘇省的那位教師的教學(xué)視頻后，筆者又有了新的想法．下面來看看他對(duì)本節(jié)課的處理.

圖6　“力臂”教學(xué)流程圖

教學(xué)流程如圖6所示[1]，在圖中我們可以發(fā)現(xiàn)他打破常規(guī)，另辟蹊徑，把力臂概念的建立放在了杠桿平衡條件的初探和再探的后面，也可以說力臂概念的建立和杠桿平衡條件的探究是同時(shí)進(jìn)行的．筆者通過視頻看到一個(gè)概念生成的自然性，那種“水到渠成”更符合事物的發(fā)展規(guī)律．筆者從以下兩方面談?wù)剬?duì)本設(shè)計(jì)的理解.

首先，我國古代勞動(dòng)人民在很早就已經(jīng)開始使用杠桿工具進(jìn)行勞作，關(guān)于杠桿的工作原理，在戰(zhàn)國時(shí)代的墨家就曾經(jīng)總結(jié)出 “衡木：加重于其一旁，必錘——重相若也”的規(guī)律．而最早提出杠桿原理的阿基米德也是把杠桿實(shí)際應(yīng)用中的一些經(jīng)驗(yàn)知識(shí)當(dāng)作“公理”，然后從這些公理出發(fā)，運(yùn)用幾何學(xué)通過嚴(yán)密的邏輯論證，得出了杠桿原理．這些都告訴我們杠桿原理被證明之前人們?cè)缇湍軌蚴褂酶軛U了，也就是力臂概念的得出是有一個(gè)過程的，它是人們?cè)诮?jīng)歷了對(duì)杠桿使用過程的觀察或積累階段，在設(shè)置問題、實(shí)驗(yàn)探究、邏輯思維，最終抽象出來的一個(gè)物理模型．不應(yīng)直接把構(gòu)成教學(xué)目標(biāo)的有關(guān)概念和認(rèn)知策略告訴學(xué)生，取而代之的是教師創(chuàng)設(shè)一種智力和社會(huì)交往的環(huán)境，讓學(xué)生通過探究發(fā)現(xiàn)有利于開展這種探索的學(xué)科內(nèi)容要素和認(rèn)知策略[2]．所以將“力臂”概念的建立與原理探究的過程并行的處理方式更能符合知識(shí)的發(fā)生、發(fā)展過程．

其次，物理規(guī)律應(yīng)是一種普遍存在的真理，它的獲得需要探究者經(jīng)歷自身主動(dòng)的探究，運(yùn)用科學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、總結(jié)規(guī)律的過程．而事實(shí)告訴我們這個(gè)過程不是一帆風(fēng)順的，科學(xué)規(guī)律的得出不可能是通過一次證明就能完成的，可能要經(jīng)過反復(fù)的多次證實(shí)或證偽才能夠完成．本設(shè)計(jì)中他以“用彈簧測(cè)力計(jì)稱象”創(chuàng)設(shè)探究背景，提出探究問題；通過模擬背景事件進(jìn)行探究，形成杠桿平衡條件的初步結(jié)論；再通過實(shí)驗(yàn)論證、評(píng)估，明確力臂，同時(shí)歸納得出杠桿的平衡條件．這個(gè)過程再現(xiàn)了科學(xué)規(guī)律得出過程的反復(fù)性，同時(shí)也充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生探究學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使學(xué)生真正自主的探究，而不是被牽著鼻子按照教師設(shè)計(jì)好的環(huán)節(jié)一環(huán)一環(huán)的“表演”[2]．實(shí)驗(yàn)探究完畢，學(xué)生同時(shí)收獲力臂的概念和杠桿的平衡條件兩個(gè)知識(shí)的，既掌握了重點(diǎn)知識(shí)，又突破了難點(diǎn)內(nèi)容，課堂氣氛在此達(dá)到了高潮，這種處理方式更符合科學(xué)探究規(guī)律．

1許邦正．探究杠桿平衡條件．鳳凰教育網(wǎng)初中物理教學(xué)研究教學(xué)設(shè)計(jì)，2009

2彭前程．初中物理探究教學(xué)的理論與實(shí)踐．北京：人民教育出版社，2010.7

收稿日期：(2015-01-19)