(南京信息工程大學(xué)附屬中學(xué)，江蘇 南京 210044)

綜合實踐活動教學(xué)的嘗試與思考
——“桿秤制作”案例分析①

張興安

(南京信息工程大學(xué)附屬中學(xué)，江蘇 南京 210044)

在綜合實踐活動教學(xué)中，教師要做好活動動員、活動過程中的難點指導(dǎo)和活動評價這三項工作，這對于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究能力起著非常重要的作用。筆者以“桿秤制作”教學(xué)為例，闡述自己的嘗試與思考。

綜合實踐活動；桿秤制作；案例分析

1 背景

圖1

在一次初三“簡單機械和功”的復(fù)習(xí)課上，筆者在講解一道關(guān)于桿秤的例題時(如圖1)發(fā)現(xiàn)：學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了杠桿的平衡條件，可是在面對這道題目時，很多學(xué)生很難想到應(yīng)該用什么原理解答。于是筆者要求學(xué)生課后利用學(xué)過的知識自己動手制作一個桿秤，以備第二天在課堂上進(jìn)行交流討論。

2 活動前的動員

2.1 問題的討論

在課堂上，筆者先給學(xué)生展示了一些關(guān)于桿秤的圖片和視頻，學(xué)生大致了解了桿秤的結(jié)構(gòu)、組成等。接下來筆者要求學(xué)生分小組討論如下兩個問題：(1)如何選擇器材？(2)如何準(zhǔn)確地標(biāo)出秤桿上的刻度？并且要求在討論后，每個小組派出一名代表匯報本組討論的結(jié)果。

各個小組的匯報情況如下：(1)關(guān)于器材的選擇，學(xué)生基本上都能做到側(cè)重于利用身邊的生活物品進(jìn)行簡單的改造或者廢物利用。比如制作秤盤的主要材料是利用塑料杯蓋、一次性塑料杯、蚊香盤、小塑料盒等，秤桿主要是利用家里吃飯用的筷子、小木棍等，秤砣主要是利用質(zhì)量較大的螺栓、螺帽等。(2)關(guān)于如何準(zhǔn)確標(biāo)出秤桿上的刻度，學(xué)生所用方法概括起來有兩種，即“理論計算法”和“實驗法”。理論計算法就是將被測重物和秤盤對秤桿的拉力視為動力F1，秤盤懸掛點到提紐的距離視為動力臂L1，將秤砣對秤桿的拉力視為阻力F2，利用杠桿的平衡條件F1L1=F2L2，求出不同的物重條件下的阻力臂L2,然后在秤桿對應(yīng)的位置標(biāo)出相應(yīng)的刻度。實驗法的思路就是利用標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的物體(如實驗室的砝碼)分別放在桿秤的秤盤里，調(diào)節(jié)秤砣的位置，直到秤桿在水平位置平衡時為止，并且在秤砣所在的相應(yīng)位置按照對應(yīng)砝碼的質(zhì)量，標(biāo)出刻度。

筆者在聽取了學(xué)生的討論后，并沒有直接對學(xué)生的想法給予評判，只是鼓勵他們大膽地對兩種方法進(jìn)行嘗試，看看標(biāo)出來的刻度是否一致，并且思考其中產(chǎn)生偏差的原因。

評析：如何標(biāo)定秤桿上的刻度是本次活動的一個難點，也是關(guān)系到產(chǎn)品制作能否成功的關(guān)鍵。教師在課題動員過程中提出問題，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)過的物理知識和方法，充分思考討論各自的想法。這一過程首先激發(fā)了學(xué)生對相關(guān)問題的思考，同時也是暴露學(xué)生思考過程中存在問題的好機會，為教師下一步在學(xué)生的課題實施過程中進(jìn)行指導(dǎo)提供了參考。教師在討論結(jié)束的時候，沒有針對學(xué)生的討論結(jié)果直接給出評判，只是鼓勵他們將自己的想法付諸實施，并且對兩種方案標(biāo)出的刻度進(jìn)行比較，這樣也為學(xué)生在活動中自主發(fā)現(xiàn)、思考和解決問題提供了一個很好的機會。

2.2 成立活動小組

筆者在組建活動小組之前提出了要求：(1)小組內(nèi)全員參與，每一個人都要有相應(yīng)的任務(wù)；(2)在活動過程中定刻度時,理論法和實驗法要由不同的人完成；(3)每個小組要有專人負(fù)責(zé)課外查找關(guān)于桿秤的資料，供大家了解桿秤的相關(guān)知識；(4)每個小組要有一個小組長，負(fù)責(zé)小組內(nèi)的協(xié)調(diào)，并且在課題結(jié)束時代表本組做匯報。每個小組人數(shù)不得超過6個人，并且在組成小組的時候就要把每個人的任務(wù)明確下來。

學(xué)生聽了筆者提出的這些要求之后，開始自己組建活動小組。他們在組建過程中，基本上都能考慮到本組內(nèi)要確保一個理論分析能力強的、動手能力強的、網(wǎng)絡(luò)能力高的以及協(xié)調(diào)組織能力強的同學(xué)等等。

評析：物理綜合實踐活動是一種基于物理知識和科學(xué)方法的項目學(xué)習(xí)活動，整個活動需要小組內(nèi)全員協(xié)作完成。初中階段的學(xué)生在自發(fā)進(jìn)行小組組建的時候，往往會有盲目性，如果單純根據(jù)各自之間的人際關(guān)系組建小組，可能會導(dǎo)致某一方面能力過強或過弱的學(xué)生集中到一起，不利于活動的有效開展。教師首先給出任務(wù)要求，學(xué)生在組建小組的時候也就有了參考依據(jù)。這樣不僅有利于每個小組在人員組成上的優(yōu)化，同時也體現(xiàn)了教師對學(xué)生的尊重。

3 學(xué)生在活動實施過程中遇到的困難和問題的解決

3.1 在標(biāo)定零刻度位置時，秤桿無法平衡

在標(biāo)定秤桿上的零刻度位置時，學(xué)生的想法是先不在秤盤內(nèi)放置重物，調(diào)節(jié)秤砣的位置使秤桿在水平位置平衡，則此時秤砣的懸掛位置就是零刻度的位置?？墒窃诰唧w操作時，學(xué)生發(fā)現(xiàn)在不放置重物的情況下懸掛秤盤的一端總是上翹無法平衡，進(jìn)而導(dǎo)致無法標(biāo)出零刻度。

學(xué)生的解決方案為：(1)將提紐適當(dāng)向遠(yuǎn)離秤盤的方向移動。(2)采用“配重法”即增加秤盤的質(zhì)量，在秤盤上三個對稱位置固定三個質(zhì)量較大的金屬螺母(如圖2)。

圖2

圖3

3.2 運用理論計算法和實驗法確定的刻度偏差過大

在課題實施期間，六個小組負(fù)責(zé)定刻度的學(xué)生拿著他們的產(chǎn)品到辦公室來向筆者展示，并利用砝碼進(jìn)行驗證(如圖3)，發(fā)現(xiàn)用實驗法定出的刻度與砝碼的質(zhì)量比較吻合，而通過“理論計算法”標(biāo)出來的刻度偏差較大。當(dāng)問他們是如何計算的，有三個學(xué)生的思路就是將秤盤和被測物體的總重力看作是動力F1，將秤盤懸掛點到提紐的距離視為L1，將秤砣重力看作是阻力F2進(jìn)行計算。但是另外兩個學(xué)生意識到還要考慮秤桿重力的影響，可是，學(xué)生不會計算這種在三個力矩下平衡的問題。筆者帶著這幾個學(xué)生(都是學(xué)習(xí)能力較強的)到實驗室，指導(dǎo)他們利用課堂上探究杠桿平衡條件的方式，自行探究杠桿在多個力矩作用下的平衡條件。大約三天后有其中兩個學(xué)生給筆者看了他們重新計算的結(jié)果，并且證明出了秤桿上的刻度應(yīng)該是均勻的，回去之后重新進(jìn)行計算，標(biāo)定桿秤的刻度，雖然重新標(biāo)定的刻度并非絕對完美，但是相對原先的結(jié)果，偏差明顯減小了很多。

評析：學(xué)生在面對第一個問題時，通過結(jié)合課堂所學(xué)的知識進(jìn)行定性分析，不僅找到了有效解決問題的方法，而且還加深了對所學(xué)知識的理解。在面對第二個問題時，教師并未急于給出問題的答案，而是讓學(xué)生在討論中自己發(fā)現(xiàn)問題的根源，進(jìn)而認(rèn)識到所學(xué)知識的局限性，由此激發(fā)了學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的熱情。接下來教師僅僅為學(xué)生提供器材，引導(dǎo)學(xué)生利用課堂上學(xué)過的方法去探索新知識，進(jìn)而解決新問題。通過這個環(huán)節(jié)，學(xué)生經(jīng)歷了一個完整的、真正意義上的自主探究過程，他們不僅體驗到了成功的喜悅，而且也切實提升了自身的能力。

4 活動評價

4.1 評價細(xì)則的制定

為了對學(xué)生的活動進(jìn)行評價并更好地促進(jìn)學(xué)生發(fā)展，筆者在和教研組內(nèi)其他教師研討的基礎(chǔ)上，編制這次活動評價的細(xì)則(如表1)。

表1 活動評價細(xì)則

4.2 評價的實施

活動的評委由三位物理教師和全體學(xué)生共同擔(dān)任。首先由每個小組的組長代表本組制作PPT課件，將本組的整個活動過程向大家進(jìn)行介紹，同時展示各自產(chǎn)品的性能和誤差大小。全體學(xué)生以活動小組為單位進(jìn)行討論，并以上述評價細(xì)則為標(biāo)準(zhǔn)，對每一個產(chǎn)品進(jìn)行排序打分；參評教師則是依據(jù)評分細(xì)則獨立地對每個產(chǎn)品排序打分。最后將每個參評教師和活動小組打出的分?jǐn)?shù)相加就是每個產(chǎn)品的最終得分。另外，每個參評教師和小組都要對各個產(chǎn)品排序打分高低的原因給出文字說明，并反饋給各個小組的同學(xué)。

評析：為了使學(xué)生能夠獲得更大的進(jìn)步，不能簡單地給出一個分?jǐn)?shù)，本次活動與以往的評價相比有了如下一些改進(jìn)：首先，評價過程改變了過去教學(xué)中由教師單方面評價的局面，學(xué)生不僅是活動的參與者，同時也是評價者。這樣不僅可以調(diào)動學(xué)生參與活動的積極性，同時也可以讓學(xué)生在評價別人的同時反思自己的優(yōu)點和不足，更加有利于學(xué)生的進(jìn)步；其次，評價內(nèi)容更加全面，不僅僅包括相關(guān)物理知識、技能的運用，同時也包括對學(xué)生的綜合素養(yǎng)的考查。例如產(chǎn)品的美觀程度的考核使學(xué)生認(rèn)識到在關(guān)注產(chǎn)品的精確度的時候，也要使產(chǎn)品給人以美的享受；再者，本次評價不僅鼓勵競爭，同時也鼓勵合作共贏，并且要尊重他人的勞動成果，例如對“知識產(chǎn)權(quán)”項目的考查實質(zhì)就是鼓勵學(xué)生要學(xué)會合作，合作雙方都可以在共同的研究中獲益，通過這一項目的評價也培養(yǎng)了學(xué)生尊重他人知識產(chǎn)權(quán)的意識。

5 結(jié)語

通過此次的活動，學(xué)生將自己課堂上所學(xué)的物理知識、方法運用進(jìn)來，經(jīng)歷了常規(guī)物理課堂教學(xué)無法經(jīng)歷的完整的自主合作探究過程，在這個過程中學(xué)生不僅僅重溫了所學(xué)知識，學(xué)到了解決物理問題的方法，同時經(jīng)過與他人合作也培養(yǎng)了合作意識。另外在網(wǎng)絡(luò)查找過程中，學(xué)生了解了我國桿秤發(fā)展的歷史和制作方法，人文精神和民族自豪感也得到了提升。

①本文系南京市十三五規(guī)劃課題“建構(gòu)‘初中物理綜合實踐活動’有效教學(xué)體系的實踐研究”(課題編號：L/2016/066)的階段性成果之一。