彭夷

摘? ?要：采用不同的教學方式、教學結(jié)構(gòu)及學習方式建構(gòu)同一知識點或規(guī)律，往往會產(chǎn)生迥異的教學效果。從單元的視角去審視這些效果，有利于教師從更宏觀的層面去把握課堂教學的本質(zhì)，有利于培養(yǎng)學生學習過程中的單元意識，形成正確的物理觀念。

關(guān)鍵詞：滑輪;課堂結(jié)構(gòu);單元

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2019）3-0034-3

圍繞某一知識點的學習為核心來建構(gòu)學習單元，進而讓學生參與到學習進階的活動中去，有利于培養(yǎng)學生的單元意識，形成正確的物理觀念，發(fā)展相關(guān)的物理素養(yǎng)。蘇科版初中物理教材中“簡單機械和功”就是這樣一個以杠桿及其變形為核心要素的學習單元。本文以“滑輪”教學的三種結(jié)構(gòu)為例，具體闡述活動中的單元思想。

滑輪的實質(zhì)就是杠桿，通過觀課與教學實踐，筆者注意到“滑輪”第一課時的教學通?？梢圆捎萌N邏輯結(jié)構(gòu)。而采用不同的課堂結(jié)構(gòu)，學生的學習效果也會有所不同。從杠桿這一核心知識來品評“滑輪”的教學，可以使教師加深對相關(guān)知識建構(gòu)的理解，探尋更適合學生認知特點的教學方式。

1? ? 最長力臂與最小力的教學實踐與生成

通常教師會安排三個課時來讓學生進行“杠桿”的學習進階：第一課時讓學生認識杠桿，知道杠桿的五要素;第二課時讓學生通過探究得到杠桿平衡條件;第三課時通過對杠桿平衡條件的理論分析，解決杠桿在旋轉(zhuǎn)過程中力和力臂的變化問題以及最長力臂與最小力的問題。如果課時充裕，可設(shè)計利用杠桿原理估測刻度尺的質(zhì)量、制作桿秤等來檢驗學生相關(guān)知識與技能的掌握情況。

例如，在最長力臂和最小力的教學活動中，設(shè)置了這樣一個例題：畫出圖1中使杠桿AB在圖示位置靜止時所用最小力F的作用點和方向。

學生剛接觸這類題型時，思維往往是發(fā)散的，畫圖也呈現(xiàn)出各種不同的情況。此時，教師可以將學生的作圖情況拍下來，進行編排后投影到屏幕之上。學生的作圖情況大致如下（圖2）：

讓學生辨析并說出哪一幅圖符合要求。

問題1：圖2甲是否符合要求？

學生：圖2甲中F的作用效果是使杠桿順時針轉(zhuǎn)動，與阻力的作用效果相同，杠桿無法平衡。

問題2：圖2乙和圖2丙哪種情況施加的力更小？

學生：圖2丙中的F更小，因為它的力臂更長。

問題3：圖2丙和圖2丁哪種情況施加的力最小？

學生：圖2丁中的F最小，因為它的力臂最長。

由此得到，最長的力臂所對應的力最小。

2? ? 教學結(jié)構(gòu)一：從模型走向探究

這種課堂結(jié)構(gòu)延續(xù)了上一節(jié)課杠桿最長力臂和最小力的問題，設(shè)計相關(guān)問題，讓學生在解決實際問題的同時回顧相關(guān)知識點。以下是學科組內(nèi)某位老師的教學實例。

例題：不計機械自重及摩擦，請畫出杠桿在水平位置平衡時B點施加的最小力F（如圖3）。

歸納總結(jié)：圖3甲中l(wèi)1=l2，屬于等臂杠桿;B點下降的距離等于A點上升的高度。圖3乙中l(wèi)1=2l2，屬于省力杠桿;B點上升的距離等于A點上升高度的兩倍。

追問：圖3乙中，在B點施加力是否一定省力？

過渡：杠桿可以有各種不同的變形，如果將圖3甲、乙中的杠桿變成圓形，并在圓周開槽掛上細線，就變成了另一種簡單機械——滑輪（如圖4）。

比較圖4中的丙圖和丁圖，它們有何異同？根據(jù)對圖3中杠桿甲和乙的分析，猜測滑輪工作時的特點。

進行實驗并記錄數(shù)據(jù)，學生典型數(shù)據(jù)如表1、表2。

學生完成數(shù)據(jù)非常迅速，且數(shù)據(jù)靠近理論值，表明學生對理想情況下甲、乙兩種杠桿相關(guān)知識的認識程度已較為深刻。但這種先入為主的思維往往會阻礙學生記錄真實的數(shù)據(jù)，對于培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度起到負面效果。之后的教學中，教師還需對學生的數(shù)據(jù)進行相應的評價或重新測量數(shù)據(jù)，降低了課堂效率。

在本堂課中，教學引入部分用了大約20分鐘，學生實驗及結(jié)論分析用了大約25分鐘。這樣的教學結(jié)構(gòu)中，雖然學生更好地鞏固了最長力臂和最小力的概念，也為“探究滑輪的特點”夯實了理論基礎(chǔ)，但是與其將這么大的精力放在理論分析上，不如放手給學生更多的探究時間去歸納、分析規(guī)律背后所隱藏的物理知識與物理模型，培養(yǎng)學生養(yǎng)成前后知識相互關(guān)聯(lián)的單元意識。

3? ? 教學結(jié)構(gòu)二：從生活走向物理，由探究建構(gòu)模型

這種課堂結(jié)構(gòu)基本按照教材的編排來開展教學。引入部分，讓學生注意觀察國旗旗桿的頂部裝置，讓學生說說這個裝置形狀有何特點，它的作用是什么。也可以設(shè)置一個樓上同學要利用這種裝置提升重物的情境（如圖5），采用兩種方法，讓學生說說這兩種方法在使用時有何異同。通過歸納總結(jié)得到動滑輪和定滑輪的定義。同時引出探究活動——“探究定滑輪和動滑輪工作時的特點”。

分析與評價：學生在進行實驗時，往往會出現(xiàn)不會繞繩子的情況，需要教師適當?shù)亟o予展示，引導學生關(guān)注是滑輪先固定還是繩子先固定。分析數(shù)據(jù)時也不能直接評判學生數(shù)據(jù)的對錯。在使用彈簧測力計時強調(diào)先可采用對拉的方式來進行校零。先確認大部分學生的數(shù)據(jù)是否相近，再用圖4進行理論分析。如圖4丙所示，定滑輪所模型化的杠桿中心在支點上，因此杠桿自身重力對杠桿轉(zhuǎn)動沒有影響，這是等臂杠桿，因此F=G。辨析在彈簧測力計靜止時讀數(shù)與勻速下拉的過程中讀數(shù)有何區(qū)別，哪種方式讀數(shù)偏大？讓學生在實驗時養(yǎng)成考慮摩擦力的意識。如圖4丁所示，動滑輪所模型化的杠桿是一個動力臂是阻力臂兩倍的省力杠桿（強調(diào)豎直向上拉時），因此F=■G。辨析G是指物體的重力還是滑輪與物體總的重力？讓學生在實驗中養(yǎng)成分析問題時考慮機械自重的意識。然后，再回歸到所測量的數(shù)據(jù)上，分析誤差的來源，最終在獲得實驗結(jié)論的同時，養(yǎng)成評估意識。這種建構(gòu)知識的方式能夠從生活走向物理，從探究走向模型，培養(yǎng)學生的物理模型意識，也培養(yǎng)了學生的評估意識。但從課堂觀察的結(jié)果來看，后半段的理論分析略顯沉悶，需要設(shè)計新的興趣點來激發(fā)學生的專注力。

4? ? 教學結(jié)構(gòu)三：理論建模與探究的交替運用

通過課堂觀察發(fā)現(xiàn)，上述兩種教學結(jié)構(gòu)在實施過程中各有優(yōu)點及不足，那么如果將理論建模與探究進行交替的運用又會產(chǎn)生什么樣的教學效果呢？于是，筆者又嘗試了第三種教學結(jié)構(gòu)。引入環(huán)節(jié)與結(jié)構(gòu)二相同，采用如圖5所示的情境引出動滑輪和定滑輪的定義。先探究定滑輪工作時的特點。強調(diào)了彈簧測力計的校零以及實驗時的其他注意事項。得到學生典型數(shù)據(jù)如表5所示。

5? ? 結(jié)? ?語

從單元的視角來審視本堂課，不難發(fā)現(xiàn)滑輪教學的三種結(jié)構(gòu)都是杠桿這一核心概念建構(gòu)的延續(xù)，而滑輪第二課時中輪軸的教學也同樣可以模型化為杠桿。對滑輪相關(guān)知識的學習，也是對杠桿知識的鞏固與重新生成。對于學生，單元意識的養(yǎng)成就是養(yǎng)成一種前后知識相互聯(lián)系、知識聯(lián)系生活的習慣，對學生的后續(xù)發(fā)展會有較大的幫助。對于教師，在進行教學活動時，單元意識的養(yǎng)成更是自身對物理知識體系的再認識，是教學能力提升的重要途徑之一。

（欄目編輯? ? 鄧? ?磊）