曹曉春

【摘 要】本文以浙教版初中科學(xué)九年級(jí)“杠桿”和教科版小學(xué)六年級(jí)“杠桿”有關(guān)內(nèi)容為研究對(duì)象，在教材對(duì)比的基礎(chǔ)上，根據(jù)“有效教學(xué)”理論，探索基于初小銜接教學(xué)設(shè)計(jì)思想的“杠桿”和“杠桿五要素”等概念建構(gòu)方法，并提出有效銜接的有關(guān)策略。

【關(guān)鍵詞】初小銜接；杠桿；概念

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1671-8437（2019）04-0170-02

1 背景分析

初中科學(xué)課程是在小學(xué)科學(xué)課程的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步深化對(duì)自然和科學(xué)的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的課程。初中科學(xué)的教學(xué)要考慮與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的有機(jī)銜接。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)上，找準(zhǔn)切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)初小科學(xué)教育、教學(xué)的自然銜接是提高初中科學(xué)課堂教學(xué)效率的一條重要途徑。以初小中“杠桿”內(nèi)容比較：從學(xué)習(xí)目標(biāo)看，小學(xué)科學(xué)關(guān)注能列舉一些常見的杠桿、了解杠桿在實(shí)際中的使用，注重在體驗(yàn)中獲得對(duì)杠桿的感性認(rèn)識(shí)；而初中科學(xué)關(guān)注的是對(duì)杠桿形成抽象的、本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。從教材內(nèi)容看，小學(xué)的內(nèi)容更具體、形象、但相對(duì)表面；而初中的內(nèi)容，逐步走向抽象、本質(zhì)。如從杠桿的定義看，小學(xué)教材用舉例方式來定義什么是杠桿的問題，而初中教材的定義明確指出了兩個(gè)基本特征“在力的作用下繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)”、“硬棒”。再如從“杠桿的要素”看，小學(xué)只是指出了杠桿上的三個(gè)重要位置“支點(diǎn)、用力點(diǎn)、阻力點(diǎn)”，通過探究初步知道“動(dòng)力的大小與用力點(diǎn)的位置”有關(guān)；而初中提出了“杠桿五要素”，其中力臂概念的建構(gòu)是難點(diǎn)。從相關(guān)科學(xué)方法看，除了有共同的觀察、實(shí)驗(yàn)、比較等，初中的學(xué)習(xí)還涉及到抽象、建模等理想化方法。通過理想化方法，突出杠桿的本質(zhì)特征，建構(gòu)有關(guān)概念。基于以上分析可見，小學(xué)《杠桿》的教學(xué)已經(jīng)為初中《杠桿》的學(xué)習(xí)做了必要準(zhǔn)備，初中的教學(xué)要充分利用這些，找準(zhǔn)學(xué)習(xí)的切入點(diǎn)，從而有效建構(gòu)概念，提高課堂效率。

2 教學(xué)片段

片段一：“杠桿”、“支點(diǎn)”概念的建構(gòu)

引入：請(qǐng)學(xué)生列舉杠桿的例子，說說對(duì)杠桿的了解。

在學(xué)生發(fā)言的同時(shí)，展示一些常見的、來自小學(xué)課本的杠桿圖片。

追問：羊角錘、老虎鉗、剪刀、天平、螺絲刀、搟面杖等物品，外形差別較大、作用各不相同，為什么都是

杠桿？

學(xué)生：它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)，都能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

講授：像撬棒這樣，在力的作用下，能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的堅(jiān)實(shí)物體稱為杠桿。

問題：這個(gè)固定點(diǎn)稱為什么？

學(xué)生：支點(diǎn)。

任務(wù)：指出一些常見杠杠的支點(diǎn)。

【設(shè)計(jì)意圖】通過提問和小學(xué)教材中杠桿圖片的展示，喚醒學(xué)生原有的認(rèn)知。同時(shí)，通過學(xué)生的回答，了解學(xué)生對(duì)杠桿的已有認(rèn)知，尋找教學(xué)的生長點(diǎn)。再通過追問，引導(dǎo)學(xué)生回憶杠桿工作中的共同特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上建構(gòu)杠桿的定義。

片段二：“動(dòng)力”、“阻力”概念的建構(gòu)

問題：小學(xué)的學(xué)習(xí)，我們知道杠桿上除了支點(diǎn)以外，還有兩個(gè)重要的位置，分別是什么？

學(xué)生：用力點(diǎn)和阻力點(diǎn)。

展示小學(xué)教材中圖片，如圖1。

講授：作用在用力點(diǎn)上，使杠杠轉(zhuǎn)動(dòng)的力，稱為動(dòng)力，用力點(diǎn)即動(dòng)力作用點(diǎn)；作用在阻力點(diǎn)上，阻礙杠杠轉(zhuǎn)動(dòng)的力，稱為阻力，阻力點(diǎn)即阻力作用點(diǎn)。同時(shí)示范：畫出撬棒的支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力示意圖，如圖2。

【設(shè)計(jì)意圖】在已有的“用力點(diǎn)、阻力點(diǎn)”概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合力的示意圖的畫法，建構(gòu)“動(dòng)力、阻力”

概念。

片段三：力臂

（1）探究：影響動(dòng)力大小的因素，展示：

問題：小學(xué)時(shí)，我們利用這個(gè)裝置研究“杠桿的秘密”。當(dāng)鉤碼、支點(diǎn)的位置以及鉤碼的重都不變時(shí)，使杠桿靜止在水平位置，所用動(dòng)力大小與什么因素有關(guān)？

學(xué)生：用力點(diǎn)離支點(diǎn)的位置、動(dòng)力的方向。

任務(wù)：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)方案，證明動(dòng)力的大小與用力點(diǎn)的位置、動(dòng)力的方向有關(guān)。

【設(shè)計(jì)意圖】“用力點(diǎn)的位置會(huì)影響用力的大小” 是小學(xué)科學(xué)已學(xué)的知識(shí)，“用力的方向會(huì)影響用力的大小”是生活的經(jīng)驗(yàn)。以此基礎(chǔ)上，用控制變量的方法開展實(shí)驗(yàn)探究，得出規(guī)律，為力臂概念的建構(gòu)做好充分準(zhǔn)備。

（2）力臂的概念

討論：綜合以上兩個(gè)結(jié)論考慮，當(dāng)杠桿水平位置平衡時(shí)，是否存在作用在C點(diǎn)的動(dòng)力和作用在B點(diǎn)的動(dòng)力大小相等的情況？

猜想：有，因?yàn)樽饔迷贑點(diǎn)的力斜拉時(shí)，拉力變小，可能拉到一定的角度，會(huì)小到和作用在B點(diǎn)豎直向下拉的力大小相等。

演示：在杠桿后固定一塊貼有白紙的泡沫板。在C點(diǎn)用彈簧測(cè)力計(jì)向不同方向拉，當(dāng)作用在C點(diǎn)斜拉的力和作用在B點(diǎn)豎直向下的力大小相等時(shí)，在白板紙上畫出該力的作用線的位置。

引導(dǎo)：既然這三條作用線上所用的力大小相等，那么這三條作用線所處的位置應(yīng)該會(huì)有一個(gè)相同的要素。請(qǐng)首先仔細(xì)觀察F1、F2所處的位置，它們的共同要素可能是什么？

學(xué)生：支點(diǎn)到該力的作用線的距離相等。

演示：測(cè)量支點(diǎn)到F1、F2的作用線的距離。

問題：如何確定F3是否也滿足這個(gè)特點(diǎn)？

學(xué)生：反向延長，測(cè)量O點(diǎn)到F3的作用線的距離。

講述：我們將這條線從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離的線稱為動(dòng)力臂，它對(duì)動(dòng)力的大小有直接影響。

【設(shè)計(jì)意圖】在實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上，通過問題引導(dǎo)學(xué)生做出新的猜想，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想。實(shí)驗(yàn)中，利用貼在泡沫板上的白紙記錄用力大小相等的三個(gè)力的作用線的位置，學(xué)生在仔細(xì)觀察F1、F2所處的位置的基礎(chǔ)上，通過直覺思維猜想F1、F2的位置關(guān)系，并通過測(cè)量驗(yàn)證猜想。又通過測(cè)量F3的作用線相對(duì)與支點(diǎn)O的位置來進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)論，從而自主建構(gòu)力臂的概念。

3 案例反思

3.1 恰當(dāng)?shù)你暯佑欣谔岣邔W(xué)習(xí)效率

了解學(xué)生已有的知識(shí)、方法、能力，能幫助我們更加準(zhǔn)確確定初中的學(xué)習(xí)目標(biāo)，能將有限的教學(xué)時(shí)間集中到重點(diǎn)、難點(diǎn)上去，從而提高學(xué)習(xí)效率。如有些老師對(duì)小學(xué)杠桿的教學(xué)內(nèi)容不熟悉，為了體現(xiàn)概念的主動(dòng)建構(gòu)過程，花較多的時(shí)間建立杠桿的概念。導(dǎo)致本節(jié)課的難點(diǎn)——力臂的教學(xué)，因時(shí)間不足而被弱化。而本案例中，在學(xué)生舉出常見杠桿實(shí)例的基礎(chǔ)上，只問了一個(gè)問題“這些工具外形差別較大、作用各不相同，為什么都是杠桿？”通過這個(gè)問題，喚醒學(xué)生原有認(rèn)知，準(zhǔn)確抓住杠桿工作時(shí)的特點(diǎn)，用很少的時(shí)間達(dá)成了學(xué)習(xí)目標(biāo)。為后面重、難點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，贏得了時(shí)間，提高了課堂效率。

3.2 恰當(dāng)?shù)你暯有枰覝?zhǔn)學(xué)習(xí)切入點(diǎn)

首先，要深度研讀小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材，找出其中可以為初中教學(xué)所用的內(nèi)容。如這節(jié)課的很多圖片來自小學(xué)教材中的圖片，這些曾經(jīng)相識(shí)的圖片能快速喚醒學(xué)生的原有認(rèn)知，進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，為學(xué)習(xí)做好充分的準(zhǔn)備。其次，在比較的基礎(chǔ)上，找到初中相對(duì)于小學(xué)提升的部分，并確定其應(yīng)該從小學(xué)學(xué)習(xí)的哪些點(diǎn)生長出來。如小學(xué)的“用力點(diǎn)、阻力點(diǎn)”概念是初中“動(dòng)力、阻力”概念的生長點(diǎn)。又如小學(xué)通過探究已知“用力點(diǎn)到支點(diǎn)的距離”會(huì)影響用力的大小，但這些認(rèn)識(shí)是片面的，從初中來看是一個(gè)“迷思概念”，同時(shí)又是形成力臂概念的生長點(diǎn)。

3.3 恰當(dāng)?shù)你暯有枰珳?zhǔn)的問題設(shè)計(jì)

通過精準(zhǔn)的課堂問題鏈、問題組的設(shè)計(jì)，能引導(dǎo)學(xué)生思考，實(shí)現(xiàn)從原有認(rèn)知的生長點(diǎn)出發(fā)，建構(gòu)新的概念。建構(gòu)力臂的概念時(shí)，在實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上，順勢(shì)提出問題“綜合以上兩個(gè)結(jié)論考慮，當(dāng)杠桿水平位置平衡時(shí)，是否存在作用在C點(diǎn)的動(dòng)力和作用在B點(diǎn)的動(dòng)力大小相等的情況？”學(xué)生做出猜想，并論證其合理性。教師通過演示實(shí)驗(yàn)、記錄現(xiàn)象，驗(yàn)證學(xué)生的猜想。又提出新的問題“既然這三條作用線上所用的力大小相等，那么這三條作用線所處的位置應(yīng)該會(huì)有一個(gè)相同的要素。請(qǐng)首先仔細(xì)觀察F1、F2所處的位置，它們的共同要素可能是什么?！睂W(xué)生在仔細(xì)觀察后又提出新的猜想“支點(diǎn)到力的作用線距離相等”，教師進(jìn)而通過測(cè)量驗(yàn)證學(xué)生的猜想，學(xué)生自然建構(gòu)了力臂的概念。這兩個(gè)問題，從學(xué)生的原有認(rèn)知出發(fā)，猜想、驗(yàn)證交替進(jìn)行，環(huán)環(huán)相扣，幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，主動(dòng)建構(gòu)了力臂概念。

綜上所述，通過找尋并合理設(shè)計(jì)小學(xué)知識(shí)和初中知識(shí)的有效銜接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的逐步過渡和提升，有利于提高課堂教學(xué)質(zhì)量，有利于學(xué)生的學(xué)業(yè)成長。