張鵬

摘 ? 要：簡(jiǎn)單樸素的器材制成的實(shí)驗(yàn)裝置往往比經(jīng)典實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)學(xué)生更具親和力，更能有效引導(dǎo)學(xué)生突破錯(cuò)誤前概念;教學(xué)活動(dòng)的組織只有充分滿足學(xué)生的心理需求，才有可能激起學(xué)生的求知欲望。

關(guān)鍵詞：前概念;彈簧測(cè)力計(jì);學(xué)生心理;主動(dòng)學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1003-6148（2019）5-0077-4

2018年3月份筆者在學(xué)校上了一節(jié)公開(kāi)課——《二力平衡》，兩次使用彈簧測(cè)力計(jì)制作的簡(jiǎn)單裝置，迅速、有效地糾正了學(xué)生的前概念，由于教學(xué)進(jìn)度不統(tǒng)一，之后在宜興市初二物理研討會(huì)上上了一節(jié)力學(xué)起始課《力 彈力》，這兩節(jié)課都涉及到彈簧測(cè)力計(jì)。當(dāng)筆者重新回味以前的教學(xué)設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)了一些教學(xué)設(shè)計(jì)中沒(méi)有注意到的盲區(qū)，導(dǎo)致目標(biāo)定位出現(xiàn)了一些始料未及的變化。而平時(shí)教學(xué)中不注意的潛在問(wèn)題，恰能引導(dǎo)教師通過(guò)了解學(xué)生真實(shí)的內(nèi)心，更好地激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。現(xiàn)將具體過(guò)程呈現(xiàn)出來(lái)，以供交流、參考，不當(dāng)之處敬請(qǐng)指正。

在學(xué)校試上《二力平衡》這節(jié)課，根據(jù)筆者以往的經(jīng)歷，感到利用教材的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證二力平衡的條件，存在幾處問(wèn)題：平衡狀態(tài)被學(xué)生容易接受的是靜止?fàn)顟B(tài)，因此驗(yàn)證二力平衡的大小關(guān)系一般從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始驗(yàn)證;學(xué)生使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體重力時(shí)，考慮學(xué)生缺乏二力平衡的知識(shí)儲(chǔ)備，教師往往直接告知學(xué)生，靜止物體所受豎直向上的拉力和重力大小相等，這一點(diǎn)學(xué)生的內(nèi)心其實(shí)是不認(rèn)同的。生活中的經(jīng)驗(yàn)早就幫助學(xué)生形成了錯(cuò)誤的前概念——水平方向拉小車，小車不動(dòng)時(shí)，靜止小車所受拉力大于摩擦力，因此在探索平衡力的大小關(guān)系前，教師必然要先利用學(xué)生的生活感受，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知和教師前面灌輸知識(shí)之間的思維沖突，讓學(xué)生對(duì)平衡力的大小關(guān)系充滿好奇，喚醒學(xué)生主動(dòng)探索的欲望。理論上講，用如圖1所示的課本實(shí)驗(yàn)裝置很合適，但由于實(shí)驗(yàn)器材相對(duì)復(fù)雜，相當(dāng)一部分學(xué)生一時(shí)半會(huì)難以接受，以往實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二力平衡的大小關(guān)系過(guò)程中，學(xué)生熱情不高，教學(xué)效果難如人意。筆者借用如圖2的一個(gè)設(shè)計(jì)方案，很好地彌補(bǔ)了書本裝置的這一缺陷。用兩個(gè)經(jīng)過(guò)水平校零的彈簧測(cè)力計(jì)，拉住正方形紙片對(duì)角線上的兩孔，通過(guò)觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)來(lái)驗(yàn)證二力平衡的大小關(guān)系，不斷增大拉力使紙片處于靜止?fàn)顟B(tài)，多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證靜止這種平衡狀態(tài)時(shí)二力的大小關(guān)系。由于實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單、樸素，操作容易，能夠在課堂迅速、有效地幫助學(xué)生擺脫錯(cuò)誤前概念的糾纏，教學(xué)過(guò)程自然流暢。后續(xù)教學(xué)中指出此方案的缺點(diǎn)，放在手上不方便操作，可以自然過(guò)渡到書本典型實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證二力平衡的另外三個(gè)條件。

如果僅僅從靜止?fàn)顟B(tài)入手驗(yàn)證二力平衡的大小關(guān)系，否定學(xué)生錯(cuò)誤前概念過(guò)程顯然進(jìn)行得不徹底，原因是學(xué)生對(duì)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也存在前概念需要否定。生活經(jīng)驗(yàn)同樣幫助學(xué)生形成了勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的錯(cuò)誤前概念——當(dāng)拉力大于物體重力時(shí)，物體向上運(yùn)動(dòng)，因此學(xué)生認(rèn)為向上運(yùn)動(dòng)的物體（包括勻速直線運(yùn)動(dòng)），拉力大于重力。考慮實(shí)驗(yàn)結(jié)論的普遍性，有必要從勻速直線運(yùn)動(dòng)這種平衡狀態(tài)入手，再次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

書本裝置驗(yàn)證二力平衡的大小關(guān)系時(shí)，考慮繩子和滑輪之間的摩擦，驗(yàn)證勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平衡力的大小關(guān)系很不方便。筆者將書本課后一個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)修改后前置（如圖3），該活動(dòng)裝置更接近生活產(chǎn)生錯(cuò)誤前概念的原型，運(yùn)用前面靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)二力平衡大小相等的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，先用彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)測(cè)出兩鉤碼的重力，然后通過(guò)觀察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)來(lái)判斷，勻速向上直線運(yùn)動(dòng)時(shí)、勻速向下直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力和重力的大小關(guān)系。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)前對(duì)學(xué)生進(jìn)行了引導(dǎo)，為最大限度接近勻速直線運(yùn)動(dòng)，要求彈簧測(cè)力計(jì)吊兩鉤碼必須緩慢運(yùn)動(dòng);當(dāng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出乎學(xué)生意料時(shí)，一下子打破了學(xué)生的這種心理定勢(shì)，此實(shí)驗(yàn)從學(xué)生生活中來(lái)，完全否定了生活中的所謂的常識(shí)，學(xué)生自然徹底地實(shí)現(xiàn)了感性認(rèn)識(shí)向理性知識(shí)的轉(zhuǎn)化。

身邊常見(jiàn)材料制作的實(shí)驗(yàn)器材能夠迅速縮短學(xué)生和課程的心理差距，器材簡(jiǎn)單、方便操作，給學(xué)生自己動(dòng)手創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，增加了實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的吸引力。教學(xué)設(shè)計(jì)越走近、走進(jìn)學(xué)生的世界，越容易在探索未知領(lǐng)域時(shí)觸發(fā)學(xué)生的好奇心，使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生期待和向往，教學(xué)過(guò)程就越具有感染力。

經(jīng)過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量重力、滑動(dòng)摩擦力的課堂活動(dòng)，再聯(lián)系估測(cè)氣壓大小、探究杠桿平衡條件等活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生缺乏水平校零、倒置校零的想法，當(dāng)然不能理解為何要如此操作。筆者強(qiáng)烈感受到課堂活動(dòng)中讓學(xué)生了解彈簧測(cè)力計(jì)的結(jié)構(gòu)、制作彈簧測(cè)力計(jì)的必要性。

《力 彈力》的教學(xué)涉及內(nèi)容較多，既有利用生活的力現(xiàn)象歸納力概念環(huán)節(jié)，又有引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建彈力概念、揭示彈性形變與外力關(guān)系的分組實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，后面還有粗略介紹彈簧測(cè)力計(jì)的原理，再讓學(xué)生通過(guò)閱讀方式學(xué)會(huì)使用彈簧測(cè)力計(jì)的活動(dòng)，最后是介紹彈性勢(shì)能的板塊。前面力和彈力比較抽象，教學(xué)環(huán)節(jié)比較繁瑣、零碎，不容易組織，后面受時(shí)間限制，使用彈簧測(cè)力計(jì)的過(guò)程往往只是走過(guò)場(chǎng)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的制作原理、使用注意點(diǎn)的充分了解。

學(xué)生首次接觸到彈簧測(cè)力計(jì)，對(duì)此具有一定的神秘感，有參與的心理需求。同時(shí)，考慮彈簧測(cè)力計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使學(xué)生參與探索彈簧測(cè)力計(jì)的制作過(guò)程具有可能性。而且，它的制作必然涉及力、彈力的產(chǎn)生原因，這就為以探究彈簧測(cè)力計(jì)為主線組織教學(xué)確立了目標(biāo)。于是，筆者預(yù)設(shè)了這樣的教學(xué)方案：利用彈簧、橡皮筋、氣球、直尺、橡皮泥這些非常生活化的材料來(lái)幫助學(xué)生完成探索任務(wù)，中間穿插了幾個(gè)活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生自主構(gòu)建力、彈力這兩個(gè)抽象的物理概念。

沒(méi)有機(jī)會(huì)試上、完善教學(xué)設(shè)計(jì)的第一節(jié)課，反而促使筆者強(qiáng)烈意識(shí)到了教師與學(xué)生對(duì)待課程素材的不同心理。于是嘗試通過(guò)回顧教學(xué)主要的過(guò)程，依靠參會(huì)教師的智慧，找到解決問(wèn)題的對(duì)策。以下為課堂主要流程，主要是關(guān)注了在課堂上學(xué)生行為和課前預(yù)設(shè)有較大出入的地方，并對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行完善的過(guò)程。

3月20號(hào)外出到某中學(xué)借班上課，課前為學(xué)生準(zhǔn)備了2人一組的實(shí)驗(yàn)器材：橡皮泥、橡皮筋、氣球、鋼尺、彈簧、彈簧測(cè)力計(jì)等。這些簡(jiǎn)單、樸素的器材像極了學(xué)生成長(zhǎng)階段的路標(biāo)，有一定親和力。學(xué)生陸續(xù)進(jìn)場(chǎng)后，正如課前預(yù)料，學(xué)生的注意力不自覺(jué)地被桌上的實(shí)驗(yàn)器材吸引住，開(kāi)始擺弄實(shí)驗(yàn)器材，器材似乎比筆者更具吸引力。為消除學(xué)生對(duì)陌生教師的緊張情緒，營(yíng)造一種寬松、和諧的學(xué)習(xí)氛圍，借班上課的老師一般要在課前和學(xué)生隨意聊上幾句。從他們的自發(fā)行為開(kāi)始，筆者提了一條善解人意的建議，請(qǐng)學(xué)生將自己感興趣的器材舉過(guò)頭頂，并對(duì)舉起不同物體的學(xué)生，按照筆者的意圖傾向性地進(jìn)行了所謂的心理解讀。舉起橡皮泥、橡皮筋、氣球的學(xué)生屬于童心未泯，內(nèi)心充滿快樂(lè)、愉悅;舉起鋼尺、彈簧、彈簧測(cè)力計(jì)的學(xué)生屬于熱愛(ài)學(xué)習(xí);舉起彈簧、彈簧測(cè)力計(jì)的學(xué)生表明對(duì)它們充滿神秘感，有科學(xué)探索的愿望。然后引出本節(jié)課，讓我們來(lái)探索彈簧測(cè)力計(jì)的制作原理，并學(xué)會(huì)如何使用。

議課過(guò)程中參會(huì)的多數(shù)老師對(duì)這種打破教材固有模式、以探索彈簧測(cè)力計(jì)制作原理為主題展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)的形式給予了積極評(píng)價(jià)，認(rèn)為這種課題引入給人以耳目一新的感覺(jué)。

1.引入課題后，預(yù)設(shè)以學(xué)生拉著橡皮筋、拉彈簧測(cè)力計(jì)、吹氣球等現(xiàn)象，自然而然歸納力的概念，然后延伸到其他生活中的力現(xiàn)象，如運(yùn)動(dòng)員舉重、狗拉雪橇等。但學(xué)生稍稍熟悉器材后，居然沒(méi)有出現(xiàn)以上情況，因此筆者迫不得已直接用書本上的事例歸納力的概念，教學(xué)過(guò)程顯得被動(dòng)。參會(huì)老師很含蓄地指出這個(gè)環(huán)節(jié)的不足，建構(gòu)力概念的事例不貼近學(xué)生生活，沒(méi)有能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)投入，教學(xué)過(guò)程不順暢。并且給了建議，如果能在課上開(kāi)展掰手腕、拔河比賽的活動(dòng)能夠更加直觀地展現(xiàn)力的現(xiàn)象，有助于學(xué)生對(duì)力概念的歸納，而通過(guò)肌肉組織的酸疼讓學(xué)生體驗(yàn)力的存在，同時(shí)能讓學(xué)生感受到力的作用效果，這樣自然過(guò)渡到下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)——彈力的產(chǎn)生原因。但經(jīng)過(guò)推敲，發(fā)現(xiàn)如果課上開(kāi)展掰手腕、拔河比賽的活動(dòng)，突然轉(zhuǎn)換話題，并不適合。首先，與引入課題時(shí)形成的課堂氛圍不協(xié)調(diào);其次，這里要解決的矛盾主要是怎樣讓學(xué)生樂(lè)意開(kāi)展這些曾經(jīng)熟悉的“小兒科”活動(dòng)，讓他們感覺(jué)這些有意思。因此，對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)做了適度改變：對(duì)學(xué)生感興趣的器材進(jìn)行心理解讀后，讓學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)器材擺Pose， 以拍照形式顯示充滿好奇的幼年、玩耍的幼稚園、打理小辮子的女孩、開(kāi)始學(xué)習(xí)的小學(xué)階段、充滿探究精神的中學(xué)，以組成自己美好記憶的成長(zhǎng)標(biāo)志，一下子就能激發(fā)學(xué)生的表現(xiàn)欲望，將這些玩耍實(shí)驗(yàn)器材的力現(xiàn)象淋漓盡致地表現(xiàn)出來(lái)。

2.上一環(huán)節(jié)歸納出力的概念后，順便提出測(cè)量力大小的儀器——彈簧測(cè)力計(jì)。首先，用力拉一下彈簧測(cè)力計(jì)后松開(kāi)，請(qǐng)學(xué)生觀察彈簧的變化，直接由教師給出彈性形變的概念;進(jìn)一步提出問(wèn)題，桌面上哪些器材有這種物理屬性，請(qǐng)學(xué)生通過(guò)活動(dòng)驗(yàn)證，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生區(qū)分彈性形變和塑性形變。

3.總結(jié)前面力現(xiàn)象的施力物體，請(qǐng)學(xué)生歸納，是否只有人這樣的生物才能施力，并建議學(xué)生以桌面器材和橡皮泥驗(yàn)證，進(jìn)一步讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)彈力產(chǎn)生的原因、彈性形變與外力的關(guān)系。筆者在課堂上真實(shí)感受到：學(xué)生對(duì)重復(fù)利用實(shí)驗(yàn)器材的做法產(chǎn)生了疲勞感，對(duì)活動(dòng)的開(kāi)展、成果展現(xiàn)缺乏興趣。一位參會(huì)教師建議利用教師自制的教具完成演示實(shí)驗(yàn)，如圖4，運(yùn)用彈簧、小車組合的演示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)彈力產(chǎn)生的根源，并且順便拓展彈力的外延，指出生活中的推力、拉力、支持力等都是彈力，以學(xué)生拉拉力器的感受得出彈簧測(cè)力計(jì)的原理，進(jìn)而熟悉彈簧測(cè)力的使用，這樣課堂氣氛活躍，可以一氣呵成完成教學(xué)任務(wù)。

筆者教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中力圖運(yùn)用簡(jiǎn)單、樸素的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單的課堂，如果把上述器材嫁接過(guò)來(lái)，與這節(jié)課的設(shè)計(jì)風(fēng)格不匹配;而且在課上頻頻轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)器材，看似豐富的教學(xué)活動(dòng)，有可能在關(guān)鍵的知識(shí)生成處不能給學(xué)生留有足夠的自主支配的時(shí)間和空間。課后經(jīng)過(guò)苦苦思考，找到了激發(fā)大部分學(xué)生開(kāi)展這種簡(jiǎn)單活動(dòng)興趣的對(duì)策，補(bǔ)充“時(shí)髦”事物——航母上的彈射器，請(qǐng)學(xué)生開(kāi)展以手邊器材模擬彈射飛機(jī)（為安全建議以橡皮模擬飛機(jī)），這樣就給這些簡(jiǎn)單器材展示活動(dòng)賦予了意義。學(xué)生展示豐富多樣的方案，彈簧的拉伸或壓縮、直尺的彎曲、橡皮筋的拉伸、氣球的壓縮、甚至氣球的放氣都產(chǎn)生了彈力。此時(shí)老師以問(wèn)題啟發(fā)學(xué)生，彈射過(guò)程中的力是如何產(chǎn)生的，在學(xué)生活動(dòng)的基礎(chǔ)上還可以順便滲透彈性勢(shì)能的概念。

4.課標(biāo)沒(méi)有要求學(xué)生探究彈性形變和彈力的關(guān)系，但本節(jié)課學(xué)生自制彈簧測(cè)力計(jì)，必然要了解刻度均勻這一知識(shí)。因此，筆者從彈簧測(cè)力計(jì)里拆出一根彈簧，如圖5依次掛上相同重力的鉤碼，拍照并將照片依次平移放在同一圖中，讓學(xué)生通過(guò)觀察圖片快速獲得這一知識(shí)。在此基礎(chǔ)上動(dòng)員學(xué)生用橡皮筋在課上制作簡(jiǎn)易測(cè)力計(jì)，以鐵架臺(tái)固定直尺，只給2 N的大鉤碼一只，要求標(biāo)出零刻度并可以測(cè)量1.5 N重的物體，依次熟悉彈簧測(cè)力計(jì)的主要結(jié)構(gòu)、理解制作原理，為后面正確使用彈簧測(cè)力計(jì)埋下伏筆。

5.接觸真正的彈簧測(cè)力計(jì)，學(xué)生通過(guò)閱讀書本說(shuō)明學(xué)會(huì)使用彈簧測(cè)力計(jì)。

教學(xué)設(shè)計(jì)中不注意的盲區(qū)，主要是體現(xiàn)在1、3兩環(huán)節(jié)。筆者反思自己平時(shí)的教學(xué)是不是太功利化了，組織活動(dòng)時(shí)只關(guān)注了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评磉^(guò)程，脫離了學(xué)生的世界，導(dǎo)致較難進(jìn)入他們的內(nèi)心，只有設(shè)計(jì)合理的教學(xué)情境，學(xué)生才有可能學(xué)得主動(dòng)，才有可能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)愿望。

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（欄目編輯 ? ?李富強(qiáng)）