譚實

摘 要：物理實驗教學是展示知識獲取過程和物理研究方法的必經(jīng)之路，同時也是幫助學生感受科學探究的曲折和建立正確價值觀的重要手段。而在科學探究中，“錯誤”往往有其不可替代的價值。本文以2018年武漢市中考物理試題24題為例，淺談怎樣才能有效提升學生的解題能力。

關(guān)鍵詞：中考試卷；物理實驗；教學反思

我有幸參與了2018年武漢市中考的閱卷，主要負責24題的批改和學生失分情況分析。

原題展示

24.（2018·武漢）（4分）下圖是探究杠桿平衡條件的幾個實驗情景。

（1）掛鉤碼前，杠桿在如圖甲所示的位置靜止，此時杠桿_____（選填“達到”或“沒達到”）平衡狀態(tài)，接下來應向_____（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿保持水平開靜止。

（2）如圖乙所示，A點掛有2個質(zhì)量均為50g的鉤碼，為了讓杠桿在水平位置平衡，應在B點掛____個質(zhì)量均為50g的鉤碼。

（3）將杠桿的支點移到如圖丙所示的位置，為了讓杠桿在水平位置平衡，請你在杠桿上面出最小動力F的示意圖。

這一道題在整張試卷中并不起眼，當初拿到試卷時覺得此題難度不大，對大多數(shù)學生來說，可以算是一道“送分題”。但實際批改下來，卻發(fā)現(xiàn)得分率相對于預期低了很多。特別是第1小問的第一空和第3小問，實際得分率只有40%左右，由于其余兩空得分率較高，說明失分原因不在于學生不知道杠桿平衡條件，更多的原因還是在對實驗的過程中，各操作細節(jié)觀察和理解不到位。詳細分析如下：

第一小問失分主要原因是認為只有杠桿在水平位置靜止才算平衡，對于“杠桿平衡是指杠桿處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)”這一概念理解不到位導致失分。這一失分暴露了學生知識結(jié)構(gòu)的缺陷，也就是暴露了我們教學中的缺陷。知識結(jié)構(gòu)的缺陷我覺得來源于兩方面：首先學生在學習天平的時候，就有了先入為主的觀念：天平的平衡就是指天平橫梁保持水平。這一點在了解杠桿時會出現(xiàn)知識遷移。其次教師在“探究杠桿平衡條件”的實驗中，對于實驗前的準備工作的教學往往會直接呈現(xiàn)“應調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，以方便測量力臂”這一結(jié)論，而把杠桿什么時候不能在水平位置靜止的情況一帶而過。這樣一來學生一方面會單方面把“水平”和“平衡”進行強化連接，另一方面在整個實驗中還會多次觀察到“如果杠桿動力和阻力的力矩不相等，杠桿就會傾斜”這一現(xiàn)象，從而又把“傾斜”和“杠桿不平衡”畫上了等號。這樣的問題在教學過程中是比較難徹底解決的。要盡可能的減小這一代價，我覺得教師可以嘗試下面幾種方案：

①在教學“實驗前應調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡”這一知識點時，不用急著給出結(jié)論，可以展示杠桿在傾斜位置的平衡狀態(tài)，一方面讓學生對“杠桿在非水平位置也能靜止（平衡）”這一現(xiàn)象建立直觀認知，另一方面在更好的讓學生感受“杠桿在非水平位置平衡時，力臂不便于測量”的同時，還可以補充這樣的觀點：如果一開始杠桿不是在水平位置平衡，那么后面每一次實驗都要讓杠桿在同一傾斜角度平衡，這就會使實驗操作變得更困難。（對天平的調(diào)節(jié)也可以有這樣的解釋。）這樣無形中就滲透了“傾斜下的靜止也叫平衡，只不過不方便實驗”的觀點。

②在后面的實驗中，懸掛鉤碼后如果杠桿不平衡，不用杠桿一傾斜就用手托住終止實驗，可以讓這一過程繼續(xù)下去，讓學生直觀的感受“如果杠桿不平衡，不是會在傾斜位置靜止，而是會一直轉(zhuǎn)動（直到杠桿豎直）”。

③在用測力計代替鉤碼重復實驗的環(huán)節(jié)中，可以增加（在測力計拉力作用線與鉤碼拉力作用線平行的前提下）杠桿由水平到傾斜緩慢轉(zhuǎn)動過程中，測力計示數(shù)基本不變這一環(huán)節(jié)，也應該能強化學生對非水平位置下杠桿的平衡的了解，同時還能幫助推動學生對動態(tài)杠桿的分析。在教學后的復習、練習和檢測中，有意識的強化這一知識點。

第三小問作圖題失分在知識點層面上主要體現(xiàn)在將作用點選擇在杠桿右端。如下圖：

或是將作用點選在杠桿左邊但不是最末端，或是作用點選對了但方向不正確等情況。其中最典型的錯誤還是集中在“將作用點選在杠桿右側(cè)端點”這一情況。這固然有學生審題不仔細的原因（沒看出這是一個不對稱杠桿。），但也體現(xiàn)了學生有“要使這種類型（支點在中間）的杠桿平衡，應該一邊施加一個力”這樣錯誤的思維定勢。而錯誤的思維定勢仍然來源于我們教學中的不足。比如反思我自己這一部分的教學，諸如“要使杠桿兩端平衡”，“要使杠桿兩邊的力與力臂的乘積相等”等語句比比皆是，總脫口而出，這無形中是給了學生不正確的暗示。在后面的教學中必須注意讓語言更規(guī)范。另一方面，我覺得題目設(shè)計者也是通過這一題來提醒我們，探究杠桿平衡條件的實驗不能只停留在“通過改變鉤碼數(shù)量和懸掛位置來多次重復實驗”這一要求上，力學實驗不應該忽視測力計的參與，畢竟有了測力計，實驗的操作和變化可以更豐富。從追求課堂效率的角度，我覺得我們可以嘗試在已經(jīng)歸納出杠桿平衡條件的基礎(chǔ)上，設(shè)計“利用杠桿平衡條件進一步分析實驗”這一環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中加入測力計，讓學生利用杠桿平衡條件分析杠桿平衡時力和力臂之間的數(shù)量及變化，再通過測力計去直觀的展示和驗證。第三點，實驗分析中出現(xiàn)“支點不在杠桿重心”的情況，可能也是出題者在提醒我們，有關(guān)實驗準備中的“支點應選擇在杠桿重心，是為了避免杠桿自重影響實驗”這一知識點，也不要太過直接的塞給學生，還是應該通過設(shè)計相應的實驗環(huán)節(jié)，讓學生直觀感受“不這樣準備實驗會受到怎樣的影響？”，甚至可以讓學生自行探究實驗失敗的原因。

由上述兩個例子進行歸納和反思我們實驗教學設(shè)計中需要重視的地方在于，物理實驗教學是展示知識獲取過程和物理研究方法的必經(jīng)之路，同時也是幫助學生感受科學探究的曲折和建立正確價值觀的重要手段。而在科學探究中，“錯誤”往往有其不可替代的價值。從這幾年中考的命題可以看出，對于實驗的考察不再集中于實驗的正確操作和結(jié)論，如何分析設(shè)計思路和操作中的錯誤，越來越成為反映學生是否全程參與了實驗的設(shè)計和探究環(huán)節(jié)，是否思考和理解了每一個步驟和操作意圖的重要參考。這對我們的實驗教學提出了進一步的要求：我們在進行實驗教學時，不能滿足于將實驗完整完美的展示，讓學生成為一場好戲的看客。我們要在課程設(shè)計上成為一名能將學生不知不覺引入疑惑和思考、參與和表達的“陰謀家”。我們要預設(shè)學生的各種錯誤思維定勢和實驗的失敗原因，有效率的主動展示失誤和失敗，把校正成功的機會留給學生，這樣才能讓學生在整個實驗過程中不斷思考，不斷收獲，做到對整個實驗設(shè)計的深入理解，同時也感受到了真實的科學探究其實是一個漫長而艱辛的，不斷試錯的過程。

參考文獻：

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[2]張正太.由一道中考物理實驗題反思教與考[J].江蘇教育，2014（30）：73-74.