

在蘇科版物理教材九年級(jí)上冊(cè)第十一章第一節(jié)“杠桿”以螺絲刀撬圖釘(圖1)為例引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)幾個(gè)與杠桿有關(guān)的名詞,分別是支點(diǎn)O、動(dòng)力F1、阻力F2、動(dòng)力臂l1、阻力臂l2。這幅圖乍看沒(méi)有什么問(wèn)題,但仔細(xì)審視一下,筆者認(rèn)為圖中阻力F2的方向是值得商榷的。
根據(jù)阻力的概念,阻力是阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力,當(dāng)用力F1向下壓螺絲刀的把柄時(shí),螺絲刀的右端上升將圖釘撬起,圖釘會(huì)給螺絲刀向下的壓力阻礙其上升,所以圖中阻力F2應(yīng)是圖釘帽對(duì)螺絲刀的壓力。學(xué)生在八年級(jí)已經(jīng)學(xué)習(xí)了壓力知識(shí),知道壓力的方向是與受力面垂直的,所以阻力F2的作用點(diǎn)應(yīng)在螺絲刀桿上,方向與螺絲刀的金屬桿垂直向下,而不是圖中標(biāo)注的豎直向下,當(dāng)然阻力臂也要隨之修正。插圖中將撬棒的阻力方向標(biāo)注為豎直向下,顯然模糊了重力與壓力概念的區(qū)別,是一種大致粗略的方向。
其他版本的物理教材關(guān)于撬棒的阻力方向是怎么標(biāo)注的呢?我們一起來(lái)看一下這些版本的教材中撬棍使用的插圖(圖2~圖3)。
從這幾個(gè)不同版本的物理課本插圖可以看出人教版也把石頭對(duì)撬棍的阻力方向粗略地標(biāo)注為豎直向下,滬科版將石頭對(duì)撬棍的阻力方向精確地標(biāo)注為垂直撬棍向下。不同版本的教材對(duì)撬棒阻力方向的標(biāo)注有什么考慮?這對(duì)我們開(kāi)展物理教學(xué)有何啟發(fā)呢?下面結(jié)合教學(xué)實(shí)踐談?wù)劰P者的一些想法。
一、物理教學(xué)要走在發(fā)展的前面,用好“最近發(fā)展區(qū)”理論促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展
在教學(xué)與發(fā)展的關(guān)系上,蘇聯(lián)心理學(xué)家維果斯基認(rèn)為教學(xué)應(yīng)走在發(fā)展的前面。學(xué)生的認(rèn)知水平有兩個(gè)層次,第一個(gè)層次是指學(xué)生在獨(dú)立活動(dòng)中所達(dá)到的解決問(wèn)題的水平,第二個(gè)層次是指在有指導(dǎo)的情況下,借成人的幫助所能達(dá)到的發(fā)展水平。
物理教材中將阻力的方向標(biāo)注為豎直向下符合學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平,屬于第一個(gè)層次,但學(xué)生的認(rèn)知水平并沒(méi)有得到應(yīng)有的發(fā)展,教學(xué)的指導(dǎo)作用也失去了意義。在滬科版中,將阻力的方向標(biāo)注為垂直撬棒向下,使其產(chǎn)生與學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知水平思維的沖突。通過(guò)教師的引導(dǎo)幫助學(xué)生掌握新知識(shí)并促進(jìn)其內(nèi)化,從而使學(xué)生的認(rèn)知水平達(dá)到第二層次。教學(xué)要充分考慮到學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平,并能根據(jù)學(xué)生認(rèn)知的最近發(fā)展區(qū)給學(xué)生提出更高的發(fā)展要求,才能促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。物理新課程標(biāo)準(zhǔn)指出:義務(wù)教育階段的物理課程應(yīng)貼近學(xué)生生活,符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn),激發(fā)并保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,通過(guò)探索物理現(xiàn)象,揭示隱藏其中的物理規(guī)律。因此,課程的設(shè)計(jì)一定要有適當(dāng)?shù)恼J(rèn)知層次,才能引領(lǐng)學(xué)生知識(shí)的構(gòu)建和重組,從而促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展。
二、物理教學(xué)要不拘于教材,利用好插圖提高教學(xué)有效性
現(xiàn)在的物理新教材都配有大量生動(dòng)的插圖,這可以幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解復(fù)雜的物理過(guò)程和物理概念的本質(zhì)。插圖在傳遞信息的方式上有其獨(dú)特的認(rèn)知價(jià)值,具有單純的文本內(nèi)容無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。蘇聯(lián)著名科學(xué)家、教育家烏申斯基說(shuō):“把畫(huà)片帶進(jìn)教室,就是啞巴也會(huì)說(shuō)話(huà)”。可見(jiàn),教材中一個(gè)生動(dòng)的插圖勝過(guò)一千個(gè)字的描述。但插圖設(shè)計(jì)不當(dāng),不但不能傳遞必要的信息,還可能誤導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解,反而適得其反。
以滬科版“用棒撬動(dòng)物體”插圖為例,棒的一端插入石頭的底部,人雙手握住棒的另一端,身體彎曲下移,學(xué)生自然感受到動(dòng)力是人對(duì)杠桿向下的壓力。棒的下方墊一個(gè)石塊,學(xué)生很容易意識(shí)到它是支點(diǎn)。棒與石頭接觸的地方微微向斜下方彎曲,這讓學(xué)生體會(huì)到棒受到石頭對(duì)它的壓力,從而理解阻力的方向是與棒垂直且向下的,而不是重力的方向豎直向下。整個(gè)插圖設(shè)計(jì)得非常生動(dòng)形象,給人以力的感覺(jué),這對(duì)學(xué)生精確地理解杠桿的概念有很大的幫助。
三、物理教學(xué)要注重物理概念的構(gòu)建過(guò)程,利用思維活動(dòng)滲透科學(xué)方法
杠桿阻力的概念并不復(fù)雜,即阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。但學(xué)生在構(gòu)建棒撬石頭的阻力概念時(shí),會(huì)片面地認(rèn)為石頭重力阻礙杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng),撬棒的阻力方向是豎直向下的。教師也不要立即否定學(xué)生的想法,因?yàn)楦軛U阻力的概念是相關(guān)物理現(xiàn)象及規(guī)律的抽象和概括,所以物理概念的構(gòu)建需要一定的思維過(guò)程。教師可以引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)一系列思維探索。設(shè)問(wèn):什么是杠桿阻力?學(xué)生:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。設(shè)問(wèn):撬棒阻力的作用點(diǎn)在哪?學(xué)生:在撬棍上。設(shè)問(wèn):讓石頭移動(dòng)的力是什么?學(xué)生:撬棍對(duì)石頭的支撐力。設(shè)問(wèn):阻力是什么?學(xué)生:石頭的重力。設(shè)問(wèn):石頭的重力作用點(diǎn)在撬棍上嗎?學(xué)生:……學(xué)生馬上意識(shí)到自己對(duì)撬棍阻力的理解與課本中阻力的概念有偏差。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生去理解,阻力是石頭對(duì)撬棍的作用力。設(shè)問(wèn):阻力是什么?學(xué)生:石頭對(duì)撬棍的壓力。設(shè)問(wèn):壓力的方向有何特點(diǎn)?學(xué)生:與受力面垂直。學(xué)生經(jīng)歷一系列的思維活動(dòng),逐步地構(gòu)建出正確的杠桿阻力概念。
概念是物理學(xué)的基石,在物理概念的構(gòu)建過(guò)程中,教師要教給學(xué)生科學(xué)的思維方法,從而培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和概括能力。物理概念教學(xué)中應(yīng)把重點(diǎn)放在引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建物理概念的過(guò)程上,積極地引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)思維活動(dòng),挖掘其中的科學(xué)方法,從而提高解決問(wèn)題的能力。學(xué)生面對(duì)一個(gè)新的物理概念,當(dāng)他努力用科學(xué)方法來(lái)經(jīng)歷概念的形成過(guò)程時(shí),他就是在經(jīng)受一種不可取代的思維訓(xùn)練。
四、結(jié)束語(yǔ)
物理教學(xué)過(guò)程中,教師只有遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,學(xué)會(huì)利用教材中的優(yōu)質(zhì)資源,重視物理概念的構(gòu)建過(guò)程,充分培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力,才能促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。