“力臂”教學中多種方式的對比

王建芳

(濱州市濱城區秦皇臺中心學校　山東 濱州　256659)

?

“力臂”教學中多種方式的對比

王建芳

(濱州市濱城區秦皇臺中心學校山東 濱州256659)

摘 要：該文從“杠桿”一節中的難點——力臂的教學展開，通過常見的幾種教學方式的對比，指明了日常教學中出現的問題以及真正的“有效”教學方式，并引起思考.

關鍵詞：探究學習杠杠力臂

近段時間，筆者為了準備參加市級賽課觀看了不少優秀課的教學視頻，賽課的課題是“杠桿”，所以在觀看視頻時重點關注了該課時的難點“力臂”的教學，這其中不乏精彩巧妙的設計，特別是江蘇省一位教師對該環節的處理更是讓筆者感受頗深．

在看這位教師的設計以前，先來談談“杠桿”這節課．

按照“課標”和教參的要求，這一節中要解決三個問題：杠桿、杠桿5要素的認識；“杠桿平衡條件”的探究；杠桿的應用．其中“杠桿平衡條件”的探究是本節課的重點，而“力臂”因其存在的“隱蔽性”成為本節課的難點．多年來很多教師為了突破“力臂”這個難點進行了多種探索，經過歸納筆者發現一般有3種方式.

1開門見山式

即讓學生閱讀課本了解杠桿的5要素，或根據力臂的概念直接在圖上標出．這種設計的優點是簡生的探究興趣以及培養學生的動手能力和創新意識．

3.2充分考慮學生所掌握的知識和所學內容相關的生活經驗

要使所選擇的教學資源滿足學生共同的認知和情感需求，就要了解學生有著怎樣的生活經歷，接觸過哪些事物，再在學生所熟悉的生活與社會環境中選擇出大多學生感興趣且與教學內容有著密切聯系的教學資源．例如，在學習“升力”教學主題之前，學習了流體在靜止狀態時，液體壓強和氣體壓強的一些現象和規律．另外，升力和前面所學的浮力有較多的共同點，這些為學生初步認識流體力學奠定了知識和方法基礎．生活中有許多關于流體壓強與流速之間現象，有些現象學生感興趣，有些不感興趣．因此，在教學過程中用學生感興趣乒乓球比賽中的“旋轉球”導入，可以很好地激發學生的求知欲．再引導學生用日常生活中常見的物品動手做一些有趣且能簡單、直觀呈現流體壓強與流速之間關系的實驗．在此基礎上引導學生用所學的知識解釋實驗現象．

3.3教具的制作應該具有“簡單性”“目的性”且材料易得

教師自制教具都是為完成特定的教學任務，具有明確目的的．同時，教師自制教具的過程是教師創造性使用物品的過程，這是培養學生創造性很好的素材，所以教具的制作應該簡單，學生容易復制．自制教具用生活中常見的物品作為材料，可以很好地激發學生的學生興趣和動手欲望．同時自制教具的過程就是開發生活中常見物品和廢舊材料所蘊含的物理特性的過程，即對物品進行創造性使用的過程，在這一過程中學生的創造性思維得到培養[3]．

參 考 文 獻

1郭玉英.物理新課程教學案例研究.北京：高等教育出版社,2008.229

2閻金鐸,郭玉英.中學物理教學概論.北京：高等教育出版社,2009.62

3張偉,羅星凱.物理自制教具及其實驗的獨特教育功能探究.物理教師,1995(6):1～3

單直接，為后面的探究“杠桿的平衡條件”實驗留出了較多的時間，教師在45 min內能夠完成教學任務；缺點是“簡單”的教學完成后，“后遺癥”會在很長時間內無法消除，主要表現在學生會產生疑問：“力臂為什么是支點到力的作用線的距離，而不是支點到力的作用點的距離？”“力的大小、方向和作用點能夠影響力的作用效果，力臂也能夠影響力的作用效果，它是不是力的第四個要素呢？”筆者覺得有了這些問題的遺留，即使學生通過實驗探究出了杠桿的平衡條件，也不能說很好地完成教學任務，而且長此這種“約定”式的知識點處理方式會嚴重影響學生創造性思維的培養．

2多媒體“助產”式

由使用某一工具(如羊角錘)的經驗為背景提出問題：

(1)手作用在不同位置，要達到相同的作用效果，力的大小一樣么？

(2)如果位置相同，要達到相同的效果，如果力的方向不同，那么力的大小一樣么？先讓學生得出初步的結論：支點到作用點的距離相同，要達到相同的效果，力的方向不同時力的大小不一樣，也就是支點到力的作用點的距離不是力臂．最后利用動畫讓學生體會力臂是支點到力的作用線的距離．

此設計有一定的問題情境，能夠利用學生的前概念引起新的思考，進而為“力臂”的引出做好鋪墊，多媒體的介入也大大提高了課堂效率；缺點是學生只憑借前概念回答問題，而學生的前概念是否正確，對教師所選工具是否熟知等都會影響結論的得出，若初步的結論是模糊的，就無法提出新問題，即不能產生引出“力臂”這個新概念的期望，再者多媒體展示力臂的畫圖，無法完全向學生展示如何畫出“垂直”的過程．

3情境示范式

下面是一段教學實錄：

圖1　簡易杠桿的平衡狀態

師：這里有一根用裝修剩下的PVC管制作的簡易杠桿．現在它處于靜止狀態，我們把這種狀態叫做杠桿的平衡狀態(圖1)，現在在左端掛上一個重物，杠桿的平衡被打破了，要想讓杠桿重新平衡，我應該怎么辦？

生：在右端也掛上一個物體．

師：也就是在另一端也施加一個力的作用．為了能知道右端所施加力的大小我用彈簧測力計拉一下(圖2)．同學們仔細觀察，我在靠近固定點的位置A施加拉力，當杠桿平衡時，拉力的大小是2 N；我再從遠離固定點的位置B點拉一下，當杠桿平衡時拉力為1 N(圖3)．這說明什么呢？

圖2　杠桿左端掛重物，右端用彈簧測力計測拉力　　　圖3　改變彈簧測力計的位置，測拉力值

生：力的作用點能夠影響杠桿的平衡，當力的作用點離著固定點越遠的時候用的力越小．

師：很好，同學們再看，我在同一個點施加力的作用，第一次拉，拉力為1 N，第二次(方向改變)拉時，力卻是2 N，這又是為什么呢？(圖4)

圖4　同一施力點，改變力的方向，測拉力值

生：力的方向不同．

生：這說明杠桿的平衡還和力的方向有關系．

師：而圖4與圖2中力的作用點不同，力的方向也不同，但當杠桿平衡時，它們的大小卻是相同的，這是為什么呢？

(略停頓)

圖5　引入力臂的概念

當時看到該設計，感覺它是“力臂”教學的完美之作，但當觀看了前面提到江蘇省的那位教師的教學視頻后，筆者又有了新的想法．下面來看看他對本節課的處理.

圖6　“力臂”教學流程圖

教學流程如圖6所示[1]，在圖中我們可以發現他打破常規，另辟蹊徑，把力臂概念的建立放在了杠桿平衡條件的初探和再探的后面，也可以說力臂概念的建立和杠桿平衡條件的探究是同時進行的．筆者通過視頻看到一個概念生成的自然性，那種“水到渠成”更符合事物的發展規律．筆者從以下兩方面談談對本設計的理解.

首先，我國古代勞動人民在很早就已經開始使用杠桿工具進行勞作，關于杠桿的工作原理，在戰國時代的墨家就曾經總結出 “衡木：加重于其一旁，必錘——重相若也”的規律．而最早提出杠桿原理的阿基米德也是把杠桿實際應用中的一些經驗知識當作“公理”，然后從這些公理出發，運用幾何學通過嚴密的邏輯論證，得出了杠桿原理．這些都告訴我們杠桿原理被證明之前人們早就能夠使用杠桿了，也就是力臂概念的得出是有一個過程的，它是人們在經歷了對杠桿使用過程的觀察或積累階段，在設置問題、實驗探究、邏輯思維，最終抽象出來的一個物理模型．不應直接把構成教學目標的有關概念和認知策略告訴學生，取而代之的是教師創設一種智力和社會交往的環境，讓學生通過探究發現有利于開展這種探索的學科內容要素和認知策略[2]．所以將“力臂”概念的建立與原理探究的過程并行的處理方式更能符合知識的發生、發展過程．

其次，物理規律應是一種普遍存在的真理，它的獲得需要探究者經歷自身主動的探究，運用科學的方法發現問題、解決問題、總結規律的過程．而事實告訴我們這個過程不是一帆風順的，科學規律的得出不可能是通過一次證明就能完成的，可能要經過反復的多次證實或證偽才能夠完成．本設計中他以“用彈簧測力計稱象”創設探究背景，提出探究問題；通過模擬背景事件進行探究，形成杠桿平衡條件的初步結論；再通過實驗論證、評估，明確力臂，同時歸納得出杠桿的平衡條件．這個過程再現了科學規律得出過程的反復性，同時也充分調動了學生探究學習的主動性，使學生真正自主的探究，而不是被牽著鼻子按照教師設計好的環節一環一環的“表演”[2]．實驗探究完畢，學生同時收獲力臂的概念和杠桿的平衡條件兩個知識的，既掌握了重點知識，又突破了難點內容，課堂氣氛在此達到了高潮，這種處理方式更符合科學探究規律．

1許邦正．探究杠桿平衡條件．鳳凰教育網初中物理教學研究教學設計，2009

2彭前程．初中物理探究教學的理論與實踐．北京：人民教育出版社，2010.7

收稿日期：(2015-01-19)