綜合實踐活動教學的嘗試與思考
——“桿秤制作”案例分析①

(南京信息工程大學附屬中學，江蘇 南京 210044)

綜合實踐活動教學的嘗試與思考
——“桿秤制作”案例分析①

張興安

(南京信息工程大學附屬中學，江蘇 南京 210044)

在綜合實踐活動教學中，教師要做好活動動員、活動過程中的難點指導和活動評價這三項工作，這對于培養學生學習興趣和探究能力起著非常重要的作用。筆者以“桿秤制作”教學為例，闡述自己的嘗試與思考。

綜合實踐活動；桿秤制作；案例分析

1 背景

圖1

在一次初三“簡單機械和功”的復習課上，筆者在講解一道關于桿秤的例題時(如圖1)發現：學生雖然學習了杠桿的平衡條件，可是在面對這道題目時，很多學生很難想到應該用什么原理解答。于是筆者要求學生課后利用學過的知識自己動手制作一個桿秤，以備第二天在課堂上進行交流討論。

2 活動前的動員

2.1 問題的討論

在課堂上，筆者先給學生展示了一些關于桿秤的圖片和視頻，學生大致了解了桿秤的結構、組成等。接下來筆者要求學生分小組討論如下兩個問題：(1)如何選擇器材？(2)如何準確地標出秤桿上的刻度？并且要求在討論后，每個小組派出一名代表匯報本組討論的結果。

各個小組的匯報情況如下：(1)關于器材的選擇，學生基本上都能做到側重于利用身邊的生活物品進行簡單的改造或者廢物利用。比如制作秤盤的主要材料是利用塑料杯蓋、一次性塑料杯、蚊香盤、小塑料盒等，秤桿主要是利用家里吃飯用的筷子、小木棍等，秤砣主要是利用質量較大的螺栓、螺帽等。(2)關于如何準確標出秤桿上的刻度，學生所用方法概括起來有兩種，即“理論計算法”和“實驗法”。理論計算法就是將被測重物和秤盤對秤桿的拉力視為動力F1，秤盤懸掛點到提紐的距離視為動力臂L1，將秤砣對秤桿的拉力視為阻力F2，利用杠桿的平衡條件F1L1=F2L2，求出不同的物重條件下的阻力臂L2,然后在秤桿對應的位置標出相應的刻度。實驗法的思路就是利用標準質量的物體(如實驗室的砝碼)分別放在桿秤的秤盤里，調節秤砣的位置，直到秤桿在水平位置平衡時為止，并且在秤砣所在的相應位置按照對應砝碼的質量，標出刻度。

筆者在聽取了學生的討論后，并沒有直接對學生的想法給予評判，只是鼓勵他們大膽地對兩種方法進行嘗試，看看標出來的刻度是否一致，并且思考其中產生偏差的原因。

評析：如何標定秤桿上的刻度是本次活動的一個難點，也是關系到產品制作能否成功的關鍵。教師在課題動員過程中提出問題，讓學生結合所學過的物理知識和方法，充分思考討論各自的想法。這一過程首先激發了學生對相關問題的思考，同時也是暴露學生思考過程中存在問題的好機會，為教師下一步在學生的課題實施過程中進行指導提供了參考。教師在討論結束的時候，沒有針對學生的討論結果直接給出評判，只是鼓勵他們將自己的想法付諸實施，并且對兩種方案標出的刻度進行比較，這樣也為學生在活動中自主發現、思考和解決問題提供了一個很好的機會。

2.2 成立活動小組

筆者在組建活動小組之前提出了要求：(1)小組內全員參與，每一個人都要有相應的任務；(2)在活動過程中定刻度時,理論法和實驗法要由不同的人完成；(3)每個小組要有專人負責課外查找關于桿秤的資料，供大家了解桿秤的相關知識；(4)每個小組要有一個小組長，負責小組內的協調，并且在課題結束時代表本組做匯報。每個小組人數不得超過6個人，并且在組成小組的時候就要把每個人的任務明確下來。

學生聽了筆者提出的這些要求之后，開始自己組建活動小組。他們在組建過程中，基本上都能考慮到本組內要確保一個理論分析能力強的、動手能力強的、網絡能力高的以及協調組織能力強的同學等等。

評析：物理綜合實踐活動是一種基于物理知識和科學方法的項目學習活動，整個活動需要小組內全員協作完成。初中階段的學生在自發進行小組組建的時候，往往會有盲目性，如果單純根據各自之間的人際關系組建小組，可能會導致某一方面能力過強或過弱的學生集中到一起，不利于活動的有效開展。教師首先給出任務要求，學生在組建小組的時候也就有了參考依據。這樣不僅有利于每個小組在人員組成上的優化，同時也體現了教師對學生的尊重。

3 學生在活動實施過程中遇到的困難和問題的解決

3.1 在標定零刻度位置時，秤桿無法平衡

在標定秤桿上的零刻度位置時，學生的想法是先不在秤盤內放置重物，調節秤砣的位置使秤桿在水平位置平衡，則此時秤砣的懸掛位置就是零刻度的位置。可是在具體操作時，學生發現在不放置重物的情況下懸掛秤盤的一端總是上翹無法平衡，進而導致無法標出零刻度。

學生的解決方案為：(1)將提紐適當向遠離秤盤的方向移動。(2)采用“配重法”即增加秤盤的質量，在秤盤上三個對稱位置固定三個質量較大的金屬螺母(如圖2)。

圖2

圖3

3.2 運用理論計算法和實驗法確定的刻度偏差過大

在課題實施期間，六個小組負責定刻度的學生拿著他們的產品到辦公室來向筆者展示，并利用砝碼進行驗證(如圖3)，發現用實驗法定出的刻度與砝碼的質量比較吻合，而通過“理論計算法”標出來的刻度偏差較大。當問他們是如何計算的，有三個學生的思路就是將秤盤和被測物體的總重力看作是動力F1，將秤盤懸掛點到提紐的距離視為L1，將秤砣重力看作是阻力F2進行計算。但是另外兩個學生意識到還要考慮秤桿重力的影響，可是，學生不會計算這種在三個力矩下平衡的問題。筆者帶著這幾個學生(都是學習能力較強的)到實驗室，指導他們利用課堂上探究杠桿平衡條件的方式，自行探究杠桿在多個力矩作用下的平衡條件。大約三天后有其中兩個學生給筆者看了他們重新計算的結果，并且證明出了秤桿上的刻度應該是均勻的，回去之后重新進行計算，標定桿秤的刻度，雖然重新標定的刻度并非絕對完美，但是相對原先的結果，偏差明顯減小了很多。

評析：學生在面對第一個問題時，通過結合課堂所學的知識進行定性分析，不僅找到了有效解決問題的方法，而且還加深了對所學知識的理解。在面對第二個問題時，教師并未急于給出問題的答案，而是讓學生在討論中自己發現問題的根源，進而認識到所學知識的局限性，由此激發了學生進一步學習的熱情。接下來教師僅僅為學生提供器材，引導學生利用課堂上學過的方法去探索新知識，進而解決新問題。通過這個環節，學生經歷了一個完整的、真正意義上的自主探究過程，他們不僅體驗到了成功的喜悅，而且也切實提升了自身的能力。

4 活動評價

4.1 評價細則的制定

為了對學生的活動進行評價并更好地促進學生發展，筆者在和教研組內其他教師研討的基礎上，編制這次活動評價的細則(如表1)。

表1 活動評價細則

4.2 評價的實施

活動的評委由三位物理教師和全體學生共同擔任。首先由每個小組的組長代表本組制作PPT課件，將本組的整個活動過程向大家進行介紹，同時展示各自產品的性能和誤差大小。全體學生以活動小組為單位進行討論，并以上述評價細則為標準，對每一個產品進行排序打分；參評教師則是依據評分細則獨立地對每個產品排序打分。最后將每個參評教師和活動小組打出的分數相加就是每個產品的最終得分。另外，每個參評教師和小組都要對各個產品排序打分高低的原因給出文字說明，并反饋給各個小組的同學。

評析：為了使學生能夠獲得更大的進步，不能簡單地給出一個分數，本次活動與以往的評價相比有了如下一些改進：首先，評價過程改變了過去教學中由教師單方面評價的局面，學生不僅是活動的參與者，同時也是評價者。這樣不僅可以調動學生參與活動的積極性，同時也可以讓學生在評價別人的同時反思自己的優點和不足，更加有利于學生的進步；其次，評價內容更加全面，不僅僅包括相關物理知識、技能的運用，同時也包括對學生的綜合素養的考查。例如產品的美觀程度的考核使學生認識到在關注產品的精確度的時候，也要使產品給人以美的享受；再者，本次評價不僅鼓勵競爭，同時也鼓勵合作共贏，并且要尊重他人的勞動成果，例如對“知識產權”項目的考查實質就是鼓勵學生要學會合作，合作雙方都可以在共同的研究中獲益，通過這一項目的評價也培養了學生尊重他人知識產權的意識。

5 結語

通過此次的活動，學生將自己課堂上所學的物理知識、方法運用進來，經歷了常規物理課堂教學無法經歷的完整的自主合作探究過程，在這個過程中學生不僅僅重溫了所學知識，學到了解決物理問題的方法，同時經過與他人合作也培養了合作意識。另外在網絡查找過程中，學生了解了我國桿秤發展的歷史和制作方法，人文精神和民族自豪感也得到了提升。

①本文系南京市十三五規劃課題“建構‘初中物理綜合實踐活動’有效教學體系的實踐研究”(課題編號：L/2016/066)的階段性成果之一。