《質量的測量》教學設計新探

張珍萍　葉富軍

[摘要]質量是重要的物理概念，掌握好這一概念對學生的后續學習非常重要。為了有效提高學生的學習效率，可以在學生原有知識經驗的基礎上，運用探究式教學法，引導學生動手操作、合作探究提高教學質量。

[關鍵詞]質量測量；教學設計；教學過程

[中圖分類號]G633.7 [文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2017）23-0045-03

測量需要儀器，學生通過第一章的學習，已經掌握了測量的基本方法，學生能夠對一些現象作簡單解釋。但托盤天平是學生第一次使用的較為精密的儀器，教學時應讓學生親自體驗，感知天平的設計和結構原理。另外，使用托盤天平則是學生動手操作的好時機，七年級學生比較好動，接受能力強，通過動手能進一步促進其對天平構造的理解，掌握天平的使用方法，進而提高學生的綜合能力。

一、教學目標

1.知識與技能

（1）知道測量質量的工具；

（2）了解托盤天平的設計過程；

（3）學會規范使用托盤天平測量物體質量。

2.過程與方法

通過對托盤天平結構和設計思路的了解，提高學生使用托盤天平的能力，讓學生體會科學就在身邊。

3.情感態度與價值觀

（1）通過教學活動，激發學生的學習興趣和對科學的求知欲望，培養學生實事求是的科學態度；

（2）鼓勵學生積極參與探究活動，引導學生分析現象和發現科學規律；

（3）密切聯系實際，提高學生將科學技術應用于日常生活和社會的意識。

二、教學重點

還原托盤天平的結構及設計過程。

三、教學難點

用托盤天平測物體質量的實際操作。

四、教學過程

（一）引課

出示一張看起來質量差別很大的甲、乙兩位同學的照片。

問題一：你能比較兩位同學的質量大小嗎？

生（笑笑）：甲同學的質量肯定大于乙同學的質量。

師：你的理由是什么？

生1：因為甲同學比乙同學高。

生2：因為甲同學的體積比乙同學的體積大。（學生發笑）

生3：我認為他們說的不完整，應該是甲同學比乙同學強壯。（全班大笑）

生4：看上去甲同學所含的物質明顯比乙同學多嘛！

[設計思路：通過身邊的同學引入課題，既激發了學生的學習興趣，又起到了復習之效。正如布盧姆所說的，學生學習的最大動力是對學習材料的興趣。]

師：同學們都憑借感官來判斷，但往往這種判斷是不可靠的。同學們能否利用自己的生活經驗進一步加以比較？

生：能，我玩過蹺蹺板，只要一端向下，就表明向下的一端的同學質量大，反之，向上蹺的一端的同學質量就小。

師：不錯。如圖1，甲同學和乙同學一起在玩蹺蹺板，你能判斷他們的質量大小嗎？這又該如何解釋？

[設計思路：引入蹺蹺板，符合學生對知識的建構規律；再通過經驗與想象，使他們對原有知識的認知產生沖突，促進學生深入思考。]

生1：甲的質量發生了變化。

生2：不會的；質量是物體的一種屬性，不會隨著位置的變化而變化。

生3：因為她倆所在位置到中點的距離不一樣。

生4：是的，小學已經學過。玩蹺蹺板時，兩邊的人離中點是一樣的，現在甲同學坐在離中點近一些的位置，表明甲同學的質量大些。

師：很好；要想比較質量的大小，應該將物體放在離蹺蹺板中心等距離處。

[設計思路：在解決問題的過程中復習知識，還原天平是等臂杠桿的設計原理；還為引導學生了解天平的結構創設情境，調動了學生學習的積極性和主動性，使他們愿學、想學、樂學。]

（二）展開

課題一：實驗室里，用來測量物體質量的儀器是如何設計的？

師：如果在離蹺蹺板的中心等距離的位置上，放兩個其他物體也能比較出它們質量的大小嗎？

生：可以。

師：那我們能否用這種方法比較一些質量小的物體的質量？

生1：可以。

生2：不可以，質量小的物體可能無法引起蹺蹺板明顯的變化。

生3：可用一短小的硬棒代替蹺蹺板（如圖2）。

[設計思路：運用類比法促進學生思考，促進學生交流。]

師：但是這樣短的硬棒兩邊就不容易放上物體了，那怎么辦？

生：只要在兩邊各放一個盤子就好了。

師：這個方法不錯的。那我們給它們起什么的名稱呢？

生：短棒叫橫桿，盤子叫托盤。

師：好的。右圖3就是按照大家的思路，畫出來的。如何更準確地呈現兩邊物體的質量？

生：在中間加一個指針。

師：嗯，好的。那么加上的指針又如何反映兩邊物體的質量關系呢？

生：只要指針剛好在中間就表明兩邊物體的質量相等，如圖4。

師：由于肉眼的局限，怎樣才能更加精確地知道兩邊物體的質量剛好相等？

生1：指針可以自由擺動，不好確定。

生2：只要再增加一個結構，作為參考就好了。

生3：可以增設一個像刻度尺一樣的刻度。

生4：增加分度盤。（這時學生會很快從教材中獲取答案，但通過剛才的討論，清楚了分度盤的功能，學生也能初步感知天平的結構和功能）

[設計思路：通過不斷提出問題和解決問題，完善學生的知識結構，培養學生分析和解決問題的能力。]

師：如圖5，如果指針不指在分度盤的中間，發生了偏轉說明了什么？

生1：說明了兩邊物體的質量是不一樣的。endprint

生2：如果指針偏向了左邊，就表明了左邊物體的質量大于右邊物體的質量。指針偏向右邊，就表明右邊物體的質量大。

師：如果指針沒有指在分度盤的中間，應該如何調整？

生1：增加物體。

生2：不行，但是……

生3：我認為加物體不可以，因為加物體后會使指針偏轉的程度更明顯。

生4：可以考慮在橫桿上加一個能微調的物體。

生5：那就在橫梁的兩側邊緣各加螺母，可左右移動，從而達到目的，如圖6。

[設計思路：體現新課程的“教師為主導，學生為主體”理念，讓學生在不斷糾錯、完善中提升創新能力，感受科技就在身邊。]

師：如果指針偏向左邊，那么螺母怎么調整？

生：指針偏向左邊，表明左邊的質量大了，那么螺母就向右邊移動，直到指針剛好指在中間。

師：很好，這時的天平就算是調平了，我們將這個螺母稱為平衡螺母。

（三）整合

師生一起分析探討解決稱量過程中碰到的問題，幫助學生了解天平的結構和設計思路。

師：請仔細觀察圖7，了解這種天平的結構和使用方法。

生：現在的天平還少了橫梁標尺、游碼、砝碼和鑷子等。

師：這些東西有什么作用？

生1：測量是與標準量進行比較的過程，砝碼和游碼應該就是這架天平的標準量。

生2：游碼可以在橫梁標尺上左右移動。

生3：將游碼往右移，指針會向右偏。

師：很好，這表明了什么？

生4：移動游碼相當于在右盤加入一定質量的物體。

師：根據這個現象，開始稱量前，游碼應該放在哪里？

生5：應該移到最左邊“0”刻度的位置上。

師：既然有了游碼，那么砝碼又有什么作用？

生6：橫梁標尺上的刻度最大只有5克，也就是說游碼的改變范圍只有5克，無法稱量質量大于5克的物體。

生7：質量大于5克的物體，應通過加大小不同的砝碼來實現。

師：既然砝碼和游碼的作用相似，那么砝碼要放在哪一邊？

生8：應該放在右盤。因為這樣取放方便。

生9：那么左盤就是放物體了。

生10：我清楚了。左盤物體的質量就是右盤砝碼的質量加上游碼的刻度值。

[設計思路：用已有的知識和經驗分析，讓學生理解“左物右碼”。]

師：鑷子有什么作用？

生：因為砝碼和游碼都是由金屬制成的，易生銹，所以取放時都用鑷子來完成。

在整個比較過程中，學生已經清楚了稱量物體質量的基本操作流程。所以，教師只要提供一些物體，讓學生“自由選擇”想要稱量的物體，以激發學生的興趣。然后由學生選出代表，邊演示邊說出稱量的基本步驟，并由學生加以評價和完善。

[設計思路：學生在自由選擇中更好地發揮自己的水平，在輕松、愉悅的氛圍中，學生的學習效率更高。]

（四）拓展

課題三：在實際操作中可能產生的新問題。

表面上，學生已經掌握了使用天平的基本操作方法，但由于可以自由選取物體稱量，學生在自由操作過程中更容易產生一些新問題，實際課堂中產生的問題如下。

生1：為什么天平上標著的量程小于砝碼盒里所有砝碼之和？

生2：砝碼用鑷子取放可防止生銹，但砝碼盒里的砝碼已經生銹了，會影響測量結果嗎？

生3：如果錯將物體放在天平的右盤了，那物體的質量還能測出嗎？

生4：天平的左右托盤調換了可以嗎？

生5：稱量時發現指針偏轉，能否用平衡螺母來調節？

生6：如果要稱量12克食鹽，應該怎么操作？

生7：有了電子秤后，天平的使用顯得很不方便，為什么還要學習？

[設計思路：以上問題，有些是教師可以預設的，也有些是課堂生成的，教師將這些問題一起呈現出來，然后由全班學生討論，再由學生自己選擇探究，這樣可以讓優生對相關問題有更深層次的理解。在這個階段，教師可放手讓學生討論，關鍵時才點撥。1～5題應該是學生在稱量過程中出現的問題；但第6、7兩題，則表明學生已經基本掌握了天平的使用方法，并將相關知識應用到生活中。這樣的問題教師應該鼓勵學生思考，學習科學的目的就是讓知識回歸生活，服務于生活。]

師：學習就是解決問題，又不斷產生新問題的過程，讓我們在解決問題的過程中，提高自己的能力，有關質量的相關知識我們在下階段還將繼續研究。現將《質量的測量》的知識內容總結如下，如圖8所示。

五、《質量的測量》的內容框圖

六、作業布置

（1～6必做題，7～9選做題）

1.在使用天平之前，發現指針偏左，如何處理？

2.使用天平時，取放砝碼必須用鑷子，其原因是（ ）。

A.砝碼不易弄臟生銹

B.可以輕輕地將砝碼放在托盤上，不易損壞天平

C.傳統的習慣

D.上述原因都不是

3.某同學用一架調節好的托盤天平測一本書的質量，天平平衡時，右盤上的砝碼為：100克砝碼一個，20克砝碼兩個，10克砝碼一個，5克砝碼一個，游碼位置如圖9所示。則這本書的質量為（ ）。

A.153.8克 B。156.2克

C.153.6克 D。156.8克

4.小明用托盤天平測物體的質量，他把托盤天平放在水平桌面上，旋轉平衡螺母使橫梁在水平位置平衡，但忘了將游碼歸零，這樣稱出的物體質量比真實值（ ）。

A.偏大 B.偏小 C.相等 D.不能確定

5.某同學在稱一小鐵塊的過程中，發現指針偏左，如何處理？指針偏右呢？

6.一架天平的砝碼由于使用不當而磨損了，用這架天平稱物體的質量，其測量結果和物體的實際質量相比（ ）。

A.偏大 B.偏小 C.相等 D.不能確定

7.某同學稱25克食鹽的質量，發現指針偏右，如何處理？指針偏左呢？

8.某同學在稱一小鐵塊的過程中，當他在調節平衡前，游碼指在了0.6克處，則當他稱20克物體時，結果是多少？

9.某同學在稱一小鐵塊的過程中，錯誤地把物體放在了右盤，稱得小鐵塊的質量為8.6克，則物體實際質量為多少？

[設計思路：運用超市式作業，能讓學生根據自己的學習能力，自主選擇，既可以檢測學習過程中未真正理解的知識，又可以讓優生有機會拓展思維，培養能力，起到了自然分層的作用。]

七、教學反思

通過對教材的分析及課堂中教師和學生的反饋，筆者有以下幾方面的思考。

（1）位置變化。本節內容有一個重要的變化，就是將原先位于七年級上冊第一章的內容推至七年級上冊第四章。這樣的調整，為學習密度、比熱等重要概念縮短了時間，更體現了知識的系統性與整體性。

（2）學情變化。筆者曾將質量的概念、測量儀器和測量方法全部合為一課。從一些學生反饋的情況來看，學生對這節內容不能很好理解。雖然能結合圖片和器材知道天平的結構，但信息量比較大，無法真正的理解，還需要課外花時間加以強化識記。根據學生的學情，將質量的概念以及特征放在第一課時；而將測量儀器和使用方法放在第二課時上，圍繞問題解決展開學習。讓學生在“做中學，學中做”，這樣能促進學生對知識的理解，還會產生新的問題。這樣的學習，學生熱情更加高漲。

（3）教法變化。新課程強調課堂教學應以“學生為主體，教師為主導”，教師始終堅持以學生的已有經驗和知識為基點，以學生已有的對“蹺蹺板”的經驗為背景，設計和完善天平構造的教學。學生在學習過程中不斷解決問題，又源源不斷地產生新的問題，無形中提升了學生的科學素養。

（責任編輯易志毅）endprint