浙教版科學(xué)《重力》教學(xué)的課例研究

徐建剛

摘要：教學(xué)設(shè)計需要理念的支撐，三維目標的達成離不開匹配的教學(xué)策略.本文以浙教版科學(xué)《重力》為例，基于“前概念、知識本質(zhì)、概念建構(gòu)、STS、定量實驗、實驗評價等”理念，設(shè)計教學(xué)策略，為有效達成教學(xué)目標作以支撐.

關(guān)鍵詞：浙教版科學(xué)；重力；教學(xué)；課例

1學(xué)前解析

（1）在浙教版科學(xué)《重力》的學(xué)習(xí)之前，學(xué)生通過“力的存在”的學(xué)習(xí)，知道了力的產(chǎn)生原因、力的作用效果、力的三要素，也就是對“力的本質(zhì)”有一個初步的認識.在此基礎(chǔ)上，再來系統(tǒng)的認識生活中的常見力，重力就是其中的一種.學(xué)生對重力作用認識是有豐富的生活經(jīng)驗，也有前概念的影響，如重力和質(zhì)量的混淆，這些認識都是處于模糊和零散狀態(tài).

（2）在教學(xué)的三維目標上，預(yù)期通過本課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能從整體上建構(gòu)起重力的產(chǎn)生原因和三要素的特點，能理解重力和質(zhì)量的本質(zhì)關(guān)系，能對研究重力的實驗原理、實驗方法、實驗結(jié)果分析等科學(xué)方法得到體驗和提升，理解STS，并將重力知識運用于生活之中，去解決問題.

2教學(xué)設(shè)計

21問題的引入

情景創(chuàng)設(shè)：

（1）蘋果砸了牛頓的頭.蘋果為什么落向地面，而不是飛向空中？

（2）跳高.為什么人不一直向上運動，而是要返回地面？

設(shè)計意圖：

引導(dǎo)學(xué)生通過物體運動狀態(tài)變化這一證據(jù)，判斷力的存在.教師揭示重力的概念和符號G.

以學(xué)生感興趣的生活情境、科學(xué)史等創(chuàng)設(shè)問題情景，符合學(xué)生原有水平，也利于激發(fā)學(xué)生的思維.而基于證據(jù)的猜測，則是物理方法的培養(yǎng).

22重、難點突破

難點一：重力的方向

（1）明確實驗的目的和觀察對象：通過細線判斷重力的方向.

（2）對書本實驗進行改進，如圖1、圖2將鐵架臺傾斜、前后左右各個方位的傾斜，一是辨析“豎直”和“垂直”的區(qū)別.二是從空間變化中得出“始終豎直向下”的特點.

（3）觀察和解釋：泥水匠使用重錘線的原理.

（4）討論和活動：如何判斷教室內(nèi)的黑板邊框是否掛正，并利用教師提供的細線和身邊的材料制作重錘線進行測量.

（5）嘗試畫出不同情境下的重力示意圖（補充重心的概念和懸掛法確定重心）.

設(shè)計意圖：

做實驗之前，一定要讓學(xué)生明確實驗的目的和觀察對象，使學(xué)生的觀察更有針對性.

辨析“垂直”和“豎直”是為了突出概念的準確性.從各個方向觀察小球的狀態(tài)，則是為了概念建構(gòu)的完整性，突出“始終豎直向下”的特點.

重錘線的應(yīng)用，則是體現(xiàn)了STS理念的滲透.

嘗試畫出力的示意圖則是為了培養(yǎng)學(xué)生建模和理性思維的能力.

難點二：重力與質(zhì)量的關(guān)系

（1）基于前概念，采用激疑的方式提出問題：“重力和質(zhì)量有什么關(guān)系？”

①物理量意義的區(qū)分如表1：

分析數(shù)據(jù)：誤差處理，并從數(shù)學(xué)函數(shù)式的角度分析數(shù)據(jù)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)重力/質(zhì)量是一個定值，有正比關(guān)系.

②制作圖像如圖3：

分析圖像：從數(shù)學(xué)函數(shù)圖像的角度分析，過原點的直線表示存在正比關(guān)系.

③用大小不等的同種不規(guī)則石塊進行重復(fù)實驗，檢驗結(jié)論的普遍性.

④創(chuàng)建公式：Gm=g

（3）閱讀并理解書本“9.8牛/千克”的意義，注意到實驗中獲取的數(shù)據(jù)與書本數(shù)據(jù)的偏差，引發(fā)討論和評價，從“測量者、測量工具、測量方法等”方面分析原因.進一步閱讀材料“不同星球上的重力”，理解g值的意義，并順勢糾正學(xué)生的錯誤前概念“月球上沒有重力”.

設(shè)計意圖：

“重力等于質(zhì)量”、“月球上沒有重力”都是學(xué)生存在的錯誤前概念，教學(xué)中必需予以糾正.

對表格數(shù)據(jù)的誤差處理，是對科學(xué)處理數(shù)據(jù)方法的培養(yǎng).

從數(shù)學(xué)函數(shù)式的角度分析數(shù)據(jù)關(guān)系，正比、反比、一次函數(shù)等是對科學(xué)研究中數(shù)學(xué)方法的培養(yǎng).

利用圖像特點判斷物理量之間的關(guān)系，則是另一種重要的數(shù)學(xué)表達形式.

用不同的材料重復(fù)實驗，目的是排除偶然性，找到普遍規(guī)律，這是重要的科學(xué)實驗方法.

注意實驗數(shù)據(jù)與書本數(shù)據(jù)的偏差，既可以引發(fā)學(xué)生評價實驗中可能造成偏差原因的探討，又體現(xiàn)了尊重科學(xué)事實的嚴謹性和實驗評價在科學(xué)探究中的重要性.

23練習(xí)鞏固

（1）討論：如果重力消失，會怎樣？

（2）橋梁限重標志的相關(guān)計算.

如圖4，橋頭豎著的是限重標志牌（t表示噸）.它表示這座橋允許通過最重為多少牛的車？

（3）隨堂活動：估計并測量兩個雞蛋的重力.

設(shè)計意圖：

科學(xué)需要想象，“如果重力消失”，這是為了培養(yǎng)學(xué)生的想象空間.

以生活原型為背景的習(xí)題計算，既落實了重力公式的運用，也是體現(xiàn)STS理念的滲透.

估計和檢測雞蛋的重力，則是為了增強學(xué)生對物理量的體驗.

24知識構(gòu)建

以力的本質(zhì)為核心進行二維編碼，板書建構(gòu)如圖5：

文字和圖形相結(jié)合的二維編碼表達形式有利于學(xué)生的理解記憶，而內(nèi)容的排布則是遵循知識的體系，突出力的本質(zhì).

3相關(guān)思考

教學(xué)是需要理念支撐的，教學(xué)策略要匹配教學(xué)理念，就本課設(shè)計而言，教學(xué)理念主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）學(xué)生的學(xué)習(xí)都是帶有前概念

前概念中的錯誤部分會干擾新知的正確建構(gòu)，教學(xué)中必須予以關(guān)注，教學(xué)之前要認真研究學(xué)生的前概念，并設(shè)計相應(yīng)的措施，如實驗、理性思維等手段加以應(yīng)對.如本課中“重力等于質(zhì)量”、“月球上沒有重力”等都是學(xué)生常見的錯誤前概念，在教學(xué)設(shè)計中予以了關(guān)注.endprint

（2）教學(xué)要抓住知識的本質(zhì)

任何知識的建構(gòu)都有其本質(zhì)，這是教學(xué)的核心.重力的本質(zhì)是一種常見的力，它必遵循“力的產(chǎn)生原因、作用效果和力的三要素”這一知識本質(zhì)，這是教學(xué)的主線，在設(shè)計上圍繞這一主線而展開.在導(dǎo)入中通過理性思考揭示了重力的產(chǎn)生原因和作用效果，在重難點突破中通過實驗揭示了重力的“方向、作用點、大小”三要素.最終以二維編碼形式的板書整理，目的也是將重力知識的本質(zhì)顯性化.

（3）概念建構(gòu)的準確性和完整性

概念建構(gòu)的準確性和完整性體現(xiàn)了科學(xué)學(xué)習(xí)的嚴謹性，缺乏嚴謹性，學(xué)生的理解就會模糊，形成錯誤觀念.本課中，在重力方向的理解上，“豎直”和“垂直”的區(qū)分體現(xiàn)了概念的準確性，而“總是”是指物體不論處于何種狀態(tài)下的結(jié)果，體現(xiàn)了概念的完整性.不同地點g值不同，g=9.8牛/千克

的意義描述中強調(diào)“地面附近”的條件，也是體現(xiàn)出概念的準確性.

（4）STS理念在教學(xué)中的滲透

“科學(xué)、技術(shù)、社會”三者息息相關(guān)，這是新課程標準中的一個重要理念，在教學(xué)中要關(guān)注STS理念的滲透.本課設(shè)計中，引入“重垂線”、“限重標志”、“估測雞蛋”等素材，讓學(xué)生通過活動設(shè)計、計算體驗等手段，學(xué)以致用，將知識與生活相聯(lián)系，使學(xué)生體會到科學(xué)源于生活而走向生活，是STS理念教學(xué)的一種體現(xiàn).

（5）定量實驗中數(shù)據(jù)處理和分析能力的培養(yǎng)

在定量實驗中，數(shù)據(jù)處理和分析能力尤顯重要，需要科學(xué)方法和數(shù)學(xué)方法的綜合運用，如何處理有效數(shù)據(jù)（實驗的誤差）和無效數(shù)據(jù)（實驗錯誤），如何運用函數(shù)關(guān)系式和圖像去得出結(jié)論，是技能運用上的難點.本課設(shè)計中，采用定量實驗的方法探究“重力和質(zhì)量在數(shù)值上的關(guān)系”，通過實驗測定獲取數(shù)據(jù)，從表格數(shù)據(jù)處理和圖像數(shù)據(jù)處理兩方面進行分析，目的就是培養(yǎng)學(xué)生定量實驗的能力.

（6）重視對實驗的評價

實驗評價既是一種方法，又是體現(xiàn)質(zhì)疑和嚴謹性的平臺，也是新發(fā)現(xiàn)和新探究的源泉.本課設(shè)計中，注意到實驗中獲取的數(shù)據(jù)與書本“9.8牛/千克”數(shù)據(jù)的偏差，引發(fā)討論和評價，分析產(chǎn)生的原因，可能是測量工具原因（彈簧秤不精確、鉤碼生銹等），也可能是測量者原因（估計能力不同），也可能是測量方法的原因（沒有多次測量取平均值），也可能就是實際值（本地緯度位置）.通過評價，學(xué)生理解了評價結(jié)果的方法，根據(jù)教學(xué)需求和實際教學(xué)進程，也可以實施進一步的研究，體現(xiàn)教學(xué)的生成性.

在本課設(shè)計中，除上述一些理念外，還有通過“嘗試畫出力的示意圖”培養(yǎng)學(xué)生建模和理性思維的能力，通過“如果重力消失”的科學(xué)想象，培養(yǎng)學(xué)生的想象空間等，總之，每一個活動都是蘊含著相關(guān)的教學(xué)理念，這是有效教學(xué)的保障.

參考文獻：

[1] 王耀村.初中科學(xué)教學(xué)案例專題研究[M].浙江大學(xué)出版社，2005.

[2] 王耀村.初中科學(xué)教學(xué)關(guān)鍵問題指導(dǎo)[M].高等教育出版社，2016.endprint