以《杠桿》為例淺談將翻轉課堂與實驗探究教學的有機組合

摘 要：物理是以實驗為基礎的學科，因此在實行翻轉課堂的時候，要考慮到教學內容進行適當的翻轉，對于單純知識點和簡單的實驗探究學可以采用翻轉課堂讓學生自學完成，而對于較復雜的實驗探究，應該在老師的引導下進行教學。

關鍵詞：杠桿；翻轉課堂；實驗

一、 引入新課（約2分鐘）

通過微視頻介紹阿基米德的生平事跡和他的名句“給我一個支點，我就可以撬動整個地球”。

通過微視頻既可以激發學生的學習興趣，而且是杠桿應用的一個范例，與下文中杠桿的應用相對應。

二、 杠桿的定義及其五要素（課堂翻轉）（約13分鐘）

環節一：自學首先介紹一下學生用的學習任務單和教師提供相對應的微視頻。

教師提供相應學習任務單，在學習任務單上要清楚的說明學生學習的目標和學習的步驟。

微視頻一：該視頻播放了活塞式抽水機程、撬棒、蹺蹺板的工作過程，讓學生通過觀察他們的工作工程，找到他們的相同點，從而給出了杠桿的定義。

微視頻二：該視頻介紹了杠桿五要素的定義。

微視頻三：該視頻介紹了力臂的畫法，首先找到支點O，再將力的作用線延長或者是方向延長，最后畫出支點O到力的作用線的垂線段，畫力臂時應該注意的問題：力臂用虛線，不要忘記垂直符號、大括號和字母。

學生在課內根據學習任務單，用微課等學習，并練習自主完成學習任務。

環節二：診斷。

為了掌握學生的翻轉學習情況，上課時我首先給每個小組的同學提供了剪刀、鑷子、筷子、核桃夾子、羊角錘，讓他們感受一下這些杠桿的應用，并以羊角錘為例讓學生找到羊角錘工作時的五要素。接著我讓學生畫出蹺蹺板圖的動力臂和阻力臂。

診斷是教師對學生翻轉情況進行檢測的過程，目的是指導教師的教學，為下面釋疑和建網環節提供基礎。

環節三：釋疑在這個環節中，先讓學生小組討論，然后教師進行點撥。

找出剛才診斷過程中的錯誤，并加以改正。

環節四：建網在這個環節中，教師引導學生總結：

1. 杠桿的五要素：一點（支點）、兩力（動力和阻力）、兩臂（動力臂和阻力臂）。

2. 動力和阻力都是杠桿受力，不是杠桿施力。動力通常是人對杠桿施加的力，阻力是杠桿受到的阻礙杠桿轉動的力。

3. 動力的作用是使杠桿轉動，阻力的作用是阻礙杠桿轉動，它們使杠桿轉動的方向相反。

建網的過程是教師進行歸納總結的過程，使學生對杠桿的定義及其五要素有一個系統理解，并且知道動力和阻力的作用。

三、 實驗探究杠桿的平衡條件（約20分鐘）

（一） 杠桿平衡狀態

本環節采用類比的教學方法，讓學生先回顧當物體處于平衡時，它可能處于靜止狀態或者勻速直線運動狀態，然后讓學生思考當杠桿平衡時，杠桿可能處于什么狀態，學生通過思考得到當杠桿平衡時可能處于靜止狀態或者勻速轉動狀態。

采用類比的教學方法，首先降低了知識的難度，便于學生理解和掌握，再者讓學生明白杠桿處于什么狀態才是平衡狀態。為下文中探究杠桿平衡的條件奠定了一定的理論基礎。

（二） 體驗杠桿平衡

給每個小組以下器材：用一支鉛筆、一把直尺、3枚相同的硬幣，小組合作完成，使直尺處于水平平衡。并找出杠桿的五個要素。

通過這個實驗，首先讓學生自己找到支點、動力、動力臂、阻力、阻力臂，而且讓學生知道杠桿受到的動力和阻力的大小都等于硬幣的重力。由于是相同的硬幣，也可以讓學生初步猜想到尺子水平平衡時，兩邊力與力臂的乘積相等。為下面的探究杠桿平衡時的猜想奠定了一定的基礎。

（三） 探究杠桿平衡的條件

1. 提出問題：杠桿平衡時，動力、動力臂、阻力、阻力臂之間存在怎樣的關系？

教師提出問題，學生小組討論猜想的結果。

2. 猜想：學生交流猜想的結果。

3. 設計實驗：教師PPT投影實驗器材：杠桿、鉤碼（重力為0.5N）、鐵架臺。

教師PPT投影實驗步驟：（1）調節杠桿平衡螺母，使杠桿水平平衡。

（2）杠桿兩端掛上不同數量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿水平平衡。將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2記錄表格中。

（3）改變阻力和阻力臂的大小，相應調節動力和動力臂的大小，再做幾次實驗。

4. 進行實驗，學生根據實驗步驟小組討論合作完成探究實驗。并將數據填入表格。

學生以小組為單位邊討論邊實驗，教師巡回指導。

實驗完畢后，請多組小組學生展示本組的實驗過程，并證明猜想的正確性。

5. 學生小組討論分析數據，得出結論。

集中總結實驗結論：利用大屏幕展示多組同學的實驗結論，最終達成共識，并用多媒體結論。

6. 驗證：杠桿平衡條件。

將一側的鉤碼換成彈簧測力計，在杠桿的一側掛上鉤碼作為阻力，通過在其他位置上用彈簧測力計拉住杠桿的辦法使杠桿平衡。測出動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2，驗證杠桿平衡條件。

學生剛剛通過鉤碼實驗得到了杠桿平衡的條件，為了驗證實驗的準確性，我又設計讓學生用鉤碼和彈簧測力計一起來驗證杠桿平衡的條件使整個實驗結論更具有普遍意義。

7. 交流評估：學生小組討論以下問題。

（1）實驗中，為什么要使杠桿在水平位置平衡？

（2）掛鉤碼前，應調節杠桿在水平位置平衡，如果發現杠桿右端偏高如下左圖，應如何調節平衡螺母？

（3）為什么要改變幾次鉤碼重和位置？

（4）如上右圖，如果如圖方向拉彈簧測力計，它的力臂是應（大于、等于、小于）l1。

通過讓學生討論上述問題，讓學生真正理解了，在探究實驗時為什么杠桿處于水平平衡，如果不是水平平衡應該怎么調節，加深了學生對動力臂和阻力臂的理解。

8. 應用：思考回答：假若條件允許的話，阿基米德真的能撬動地球嗎？

培養學生的解決問題能力，同時也和新課引入相對應，也體現了課堂的完整性。

四、 小結（約2分鐘）

學生小組討論總結本節課學到的主要內容。

五、 練習（約3分鐘）

總而言之，對于物理的翻轉課堂，要具體的教學內容進行適當的翻轉，而實驗的內容堅決不能翻轉，方不失物理作為自然科學的魅力。

參考文獻：

[1]董素靜.中學理科實驗探究教學新模型研究[D].西南大學，2010.

作者簡介：

張秀芹，山東省青島市，嶗山區第三中學。