例談初中物理教學難點的突破

王 雷

(江蘇省南通市躍龍中學，江蘇 南通 226001)

義務教育《物理課程標準》對初中階段認知、技能以及體驗性目標,通過相應水平的行為動詞進行了界定,從中可以發現一些難點未必是教學的重點,但不乏有些“非重點”的難點知識卻對學習重點知識有著重要的鋪墊作用．為此,教學中處理好這些“非重點”顯得尤為重要．現結合具體實例就如何解決教學中的這一問題談幾點認識,以期對大家有所幫助．

1 設置臺階,循序漸進

初中階段是學生學習物理的起始階段,學生在認識物理規律的過程中,因其所掌握知識的局限性,對于許多知識的認識過程本身就存在難度．為此,教師就不能急功近利以追求結果為目的,去淡化完整的認識過程,尤其是一些疑難概念或規律的教學則更需設置臺階,不盲目拓展,以求循序漸進地幫助學生有效建構物理新知．

案例1.形變與彈力的關系.

如圖1為蘇科版物理教材安排的活動.《課程標準》對此未作明確要求,教材安排這一活動的意圖是通過實驗幫助學生感受物體受到外力會發生形變,再進一步探究可總結出使物體發生彈性形變的外力越大,物體的形變越大．活動目的是為理解彈簧測力計原理作鋪墊．

圖1

這一知識點的學習難度有兩個:一是數學知識的滯后．八年級的學生學習到此,學生對正比函數尚未學習,對正比關系的理解存在障礙．二是物理知識的局限．這是力學的起始課上的一個知識點,學生剛剛學習了“力”的定義,且因“力”是看不見的,具有一定的抽象性,此時探討力和形變的關聯就更具有一定的難度．

常見的課堂處理: 教師對此處教學往往會進行深度拓展，要求學生測量彈簧的伸長量與拉力的對應數據,并將數據通過作圖像進行歸納,發現彈簧的伸長量與拉力成正比．教師的意圖是幫助學生能夠理解彈簧測力計的刻度是均勻的．顯然,這樣的拓展處理反而加大了難度．

巧妙的處理(選自南通市2017年教學大賽課堂片段).

出示:這是一個鉤碼,掛在彈簧下可對彈簧產生0.5 N的拉力.

師:你發現了什么?

生:彈簧伸長了.

師:我們記下這個位置.

師:物理上規定力的單位是“牛頓”,簡稱“牛”,用“N”表示．那么1 N有多大呢?請拿起桌上的兩個鉤碼托在手上,感受1 N的大小.

學生體驗后,教師歸納:1 N的力相當于我們托著兩只雞蛋的力.

師:我們繼續實驗,記錄掉2個鉤碼的位置、3個……(如圖2)

師:彈簧能不能無限制地拉伸呢?為什么?

生:不能,彈簧最終會變成鐵絲了,無法恢復原狀了.

師:物體受力會發生形變,若撤去外力,物體還能恢復原狀,我們稱這樣的形變叫彈性形變;否則就叫塑性形變．

師:那這樣的裝置可以測力了嗎?

生:能．但只能測量幾個特殊值的力．

師:很好．那如何改進呢?

生:細分刻度,可以更精確地測量力．

師:更換有刻度的面板(巧妙地制成了測力計,如圖3)——這就是彈簧測力計的原理.

圖2

圖3

接著師生共同討論測力計的用法和注意點后,進行“測量力”的活動．

在“形變與外力的關系”這一知識點的處理中,這位教師通過邊做實驗、邊體驗、邊歸納的方法,設置多個臺階,逐層提升,把正比關系通過學生的發現——細分刻度來進行有效滲透,且沒有任何超要求的拓展痕跡,巧妙地解決了這一難點．

2 拓展維度,顯化過程

日常教學中,受教學器材和設備、知識呈現方式等限制,學生學習物理常常是二維平面上的紙上談兵,對于很多空間知識,學生沒有親眼看見,或親自體驗,學生尚不具備足夠的想像力,導致對所學知識有理解障礙．

圖4

案例2.法線建模.

以光的反射為例反射現象發生于立體空間,而日常教學中均以平面器材(圖4)進行實驗探究,這一平面器材已經是第二代產品,重大改進就是使用了激光光源,它只能解決反射規律中的兩角關系,且建立在“法線”必須硬灌給學生的基礎上進行,器材本身在學習光的反射和探究反射規律這一知識中就存在很大的局限性．

圖5

筆者設計了一個立體半球演示儀(如圖5),有效克服了法線建模和反射規律中的三線共面這兩大難點．

師:光照射物體表面時會發生反射現象,物理上把照向物體的光用入射光線表示,把反射出來的光用反射光線表示．當旋轉激光筆從不同位置照向同一個入射點時,你發現兩條光線有怎樣的關系?請討論．

生1:當入射光線從左邊照向入射點,反射光線從右邊反射出來，就是說反射光線總是在入射光線的另一邊．

生2:我們小組討論后認為，當入射光線旋轉時,反射光線也跟著旋轉,兩條光線似乎圍繞著一根對稱軸轉動．

師:很好．物理上把這們發現的入射光線與反射光線的對稱軸稱為法線．

在一般的教學中,對“法線”的處理往往是生硬的告知,導致法線對于學生而言只是一個抽象的名詞．《課程標準》對法線也未提出明確要求,對這一環節的處理上,多數專家也是認為只需告訴學生這是一個規定就行了．顯然,通過上述的實驗器材的改進,通過實驗引導能有效幫助學生直觀地感知到引入法線的價值．

學生知道了法線的規定后,教師解釋反射現象中的5個名詞也就會很自然順暢,為繼續學習光的反射規律奠定必要的基礎．同樣,這一改進后的器材(圖5)還可以通過旋轉激光筆,學生可順著反射面看到“三線共面”,一目了然地知道,反射光線、入射光線和法線三線共面．

面對空間的物理知識,教師就必須想方設法地設計空間呈現方式,以避免平面呈現的局限帶來認知上的狹隘性,讓學生直觀感受,進而認識知識的本質,這樣的教學處理能起事半功倍的效果．

3 轉換角度,迂回解難

日常教學中,我們往往習慣于按部就班地機械執行教材順序,教學流程也就成了順應教材的“順序流程”,但對于有些知識點的教學,教師宜深入挖掘知識的內在聯系,結合學生的理解能力進行合理的重組,打破教材順序,甚至轉換角度,有時會起到意想不到的效果．

案例3.認識力臂.

如圖6是某專家報告中關于“杠桿”部分的編寫意圖和教學建議．其中,對于力臂概念如何處理?他認為，“力臂是學習的難點,教學中宜分散難點，不要在第一次出現‘力臂’時,就‘挖深挖透’,深刻理解．可結合教材配圖“撬釘子”提出力臂的概念和作法(圖7)．”

圖6

圖7

這樣的安排是常見的處理方式,學生只能被動生硬地接受這一生疏的物理量,對于這個物理量為什么給出不知所以然,只能通過以后的學習去逐步體會力臂的意義和價值．顯然,力臂在這樣的處理中被弱化為一個“非重點”知識,學生會在被動“接受”中淡化對其意義的深刻理解．

改進處理： 在學完支點、動力和阻力影響杠桿后,設問:還有什么因素會影響杠桿的使用效果呢?學生感到茫然．

師:那么,我們一起設計一個小實驗來體驗一下．

實驗:一支鉛筆,以橡皮為支點撬動你的鉛筆袋，分別在杠桿的不同位置沿豎直向下的方向壓鉛筆,體驗手用力的大小．

學生進行實驗．

師:說說你的實驗體會?

生:在不同位置施加的力大小不同，離支點越近,感覺用力越大,離支點越遠,感覺用力越小．

師:我們用作圖法把這一實驗過程記錄下來[如圖8(a)].

師:當我們撬動同一物體時,分別在杠桿的不同位置向下施力,發現在三點施力的大小是明顯不同的．我們把在力的方向上的直線叫力的作用線

[同步板畫出力的作用線,圖8(b)]．

師:同學們有什么發現?小組討論.

生:三條力的作用線到支點的距離不同．

師:很好．我們發現支點到力的作用線的距離不同,也影響著杠桿的作用效果．顯然,這個距離是一個有意義的物理量,在物理上稱為力臂[圖8(c)];支點到動力作用線的距離叫動力臂,支點到阻力作用線的距離叫阻力臂．

(a)

(b) (c)

演示PPT展示力臂的作法(圖7)．

這樣的處理方式,是對教材巧妙地倒裝,把學生可感的杠桿的省力效果前置,從學生的體驗出發,幫助學生在探究中發現,自主認識到力臂的意義,而不是生硬的灌輸,這樣的迂回處理,是根據學生的認知特點,把難點知識在學生可感的體驗中發現,從而巧妙化解．

初中物理被普遍地認為“難”,其原因是多方面的．事實上,難點有時又要根據學生的實際水平來定,同樣一個問題在不同班級里不同學生中,可能是難點,也可能不是．因此,對于教學難點內容,尤其是“非重點”難點,教師就應著力想出各種有效辦法加以突破,這樣,學生的接受效果就會顯著提升,否則,不但這部分內容學生聽不懂學不會,還會為理解以后的新知識和掌握新技能造成困難．