《二力平衡》教学反思

■陶国明

在2012年4月开始的滨海新区教坛能手培训活动中，我从孙立仁教授那里学到“以学习心理学为基础的启发式教学设计”和“以科学思想方法为基础的探究式教学设计”的理论与方法，为我原有的教学经验找到了理论依据，同时又为我进行新的教学设计提供了科学的设计思想。下面结合我在这次培训中所上的公开课《二力平衡》，谈一下这次培训对我的物理教学的改进。

一、教学内容的层次分析

孙教授指出，物理教学设计应该做到“脉络清晰，层次分明，逻辑严密，有理有据”。要实现“脉络清晰、层次分明”，最基本的工作就是要对教学内容进行层级分析。过去备课依赖教材，教学过程的设计总是跳不出教材的思路。通过培训，我认识到“层级分析”是教学设计中“任务分析”的一项分析技术，方法是：从教学最终所要实现的知识内容任务出发，逆向地分析要获得这一最终的知识结果所必需的前提性知识内容有哪些，再从每个知识点出发，进一步分析获得该知识的更次一级的知识内容……一直分析到学生可直接接受的内容为止。这个结果为这节课的教学内容框架设计提供了分析基础。即，这节课应分为三个教学环节：“二力平衡时物体的平衡状态”“二力平衡的条件”和“二力平衡的应用”。每一个教学环节又由其次一级的知识内容逐次完成。

二、通过问题情境的设计引导学生主动思维

在“教学内容框架设计”的基础上如何实现“逻辑严密、有理有据”的教学呢？“有意义学习”等心理学理论表明，要使学生能够进行主动的理性思维，最基本的条件就是新知识必须与学生原有知识经验建立起联系。从操作层面来说，就是通过设置问题情境来引导学生的有效思维活动。问题情境是由涉及新知识的一类事物和与此相关的学生原有知识经验所构成。例如，在这节课的第一个教学环节，为了引导学生形成对“二力平衡”问题研究的思维脉络，相关的原有知识应该是“牛顿第一定律”，物体在不受力的情况下保持静止或匀速直线运动；而新问题是物体在受力的情况下也能保持平衡运动状态，从而形成探究其中原因的思维脉络。

三、运用学科思想方法设计探究活动

物理新课标对探究教学有明确的要求，即，有效的探究活动应该是由学生主动提出问题，主动提出猜想，然后以此为出发点主动设计实验来验证这些猜想，最后分析实验的结果得到结论。以往的教学中，由于教材给出了探究实验的方法，在提出探究任务后，教师将设计好的实验呈现给学生，让学生按照教师的实验方法去进行探究，由于学生并没有形成某种猜想或假设，学生不明确实验操作的目的是什么。这种方法只在形式上进行了探究，实际上学生只是按照教师事先安排好的要求进行实验操作，结论的获得也是在教师的分析下得到的。

通过培训，我认识到，要使学生提出正确的猜想，需要通过设置问题情境来引导，并且有意识地引导学生将猜想作为实验设计的依据，这样学生的探究能力才能得到真正的发展。例如，在“二力平衡条件”的探究中，我是这样设置问题情境来引导学生提出猜想的：

刚才静止的杯子和匀速下降的降落伞都处于平衡状态，且只受二个力的作用，那么符合什么条件的两个力才能使物体平衡呢？或者说，是不是任何两个力都可以使物体处于平衡状态呢？请大家看下面在二个力作用在物体上，物体处于平衡状态现象。

两个定滑轮固定在两个铁架台上，一小纸板两边各打一个孔，各用50克的砝码通过滑轮拉两边，纸板处于平衡状态。在忽略纸板所受重力的情况下，小纸板受几个力？联系前面两个例子，猜想使物体处于平衡状态的两个力有什么特点。

学生通过教师的引导和交流讨论，提出：这个力必须满足“大小相等、方向相反、作用在同一物体、作用在一条直线上”的猜想。

依据这一猜想如何来进行实验探究呢？要想检验物体处于平衡状态时所受的两个力是否满足所猜想的条件，只是这么摆着看是看不出来的，只有使物体失去平衡，看所猜想的条件是否也同时破坏了。在培训中我学习了科学归纳法，它是由培根提出来的。归纳法中的排除法，即排除偶然相关的方法来确定本质相关，然后再去发现规律和规则。在其中的“求异法”归纳中，若认为a因素是A事件的原因，则用实验的手段，主动改变a，看若a出现，则A也出现；若a不出现，则A也不出现，那么a是A出现的原因，反之a与A没有因果关系。按照这一思想方法，我引导学生设计了如下的实验。

1.教师：如何设计实验来检验只有当两个力的大小相同时物体才能处于平衡状态的猜想？（启发学生破坏平衡条件，看力的大小不同时物体是否平衡，如图1所示，学生：看两个力大小相同和不同时的表现，若相同平衡，不同不平衡，则条件成立。）

2.教师：如何设计实验来检验只有当两个力的方向相反时物体才能处于平衡的猜想？（使物体在受到不是相反力的时候的状态是否平衡）如图2所示（学生：将小纸板下拉，看两个力的方向不相反时是否还能平衡。再看物体达到平衡状态后两个力的方向又如何。）

3.教师：如何设计实验来检验只有当两个力的作用线在一条直线上时物体才能处于平衡的猜想？（学生：拿一个两个小孔在两个角上的纸板，水平放置，如图3所示，松手后看纸板是否能够平衡，最后平衡时两个力是否在一条直线上。）

4.教师：如何设计实验来检验只有当两个力作用在同一物体上时物体才能处于平衡的猜想？（学生：将处于平衡的纸板用剪子从中间剪开，如图4所示，使一个物体变为两个物体时，是否平衡）

由此学生归纳出只有大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一物体上的两个力才是平衡力，即二力平衡的条件是：同体、反向、等大、共线，这种探究不仅使学生对知识的掌握更加深刻，同时还体验了科学归纳的思想方法。

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