凸显本质 激活思维 自主建构

王荣根　于正华

摘 要：一方面，教师与学生以“耕”的精神从事教学实践与学习过程，追求质朴的、自然的、勤劳的、和谐的教学生活；另一方面，遵循“耕”的规律，教学中做到适时、适度、适变，尊重学生的成长规律、认知发展规律和学科特点，从而形成具有“耕”的特色的教学风格。

关键词：耕读教学文化；教学设计；自主建构

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）8-0015-4

“耕读”本指中国古代一些知识分子以半耕半读为合理的生活方式，以“耕读传家”“耕读结合”为价值取向，而形成的一种“耕读文化”。“耕读教学文化”是指基于“耕”的特点的学和教的方式而形成的教学文化，在教师教学和学生学习的实践中积累知识经验，并通过读书学习对实践经验进行修正、完善，生成的适合学校、学生特点，遵循认知规律和学科特点，适时互动、启发、引导的境界。一方面，教师与学生以“耕”的精神从事教学实践与学习过程，追求质朴的、自然的、勤劳的、和谐的教学生活；另一方面，遵循“耕”的规律，教学中做到适时、适度、适变，尊重学生的成长规律、认知发展规律和学科特点，从而形成具有“耕”的特色的教学风格。

超重与失重是生活、生产实际中的一种常见现象。“超重与失重”是高中力学中的一个重要知识点，也是高考的热点和难点。对超重与失重的研究是应用牛顿运动定律探究实际问题的典型案例，其教学设计有着广泛的研究价值和研究空间。本文谈一些主要的设计思路。

1 引入新课：引发“冲突”，激发求知

教师演示用弹簧测力计测量钩码重力的动作（图1），请同学简要说明操作注意点和测量原理。

回忆初中知识可知，被测物体（钩码）悬挂在弹簧测力计下，让物体处于静止或者匀速直线运动状态，此时弹簧测力计的示数就等于物体的重力。

分析物体的受力，如图2所示，物体处于平衡状态，根据二力平衡的条件：F合=0，则F=-G。

根据牛顿第三定律，F=-F'，所以F'=G。

即弹簧测力计受到的拉力（示数）就等于物体的重力。基于上述特点，当弹簧测力计挂上某一物体，我们常把该弹簧测力计的示数称之为视重。

布置任务：各实验小组用弹簧测力计测量钩码的重力，然后用弹簧测力计将钩码快速上提或者快速下放，观察弹簧测力计的示数是否变化？

实验显示，弹簧测力计的示数会发生变化，即视重不等于重力，这是为什么？

评析1：“好的开端是成功的一半”，新课引入是一节课的重要环节。那么，怎样设计“好的引入”呢？

“耕读”理念就是要遵循“耕”的规律，即尊重学生的成长规律和认知发展规律。首先，“好的引入”要能够引发认知冲突，激发学生的求知欲。引发认知冲突的最佳效果是“心求通而未得之意，口欲言而未能之貌。”为此，从学生熟悉的活动入手，展现出乎常规的现象，打破原来的认知平衡，才能有效激发进一步学习的欲望。其次，“好的引入”必须方便于知识的建构。“超重与失重”的新课引入有各种方法，素材也千差万别。之所以设计这样的活动，首先是此活动距离学生的认知最近，学生有初中的基础，不感到陌生，可以引发学生的回忆；其次，此活动便于分组进行，学生都能近距离观察现象；再其次，此活动可以与实验探究无缝对接。另外，启发学生解释测量重力的原理，实际上就是为“超重与失重”的理论探究提供思路和方法的铺垫。

最后，教学引入要做到适时，说起来容易做起来确有难度。有些教师引入新课时喜欢用新奇的、富有刺激性的视频，比如，过山车、火箭发射、太空失重……视觉效果明显，容易激发学生的热情。但是，这些现象距离学生的认知水平落差较大，尤其是圆周运动中的超重和失重并不是本章知识能够完全解释的问题，只能留着“下回分解”。因此，笔者不太赞同选用。学生学习的状态不在于热情的高度，而在于热情能否长久。物理学习不能仅仅依靠激情，理性思维需要一种持久的探究欲望，让学生跳一跳够得到，让学生通过学习能够解释遇到的问题，获得成功的体验，这才是保持持久热情的最佳方法。

2 实验探究：凸显本质，自主建构

选用量程为5 N的弹簧测力计，教师先演示称量250 g钩码的总重力，并在指针指示的刻度位置做上标志（如图3所示）。然后，手提弹簧测力计，从静止开始上提一段距离再停下，要求学生观察弹簧测力计的示数F（视重）如何变化？并提醒注意比较视重F与重力G的大小关系。

学生观察后会发现：开始阶段视重大于重力，停止前视重小于重力。

砝码从静止开始向上运动，最后回到静止状态，这中间开始是做加速上升运动，停止前做减速上升运动。初步分析，视重发生改变跟运动有关，这种运动肯定不是匀速直线运动，而是变速直线运动。

为了系统研究视重与运动之间的关系，我们要分别对向上变速运动（加速和减速）和向下变速运动（加速和减速）的情况进行实验观察，合理记录，分析结果，获得结论。

设计实验现象记录表格如表1，布置学生用上述器材进行分组实验。

实验表明，不是任何情况下，视重都等于重力。为了区别对待，引入了两个名词：视重大于重力的现象叫超重；视重小于重力的现象叫失重。在表1的最后一栏内说明是超重还是失重。

进一步归纳，可知：

当加速度向上时，F>G，物体处于超重状态；

当加速度向下时，F

可见，超重或失重状态不是取决于运动方向、加速或减速，而是取决于加速度的方向；超重、失重只是视重的变化，物体的重力并没有改变。超重并不是物体的重力增加了，失重也不是物体的重力失去了。

评析2：实验探究是体验知识的产生和形成过程的基本途径。如何设计好实验探究呢？

“耕读”式教学是指基于“耕”的特点的学和教的行为方式，是尊重学情，遵循认知规律和学科特点，凸显学科教学思想，适时互动、启发、引导的境界。汲取农耕文化的内涵，遵循耕读教学观的要义“应时、取宜、守则、和谐”。

首先，经过教学片断一的学习发现问题，引入实验探究来解决问题，可谓是“水到渠成”，即应时。这一探究过程能够使学生自主获取物理知识，领悟实验探究方法，发展实验探究能力，体验实验探究带来的乐趣。

其次，筛选实验器材即取宜。选用量程为5 N的弹簧测力计，下面挂250 g的钩码（亦可用5个50 g的钩码代替）。弹簧测力计静止时指针指在中间刻度位置，并且做上重力标志，指针上下移动时，便于比较。研究对象选用250 g的钩码，质量较大，较小的加速度就可以产生明显的超重、失重现象，这样手提的速度变化就不需要多大，容易操作，便于观察。

再次，引导探究活动即守则。从关注弹簧测力计示数的变化，到关注比较物体视重与重力的关系；从关注物体的运动，到对运动过程的分析，再到关注加速度的方向……这些都要教师进行必要的引导。这部分探究的重点不在于让学生如何猜想，如何设计实验，而在于通过观察实验现象，记录实验结果，归纳实验结论。

最后，体验建构过程即和谐。超重与失重概念的名称给人直观、形象的感觉，同时也会形成不必要的误解。让学生亲历现象的观察，体验概念的形成过程，及时辨析概念的涵义，对于学生形成正确的认识很有帮助。

3 理论探究：着眼迁移，形成解释

根据应用牛顿运动定律解决实际问题的一般步骤，分别对各种情况进行理论分析：

1）向上加速运动时

分析物体的受力（如图4所示），物体的速度向上、加速度向上，根据牛顿第二定律F合=ma，则F-G=ma，F=ma+G>G。

根据牛顿第三定律，F=-F'，所以，F'>G，即视重大于重力（超重）。

2）向上减速运动时

分析物体的受力如图5所示，物体的速度向上、加速度向下，根据牛顿第二定律F合=ma，

则G-F=ma，F=G-ma

关于物体向下运动的两种情况，布置学生自主完成，并安排学生板演。及时评析学生板演情况。最后，将四幅示意图（图6）留在黑板上，强化学生的印象。

3）当物体做自由落体运动，或者竖直上抛运动时，加速度向下，且a=g，则F=0，即F'=0，这种状态叫完全失重。

评析3：“耕读”式课堂教学要求彰显教师和学生的双主体地位，师生多形式互动和角色互换，实现教师和学生的共同发展。通过教学片断二的学习，学生有了很好的参与，这时理论探究如果由学生自主完成难度较大。如何设计好理论探究呢？

首先，教师要适时由刚才的领导者、促进者的角色转变为主导者和知识的传播者。

其次，超重与失重现象实际是牛顿第二定律应用的一种特例。应用牛顿第二定律解释超重与失重现象是本节课的难点，故有必要就各种情况进行详细分析，明确解题思路，规范解题过程。教师要做好示范引领作用，并且要创造机会让学生主动参与。

再次，超重和失重的示意图对于学生建构概念，形成解释有不可替代的功效，有利于从形象思维向理性思维的过渡。

最后，在此揭示完全失重的概念比较自然，可以说是水到渠成。

4 变式拓展：学以致用，发展能力

1）台秤的视重

台秤与弹簧秤都可称量物体的重力，在竖直方向做变速运动的情况下，台秤上是否也能显示超重与失重现象呢？

观看视频：在观光电梯的地板上放一个体重计，某同学站在体重计上。电梯从一楼上升到六楼，再从六楼下降到一楼。以外面的景观为参照物，观察电梯的运动情况以及体重计的读数变化，并填写相应表格，并且选择两种情况，应用牛顿第二定律进行解释。

小结：放在体重计上的物体跟挂在弹簧测力计下的物体，情景不同，但是受力特征完全一致，因而遵循同样的规律。

2）小实验

将敞口矿泉水瓶中注满水，在瓶底扎一小孔并用手堵上。站在椅子上松手，让该矿泉水瓶从空中自由下落，观察矿泉水瓶下落的过程中有没有水从小孔流出。分小组现场实验，解释看到的现象。

3）课后活动

①教师拿出分页交叉的两本书，将其平放用力拉，难以分开。请同学们课后也做一做这个实验，并且研究有什么巧妙的办法轻松而平稳地将其分开？

②站在体重计上突然下蹲又突然站起模拟电梯下降、上升过程，亲自体验超重、失重现象。

评析4：教学要遵循“耕”的规律，教学中不仅要做到适时还要做到适度、适变。所谓“适度”即在教学内容和节奏上不贪多求快，力求以少胜多和以慢胜快。所谓“适变”即要求精心预设新情景和灵动生成新问题。如何设计好变式拓展呢？

首先，教师要总结前面几个片段的思维方法。

其次，研究电梯运行过程中，人站在体重计上观察读数变化这样的情景，将弹簧秤换成了台秤，即拉力变为支持力（压力），研究的方法并没有改变。这种变式训练体现了循序渐进的思想。

再次，用矿泉水瓶做完全失重的小实验，趣味性强，让学生体验完全失重的奇妙现象，容易激发学生的热情。

最后，利用课后活动重视实践性，既切合学生的实际，又具有一定的挑战性。

5 总 评

本节课设计的指导思想是凸显物理本质、激活学生思维、培养自主建构。本设计没有刻意追求实验装置的“科技含量”，而是选择了弹簧测力计下悬挂钩码这种简易的装置，简约但不简单，能更加充分地显现物理现象的本质特征。没有贪大求全，追求一步到位，而是一步一个脚印，稳扎稳打，环环相扣。先由弹簧秤再到台秤，先实验探究再理论分析，先教师引导，再自主探究……让学生充分体验知识的建构过程。我们认为高一学生学习物理还属于起步阶段，就如同小孩开始学走路，不在于跑得快，关键是要跑得稳！只有掌握正确的学习方法，养成良好的思维习惯，才能形成正确的物理概念，为后续学习打下坚实的基础。

参考文献：

[1]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材开发中心.普通高中课程标准实验教科书 物理必修1[M].北京：人民教育出版社，2010.

[2]周建华.电容的探究式教学研究[J].物理教学探讨，2014，32（1）：24—27.

[3]陈刚.物理教学设计[M].上海：华东师范大学出版社，2009.

[4]赵凯华.给中学生讲“熵”[J].物理教学，2006（12）：2.

（栏目编辑 赵保钢）