“力臂”教学中多种方式的对比

王建芳

(滨州市滨城区秦皇台中心学校　山东 滨州　256659)



“力臂”教学中多种方式的对比

王建芳

(滨州市滨城区秦皇台中心学校山东 滨州256659)

摘 要：该文从“杠杆”一节中的难点——力臂的教学展开，通过常见的几种教学方式的对比，指明了日常教学中出现的问题以及真正的“有效”教学方式，并引起思考.

关键词：探究学习杠杠力臂

近段时间，笔者为了准备参加市级赛课观看了不少优秀课的教学视频，赛课的课题是“杠杆”，所以在观看视频时重点关注了该课时的难点“力臂”的教学，这其中不乏精彩巧妙的设计，特别是江苏省一位教师对该环节的处理更是让笔者感受颇深．

在看这位教师的设计以前，先来谈谈“杠杆”这节课．

按照“课标”和教参的要求，这一节中要解决三个问题：杠杆、杠杆5要素的认识；“杠杆平衡条件”的探究；杠杆的应用．其中“杠杆平衡条件”的探究是本节课的重点，而“力臂”因其存在的“隐蔽性”成为本节课的难点．多年来很多教师为了突破“力臂”这个难点进行了多种探索，经过归纳笔者发现一般有3种方式.

1开门见山式

即让学生阅读课本了解杠杆的5要素，或根据力臂的概念直接在图上标出．这种设计的优点是简生的探究兴趣以及培养学生的动手能力和创新意识．

3.2充分考虑学生所掌握的知识和所学内容相关的生活经验

要使所选择的教学资源满足学生共同的认知和情感需求，就要了解学生有着怎样的生活经历，接触过哪些事物，再在学生所熟悉的生活与社会环境中选择出大多学生感兴趣且与教学内容有着密切联系的教学资源．例如，在学习“升力”教学主题之前，学习了流体在静止状态时，液体压强和气体压强的一些现象和规律．另外，升力和前面所学的浮力有较多的共同点，这些为学生初步认识流体力学奠定了知识和方法基础．生活中有许多关于流体压强与流速之间现象，有些现象学生感兴趣，有些不感兴趣．因此，在教学过程中用学生感兴趣乒乓球比赛中的“旋转球”导入，可以很好地激发学生的求知欲．再引导学生用日常生活中常见的物品动手做一些有趣且能简单、直观呈现流体压强与流速之间关系的实验．在此基础上引导学生用所学的知识解释实验现象．

3.3教具的制作应该具有“简单性”“目的性”且材料易得

教师自制教具都是为完成特定的教学任务，具有明确目的的．同时，教师自制教具的过程是教师创造性使用物品的过程，这是培养学生创造性很好的素材，所以教具的制作应该简单，学生容易复制．自制教具用生活中常见的物品作为材料，可以很好地激发学生的学生兴趣和动手欲望．同时自制教具的过程就是开发生活中常见物品和废旧材料所蕴含的物理特性的过程，即对物品进行创造性使用的过程，在这一过程中学生的创造性思维得到培养[3]．

参 考 文 献

1郭玉英.物理新课程教学案例研究.北京：高等教育出版社,2008.229

2阎金铎,郭玉英.中学物理教学概论.北京：高等教育出版社,2009.62

3张伟,罗星凯.物理自制教具及其实验的独特教育功能探究.物理教师,1995(6):1～3

单直接，为后面的探究“杠杆的平衡条件”实验留出了较多的时间，教师在45 min内能够完成教学任务；缺点是“简单”的教学完成后，“后遗症”会在很长时间内无法消除，主要表现在学生会产生疑问：“力臂为什么是支点到力的作用线的距离，而不是支点到力的作用点的距离？”“力的大小、方向和作用点能够影响力的作用效果，力臂也能够影响力的作用效果，它是不是力的第四个要素呢？”笔者觉得有了这些问题的遗留，即使学生通过实验探究出了杠杆的平衡条件，也不能说很好地完成教学任务，而且长此这种“约定”式的知识点处理方式会严重影响学生创造性思维的培养．

2多媒体“助产”式

由使用某一工具(如羊角锤)的经验为背景提出问题：

(1)手作用在不同位置，要达到相同的作用效果，力的大小一样么？

(2)如果位置相同，要达到相同的效果，如果力的方向不同，那么力的大小一样么？先让学生得出初步的结论：支点到作用点的距离相同，要达到相同的效果，力的方向不同时力的大小不一样，也就是支点到力的作用点的距离不是力臂．最后利用动画让学生体会力臂是支点到力的作用线的距离．

此设计有一定的问题情境，能够利用学生的前概念引起新的思考，进而为“力臂”的引出做好铺垫，多媒体的介入也大大提高了课堂效率；缺点是学生只凭借前概念回答问题，而学生的前概念是否正确，对教师所选工具是否熟知等都会影响结论的得出，若初步的结论是模糊的，就无法提出新问题，即不能产生引出“力臂”这个新概念的期望，再者多媒体展示力臂的画图，无法完全向学生展示如何画出“垂直”的过程．

3情境示范式

下面是一段教学实录：

图1　简易杠杆的平衡状态

师：这里有一根用装修剩下的PVC管制作的简易杠杆．现在它处于静止状态，我们把这种状态叫做杠杆的平衡状态(图1)，现在在左端挂上一个重物，杠杆的平衡被打破了，要想让杠杆重新平衡，我应该怎么办？

生：在右端也挂上一个物体．

师：也就是在另一端也施加一个力的作用．为了能知道右端所施加力的大小我用弹簧测力计拉一下(图2)．同学们仔细观察，我在靠近固定点的位置A施加拉力，当杠杆平衡时，拉力的大小是2 N；我再从远离固定点的位置B点拉一下，当杠杆平衡时拉力为1 N(图3)．这说明什么呢？

图2　杠杆左端挂重物，右端用弹簧测力计测拉力　　　图3　改变弹簧测力计的位置，测拉力值

生：力的作用点能够影响杠杆的平衡，当力的作用点离着固定点越远的时候用的力越小．

师：很好，同学们再看，我在同一个点施加力的作用，第一次拉，拉力为1 N，第二次(方向改变)拉时，力却是2 N，这又是为什么呢？(图4)

图4　同一施力点，改变力的方向，测拉力值

生：力的方向不同．

生：这说明杠杆的平衡还和力的方向有关系．

师：而图4与图2中力的作用点不同，力的方向也不同，但当杠杆平衡时，它们的大小却是相同的，这是为什么呢？

(略停顿)

图5　引入力臂的概念

当时看到该设计，感觉它是“力臂”教学的完美之作，但当观看了前面提到江苏省的那位教师的教学视频后，笔者又有了新的想法．下面来看看他对本节课的处理.

图6　“力臂”教学流程图

教学流程如图6所示[1]，在图中我们可以发现他打破常规，另辟蹊径，把力臂概念的建立放在了杠杆平衡条件的初探和再探的后面，也可以说力臂概念的建立和杠杆平衡条件的探究是同时进行的．笔者通过视频看到一个概念生成的自然性，那种“水到渠成”更符合事物的发展规律．笔者从以下两方面谈谈对本设计的理解.

首先，我国古代劳动人民在很早就已经开始使用杠杆工具进行劳作，关于杠杆的工作原理，在战国时代的墨家就曾经总结出 “衡木：加重于其一旁，必锤——重相若也”的规律．而最早提出杠杆原理的阿基米德也是把杠杆实际应用中的一些经验知识当作“公理”，然后从这些公理出发，运用几何学通过严密的逻辑论证，得出了杠杆原理．这些都告诉我们杠杆原理被证明之前人们早就能够使用杠杆了，也就是力臂概念的得出是有一个过程的，它是人们在经历了对杠杆使用过程的观察或积累阶段，在设置问题、实验探究、逻辑思维，最终抽象出来的一个物理模型．不应直接把构成教学目标的有关概念和认知策略告诉学生，取而代之的是教师创设一种智力和社会交往的环境，让学生通过探究发现有利于开展这种探索的学科内容要素和认知策略[2]．所以将“力臂”概念的建立与原理探究的过程并行的处理方式更能符合知识的发生、发展过程．

其次，物理规律应是一种普遍存在的真理，它的获得需要探究者经历自身主动的探究，运用科学的方法发现问题、解决问题、总结规律的过程．而事实告诉我们这个过程不是一帆风顺的，科学规律的得出不可能是通过一次证明就能完成的，可能要经过反复的多次证实或证伪才能够完成．本设计中他以“用弹簧测力计称象”创设探究背景，提出探究问题；通过模拟背景事件进行探究，形成杠杆平衡条件的初步结论；再通过实验论证、评估，明确力臂，同时归纳得出杠杆的平衡条件．这个过程再现了科学规律得出过程的反复性，同时也充分调动了学生探究学习的主动性，使学生真正自主的探究，而不是被牵着鼻子按照教师设计好的环节一环一环的“表演”[2]．实验探究完毕，学生同时收获力臂的概念和杠杆的平衡条件两个知识的，既掌握了重点知识，又突破了难点内容，课堂气氛在此达到了高潮，这种处理方式更符合科学探究规律．

1许邦正．探究杠杆平衡条件．凤凰教育网初中物理教学研究教学设计，2009

2彭前程．初中物理探究教学的理论与实践．北京：人民教育出版社，2010.7

收稿日期：(2015-01-19)