综合实践活动教学的尝试与思考——“杆秤制作”案例分析①

(南京信息工程大学附属中学，江苏 南京 210044)

综合实践活动教学的尝试与思考
——“杆秤制作”案例分析①

张兴安

(南京信息工程大学附属中学，江苏 南京 210044)

在综合实践活动教学中，教师要做好活动动员、活动过程中的难点指导和活动评价这三项工作，这对于培养学生学习兴趣和探究能力起着非常重要的作用。笔者以“杆秤制作”教学为例，阐述自己的尝试与思考。

综合实践活动；杆秤制作；案例分析

1 背景

图1

在一次初三“简单机械和功”的复习课上，笔者在讲解一道关于杆秤的例题时(如图1)发现：学生虽然学习了杠杆的平衡条件，可是在面对这道题目时，很多学生很难想到应该用什么原理解答。于是笔者要求学生课后利用学过的知识自己动手制作一个杆秤，以备第二天在课堂上进行交流讨论。

2 活动前的动员

2.1 问题的讨论

在课堂上，笔者先给学生展示了一些关于杆秤的图片和视频，学生大致了解了杆秤的结构、组成等。接下来笔者要求学生分小组讨论如下两个问题：(1)如何选择器材？(2)如何准确地标出秤杆上的刻度？并且要求在讨论后，每个小组派出一名代表汇报本组讨论的结果。

各个小组的汇报情况如下：(1)关于器材的选择，学生基本上都能做到侧重于利用身边的生活物品进行简单的改造或者废物利用。比如制作秤盘的主要材料是利用塑料杯盖、一次性塑料杯、蚊香盘、小塑料盒等，秤杆主要是利用家里吃饭用的筷子、小木棍等，秤砣主要是利用质量较大的螺栓、螺帽等。(2)关于如何准确标出秤杆上的刻度，学生所用方法概括起来有两种，即“理论计算法”和“实验法”。理论计算法就是将被测重物和秤盘对秤杆的拉力视为动力F1，秤盘悬挂点到提纽的距离视为动力臂L1，将秤砣对秤杆的拉力视为阻力F2，利用杠杆的平衡条件F1L1=F2L2，求出不同的物重条件下的阻力臂L2,然后在秤杆对应的位置标出相应的刻度。实验法的思路就是利用标准质量的物体(如实验室的砝码)分别放在杆秤的秤盘里，调节秤砣的位置，直到秤杆在水平位置平衡时为止，并且在秤砣所在的相应位置按照对应砝码的质量，标出刻度。

笔者在听取了学生的讨论后，并没有直接对学生的想法给予评判，只是鼓励他们大胆地对两种方法进行尝试，看看标出来的刻度是否一致，并且思考其中产生偏差的原因。

评析：如何标定秤杆上的刻度是本次活动的一个难点，也是关系到产品制作能否成功的关键。教师在课题动员过程中提出问题，让学生结合所学过的物理知识和方法，充分思考讨论各自的想法。这一过程首先激发了学生对相关问题的思考，同时也是暴露学生思考过程中存在问题的好机会，为教师下一步在学生的课题实施过程中进行指导提供了参考。教师在讨论结束的时候，没有针对学生的讨论结果直接给出评判，只是鼓励他们将自己的想法付诸实施，并且对两种方案标出的刻度进行比较，这样也为学生在活动中自主发现、思考和解决问题提供了一个很好的机会。

2.2 成立活动小组

笔者在组建活动小组之前提出了要求：(1)小组内全员参与，每一个人都要有相应的任务；(2)在活动过程中定刻度时,理论法和实验法要由不同的人完成；(3)每个小组要有专人负责课外查找关于杆秤的资料，供大家了解杆秤的相关知识；(4)每个小组要有一个小组长，负责小组内的协调，并且在课题结束时代表本组做汇报。每个小组人数不得超过6个人，并且在组成小组的时候就要把每个人的任务明确下来。

学生听了笔者提出的这些要求之后，开始自己组建活动小组。他们在组建过程中，基本上都能考虑到本组内要确保一个理论分析能力强的、动手能力强的、网络能力高的以及协调组织能力强的同学等等。

评析：物理综合实践活动是一种基于物理知识和科学方法的项目学习活动，整个活动需要小组内全员协作完成。初中阶段的学生在自发进行小组组建的时候，往往会有盲目性，如果单纯根据各自之间的人际关系组建小组，可能会导致某一方面能力过强或过弱的学生集中到一起，不利于活动的有效开展。教师首先给出任务要求，学生在组建小组的时候也就有了参考依据。这样不仅有利于每个小组在人员组成上的优化，同时也体现了教师对学生的尊重。

3 学生在活动实施过程中遇到的困难和问题的解决

3.1 在标定零刻度位置时，秤杆无法平衡

在标定秤杆上的零刻度位置时，学生的想法是先不在秤盘内放置重物，调节秤砣的位置使秤杆在水平位置平衡，则此时秤砣的悬挂位置就是零刻度的位置。可是在具体操作时，学生发现在不放置重物的情况下悬挂秤盘的一端总是上翘无法平衡，进而导致无法标出零刻度。

学生的解决方案为：(1)将提纽适当向远离秤盘的方向移动。(2)采用“配重法”即增加秤盘的质量，在秤盘上三个对称位置固定三个质量较大的金属螺母(如图2)。

图2

图3

3.2 运用理论计算法和实验法确定的刻度偏差过大

在课题实施期间，六个小组负责定刻度的学生拿着他们的产品到办公室来向笔者展示，并利用砝码进行验证(如图3)，发现用实验法定出的刻度与砝码的质量比较吻合，而通过“理论计算法”标出来的刻度偏差较大。当问他们是如何计算的，有三个学生的思路就是将秤盘和被测物体的总重力看作是动力F1，将秤盘悬挂点到提纽的距离视为L1，将秤砣重力看作是阻力F2进行计算。但是另外两个学生意识到还要考虑秤杆重力的影响，可是，学生不会计算这种在三个力矩下平衡的问题。笔者带着这几个学生(都是学习能力较强的)到实验室，指导他们利用课堂上探究杠杆平衡条件的方式，自行探究杠杆在多个力矩作用下的平衡条件。大约三天后有其中两个学生给笔者看了他们重新计算的结果，并且证明出了秤杆上的刻度应该是均匀的，回去之后重新进行计算，标定杆秤的刻度，虽然重新标定的刻度并非绝对完美，但是相对原先的结果，偏差明显减小了很多。

评析：学生在面对第一个问题时，通过结合课堂所学的知识进行定性分析，不仅找到了有效解决问题的方法，而且还加深了对所学知识的理解。在面对第二个问题时，教师并未急于给出问题的答案，而是让学生在讨论中自己发现问题的根源，进而认识到所学知识的局限性，由此激发了学生进一步学习的热情。接下来教师仅仅为学生提供器材，引导学生利用课堂上学过的方法去探索新知识，进而解决新问题。通过这个环节，学生经历了一个完整的、真正意义上的自主探究过程，他们不仅体验到了成功的喜悦，而且也切实提升了自身的能力。

4 活动评价

4.1 评价细则的制定

为了对学生的活动进行评价并更好地促进学生发展，笔者在和教研组内其他教师研讨的基础上，编制这次活动评价的细则(如表1)。

表1 活动评价细则

4.2 评价的实施

活动的评委由三位物理教师和全体学生共同担任。首先由每个小组的组长代表本组制作PPT课件，将本组的整个活动过程向大家进行介绍，同时展示各自产品的性能和误差大小。全体学生以活动小组为单位进行讨论，并以上述评价细则为标准，对每一个产品进行排序打分；参评教师则是依据评分细则独立地对每个产品排序打分。最后将每个参评教师和活动小组打出的分数相加就是每个产品的最终得分。另外，每个参评教师和小组都要对各个产品排序打分高低的原因给出文字说明，并反馈给各个小组的同学。

评析：为了使学生能够获得更大的进步，不能简单地给出一个分数，本次活动与以往的评价相比有了如下一些改进：首先，评价过程改变了过去教学中由教师单方面评价的局面，学生不仅是活动的参与者，同时也是评价者。这样不仅可以调动学生参与活动的积极性，同时也可以让学生在评价别人的同时反思自己的优点和不足，更加有利于学生的进步；其次，评价内容更加全面，不仅仅包括相关物理知识、技能的运用，同时也包括对学生的综合素养的考查。例如产品的美观程度的考核使学生认识到在关注产品的精确度的时候，也要使产品给人以美的享受；再者，本次评价不仅鼓励竞争，同时也鼓励合作共赢，并且要尊重他人的劳动成果，例如对“知识产权”项目的考查实质就是鼓励学生要学会合作，合作双方都可以在共同的研究中获益，通过这一项目的评价也培养了学生尊重他人知识产权的意识。

5 结语

通过此次的活动，学生将自己课堂上所学的物理知识、方法运用进来，经历了常规物理课堂教学无法经历的完整的自主合作探究过程，在这个过程中学生不仅仅重温了所学知识，学到了解决物理问题的方法，同时经过与他人合作也培养了合作意识。另外在网络查找过程中，学生了解了我国杆秤发展的历史和制作方法，人文精神和民族自豪感也得到了提升。

①本文系南京市十三五规划课题“建构‘初中物理综合实践活动’有效教学体系的实践研究”(课题编号：L/2016/066)的阶段性成果之一。