以问启思 情智共进——谈苏科版“杠杆”教学过程中的问题策略

■姜栋强

教学设计

“杠杆”在苏科版《物理》教学内容中是一节承上启下的课，在这节课的教学过程中，我们不仅需要依托以前所学的力学知识开启学生对简单机械的认知，还需要引领学生的思维变迁，为后续的功、能、功率的学习打下思维基础。为此，笔者在此通过问题和问题链的形式，引领学生突破思维瓶颈。

一、以问激趣，开启思维之旅

兴趣是第一要素。在课堂一开始，为充分激发学生的兴趣，笔者为学生准备了丰富的工具。如图1所示，让学生用这些工具试着把图钉拔出，并通过以下问题激发学生兴趣，激励学生参与。

图1

问题1：你能徒手把这枚图钉拔出来吗？

学生迫不及待地想徒手把这枚图钉拔出来，在碰壁以后，又异口同声地回答“不能”。此时的参与兴趣已经被调动起来了。

问题2：你能用桌面上的这些器材把这枚图钉拔出来吗？

部分活跃的男生大声喊出“能”，并跃跃欲试。此时的参与度再次被提升，几乎将学生的兴奋度调至最高。

问题3：我们一起来比一比，看看哪一组的方法多，再比一比哪一组的方法最巧妙、便捷，然后再派学生上来展示。

这一个问题的出现一方面平抑部分学生过度的兴奋度，另一方面也将学生的兴奋点转移到对问题的思维中。学生思考的不仅是将图钉拔出，还要运用更多的方法拔出来，并思考哪种更简便、实用。

这一环节的3个问题能充分激发学生的兴趣，步步深入，还能此起彼伏，将兴趣慢慢引导到思维深处，为后续活动开展和思维深入奠定了基础。

二、以追启辨，开启思辨之旅

体验是为了建构学生对杠杆的初步认知，而为了让学生对杠杆有更深的认知，我们需要对此进行追问，问题将成为启发学生思维的纽带。

问题1：通过刚才拔图钉的过程，你发现了这些工具本身都有哪些共同的特点？学生回答：硬的、长的、直的。针对这些回答，我们可以以追问的形式来激发学生思辨。

追问1：都是直的吗？

生：不一定。

追问2：都一定很长吗？

生：不一定。

追问3：但是，这些工具肯定都具有什么特征？

生齐声：硬的。

师：所以我们可以将刚才的这些特点，用“硬棒”来描述。（画一个硬棒，为了研究方便我们把它画成直的，如图2所示。）

图2

问题2：这些硬棒在拔钉子的过程中都是怎么运动的？

生1：转动。

生2：画圆。（一边说一边比画着。）

追问1：转动时，是绕什么转动的？再试一下。

生：绕一个点在转动。

追问2：这个点动不动？

生：这点不动的。

追问3：这个棒的转动是否需要力的作用？

生：需要一个力施加在这个工具上才能转动。

追问4：转动的过程中有没有力在阻碍这根棒的转动？

生：有。

追问5：这两个力的作用效果相同吗？各具有什么特点？

生：不同。它们使这根硬棒向不同方向转动。

学生的思维随着教师的不断追问，开启了自相碰撞。比如，这些工具到底是不是直的？到底是怎么转动的？这些思辨的问题让学生的思维发散得更开，让我们所需要解决的问题也豁然开朗。在追问的过程中，教师顺应着学生的回答生成相应的概念，即“在力的作用下绕一固定点转动的硬棒称之为杠杆”，其中支点、动力、阻力这三要素也一目了然，而教师也在相应的区域板书新的内容，如图3所示。

图3

三、以动制静，桥接思维盲点

力臂概念的理解在本节教学中是一个难点。虽然在苏科版等多个教材中，力臂的引入是直接给出的，然而力臂的存在价值及其物理意义却是不可忽略的。但是，鉴于课堂时间的限制，我们在力臂的诠释过程中又不能花费太多的时间。因此，笔者采用实验与问题相协调的方式，同步推进，以此桥接学生的思维盲点，让学生明白有这么一个物理量，在今天的学习过程中，有其特定的价值与意义，并为后续的学习奠定基础。

演示1：如图4所示，在力F1的作用下，杠杆处于静止状态，并告知学生，当杠杆处于静止或者匀速摆动状态时，我们称杠杆处于平衡状态。

演示2：水平向右移动处于A位置的弹簧测力计，移至B位置时，发现F1变小了。

图4

问题1：哪个物理量的改变导致F1变小的？

生：支点到动力作用点的距离发生改变而引起的。（学生一边比画，一边回答。）

问题2：很好，同学们观察得很仔细。我再试一次，你还发现了什么？（教师边提问，边将弹簧测力计移到如图5所示的位置。）

图5

生：此时支点到动力作用点的距离没有发生改变，但是F1的大小却发生了改变。

问题3：这现象又说明了什么？

生：不是“支点到动力作用点的距离”发生改变而影响F1的改变的。

此时，教师无须再花太多的时间去让学生思考具体是哪一物理量在影响F1的改变，而是让学生深刻感受到，这里存在一个物理量影响着F1的改变，对杠杆的平衡有着一定的影响，其意义与价值已经成为学生的共识。此时我们只需要将弹簧测力计再次旋转至图6所示的位置，发现F1的大小再次和图5所示一样。此时教师就可以直接追问学生：你们发现，这里是不是有一个物理量才是真正影响F1大小的？它不变，F1就不变。在得到学生一致认可后，可以再告知学生什么是力臂。教师为此在板书上画出动力臂和阻力臂，如图7所示。

图6

图7

四、以练促思，开启探究之旅

探究杠杆平衡条件是本节课的重点和难点。在开展探究性学习的过程中，学生参与探究的积极性不仅来自表象丰富多彩的实验活动和体验，还来自深入其中的思维之旅。在实验体验过程中发现，融合问题来精准启思的对话，将深入激发学生的探究兴趣和激情，为深入有效的探究提供无穷动力。笔者在这个环节采用“练、问”结合的方法，以此开启探究之旅。

1.以练促思，吃透基本概念。

练习：如图8所示，请你作出杠杆AB所受到的阻力和动力臂。

本题的练习从多个角度考查学生对杠杆五要素的理解。如力臂，此图中它可以明显区分“支点到力的作用线的距离”和“支点到力的作用点的距离”，学生通过作图和对比，进一步理解力臂的概念。而作出阻力，也是本题的一个易错点，凸显了阻力和动力的作用点都是作用在杠杆上的。

图8

2.实验再现，开发探究思维。

教师将如图4、5的实验再次呈现给学生，并结合以下问题开启学生对实验细节的再次思考。

问题1：弹簧测力计从A点移到B点，此时杠杆仍然平衡吗？

问题2：弹簧测力计从A点移到B点，弹簧测力计示数F1变小，你觉得是什么原因引起F1变化的？

问题3：弹簧测力计由图4所示的位置旋转到图6所示的位置，此时F1再次发生变化，你觉得是什么原因？

问题4：由图4到图5，再到图6，大家再仔细对比一下弹簧测力计F1的变化情况，你觉得要保持杠杆平衡，我们需要涉及哪些物理量？请你猜想，这些物理量之间应该满足什么条件？你准备怎么探究杠杆平衡条件？

教师将演示实验再次呈现给学生，并放慢实验变化的过程，通过问题开拓学生的思维深度，引领学生通过观察与对比、分析与思考，明确探究的方向，锁定探究的策略。而教师则是将探究的细节作为信息呈现给学生，让学生注意探究的细节，并进行实验探究。等实验数据收集齐全后，再引导学生生成 F1·L1=F2·L2，并在图6的基础上生成如图9所示的板书。

图9

3.细节深究，重温实验操作。

在学生实验结论得出以后，我们还需要学生再结合整个实验操作的细节，分析实验细节操作的原因，启发学生结合已有知识与技能，“知其然，更知其所以然”。而整个思考剖析过程，我们还是要还给学生的，让学生结合已有的知识储备，结合问题的方向，一一剖析实验细节。

问题1：杠杆处于如图10所示的位置静止，杠杆此时是平衡状态吗？

图10

问题2：此时杠杆的重心偏向哪里？

问题3：如果进行实验探究，在这个杠杆两端分别挂钩码、拉弹簧测力计，你觉得有几个力要让杠杆转动？

问题4：为此，你觉得该怎样避免杠杆自重对实验的影响呢？

问题5：在每次实验中，都要用弹簧测力计拉动杠杆，使杠杆重新处于水平位置平衡，你觉得这样做又是为什么？实验测量中能否再旋转平衡螺母？

这些问题配合适当的实验细节再现，让学生重温细节操作的关键所在，真正通过问题再次提升学生实验设计和分析的能力。对于学习能力较强的班级，我们可以直接呈现以下三个问题，让学生通过小组交流、讨论来达成。

问题1：实验时，先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这是为什么？

问题2：在每次实验中，都要用弹簧测力计拉动杠杆，使杠杆重新处于水平位置平衡，这样做又是为什么？实验测量中能否再旋转平衡螺母？

问题3：完成第一次实验数据采集后，你能否根据这组数据得出实验结论？为什么？

在此教学过程中，我们结合教学内容，通过问题引领、实验体验等形式，将学生的学习兴趣和思维动力引领到教学活动之中，让学生因为体验而深入其中，因为问题而有的放矢，因为对比和总结而豁然开朗，以此达成情与智的并驾齐驱，而学生的核心素养也在活动参与中得到实实在在地提升。