巧妙设计问题让复习课循序渐进—以苏科版“简单机械”的单元复习为例

◎ 江苏省南通市海门区东洲国际学校 殷海军

简单机械是初中物理的一个重要章节，这一章节不仅是力与运动环节的升级，也是能量的新升级。因此，本章节无论是从知识板块，还是从技能维度，都是学生过渡、升级、提升的板块。本节的复习不仅要开启学生的知识与技能之旅，更要开启学生的思维之旅。

一、问题与情境融合，开启思维之旅

问题是思维的起点，在复习课堂上，教师要锁定复习目标及其达成路径，锁定适合学生生长的情境创设，并配套相应的问题及问题链。情境的创设需要给学生一个真实的生活原型，这个原型一方面是为了引导学生通过阅读文本信息、视频信息等获取其中的物理问题，建构一定的物理模型，让学生善于剖析情境中的生活原型，获取物理信息的能力。另一方面，也让学生深刻感受到物理来自于生活，生活中充满着物理知识，从而凸显物理学科的价值，进一步激发学生参与物理学习的内在求知欲，激活物理学科的魅力。

在本章节的复习过程中，笔者播放了火神山、雷神山医院建造的过程，这种惊人的速度背后隐含着中国智慧，也隐含着本章节的重点，即简单机械的综合应用，功、功率、机械效率等相关知识。为了开启学生的思维之旅，笔者在情境播放之后抛出以下问题链来激活学生的思维。

问题1：情境中所提到的建筑，你觉得涉及到哪些知识和我们的物理学习有关，尤其是本章内容？请举例说明。

生：涉及到简单机械，功、功率、机械效率等知识。比如建筑速度之快，就涉及到做功的功率比较高，效率也较高。

问题2：你能从视频中找到哪些简单机械吗？或者简单机械的组合吗？

生：我们看到了大型的塔吊，其中有杠杆，也有滑轮等。

问题3：你能对杠杆的知识进行简单的归纳？比如从分类、工作特点、应用等方面。

生：杠杆可以分成省力杠杆、等臂杠杆、费力杠杆，省力的杠杆在使用的过程中费距离，费力的杠杆在使用的过程中省距离。

问题4：你能说说什么是功、什么是功率、什么是机械效率吗？这三者有什么关系吗？

生1：功是力与力的方向移动距离的乘积，是能量转化的变化量。功率是表示做功快慢的物理量。机械效率是有用功与总功的比值，是表示做功效率的物理量。

生2：功率和机械效率都是用来反馈做功情况的物理量，一个是表示做功的快慢，一个是反馈做功的效率。两者从不同维度反馈做功的效果。

生3：功率和机械效率没有直接的关系，两者表示的是不同的维度。

在这个环节，教师通过情境和问题开启学生的思维之旅，让学生通过自己的回忆思考老师提出的问题，并在同学之间的相互交流、碰撞、融合中达成对基本概念的复习和对比，一定程度上达到基础知识的梳理。对于学生梳理不到位或者欠妥的地方，教师采用两种策略来弥补，一是让学生相互补充、相互完善，教师可以适当地补充一些问题。二是教师可以留点悬念，通过后面的复习来开启学生的进一步思考和探究。让学生通过本章的复习，对这些问题实现润物细无声的突破。

二、问题与项目融合，开启探究之旅

大概念教学倡导单元教学的设计，需要教师站在大单元的立场，引导学生站在整个章节的层面审视本章内容，并把本章的重点、难点分解成若干个项目或者任务，以此带动学生对问题的突破、完善。在突破和完善的过程中促进项目完成，也促进知识与技能、思想与方法的逐一完善，达到良好的复习效果。结合初中物理的核心素养，我们在本节课中，仍然可以关注学生物理观念、科学思维的重点突破，在突破的过程中注重科学探究能力、科学态度与责任这两个维度的素养渗透。笔者将项目与问题融合，让学生自发地开启小组合作式的探究之旅。

总任务：目前，在医院的建造过程中，我们需要将一捆重货物搬上卡车，由于比较重，学生无法直接搬运到卡车上，请你利用所学的简单的机械知识，将这些货物搬运到卡车上。

问题1：说说你准备采用哪个机械来将物体运到卡车上去？并说说你的理由，请小组交流讨论后派代表展示：

小组1：我们采用滑轮或者滑轮组，因为滑轮或滑轮组既可以省力，也可以改变力的方向。

小组2：我们采用杠杆，通过制作一个省力杠杆，使人可以站在地面上，将这一重物轻而易举地提升至卡车上。

小组3：我们采用斜面，斜面本质上就是一个省力的杠杆，由于它取材方便，只需要一块长木板架在卡车与地面之间，然后把货物拉上去，也是非常省力的。

根据学生对这三种简单机械的熟悉程度，很快就会想到用这三种机械进行解题。为了引导学生产生新思考，笔者设计了如下问题。

问题2：如图1，如果建造工地上的卡车高1米，货物重为2000牛，请你对照自己刚才的选择，完成相应的项目研究：

图1

项目1：斜面。如果斜面是光滑的，而且长度是2米，你至少需要花多少牛的力才能将物体拉上去？实际拉的过程中我们需要的力会怎样？为什么？（如图1所示）

项目2：杠杆。让你采用杠杆提升这个货物，老师给你提供一根长为10米的轻质杠杆，将支点设置在离挂物体端2米的地方，你觉得你至少需要花多少牛的力才能将这个物体提升至卡车上。如果不是轻质杠杆，将会导致什么结果？这又是为什么？（如图2所示）

图2

项目3：滑轮。让你采用滑轮或滑轮组来提升货物，老师给你提供如图所示的装置，你准备选用哪种？说说你的理由，如果忽略滑轮自重和摩擦、绳重，你所选的方案将需要花多少牛的力才能将物体提升至卡车上？如果考虑绳重、摩擦和滑轮自重，拉力将会变成什么？为什么？（如图3所示）

图3

结合本节课的实际情境和任务，教师采用问题和问题链的形式，在学生自己想到的简单机械的基础上给学生布置了三个项目，并结合项目给出了具体的数据和问题，让学生带着数据和项目要求进行探究和分析。在探究的过程中，学生需要利用自己已学的知识与技能、方法与规律进行探究。学生此时的学习会将杠杆平衡条件进行再次复习和应用，在计算的基础上达成相应问题的解决。除此之外，项目中还派给学生一个新问题，那就是如何考虑杠杆自重、滑轮自重、摩擦等，结果将会怎么样？这样的问题也将启发学生对额外功的自发思考，一方面会自发地对机械效率进行复习和思考，另一方面也让学生切实感受到额外功的实际存在，感受到机械效率对于机械的重要性。

问题1：结合实际情况，同学们没有发现我们的实际拉力都会以理论拉力大一些？这是为什么？大家交流思考一下。

在这个问题的引领下，学生通过交流、碰撞、融合，自发地总结出以下几点：（1）额外功是客观存在的，是无法避免的。（2）使用机械可以省力或者省距离，但是不能省功，而且使用任何机械都不能省功。（3）因为额外功的存在，在实际使用机械的过程中，任何机械的机械效率都将小于100%。由此提高机械效率的意识就会润物细无声地渗透给学生。

问题2：结合刚才的计算和分析，我们发现任何机械的机械效率都小于100%，你能结合你所选的项目，谈谈该如何提升这些机械的机械效率吗？

在这个问题的引领下，每个小组都会分析各自小组的机械效率该如何提升。如滑轮组中，学生想到要提升机械效率还可以减轻动滑轮的重和绳重，也可以减少其中的摩擦等。学生在交流和碰撞中几乎都能收集到相应的证据和方法来完成对机械效率提升的分析。

问题3：你能结合刚才的分析，说说提升这些机械效率的基本方法吗？比如减小摩擦、减轻杠杆自重等，它们本质上属于什么方法？

这一问题的抛出，让学生充分锁定了提高机械效率的本质，即在其他条件一定的情况下，减少额外功和增加有用功都可以提高机械效率。

三、问题与总结融合，开启提炼之旅

课堂教学一定要有评价和总结，这个环节是方法与思想的提炼环节，是让学生站在一定的高度学会自我剖析、总结、提升的过程，是量变到质变的关键环节，教师要善于结合所教的内容引导学生自发地总结与提炼知识。

问题1：通过本节课的复习，在实际的应用过程中，刚才的项目都能顺利实施吗？为什么？

本问题旨在引导学生从课堂的书本学习走向实际应用，学生会发现每种方法都存在或多或少的缺点。比如，杠杆要求长度很长，而且还需要在空中架起一个支点；斜面需要的长度也很长，很难找到符合条件的杠杆与斜面。

问题2：各位同学能否结合今天的学习，进一步构建本章的思维导图，理一理简单机械、功、功率、机械效率的关系，看看哪一小组的思维导图最能揭示本质内容。

本问题旨在引导学生站在更高的高度探究问题的本质，让学生发现本章是在理解简单机械的基础上，应用简单机械去做功，而做功有快慢之分、效率高低之分，这两者又是描述做功的两个物理量。

总之，在初中物理课堂中，教师要善于用问题来锁定教学内容，将教学目标逐渐渗透于各个细节之中，促进学生的终身发展。