智慧教学，价值所在——浅析苏科版“杠杆”教学过程中的几个注意点，本文主要内容关键词为：几个论文,杠杆论文,过程中论文,智慧论文,价值论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
杠杆的学习是初中物理力学学习的一个过渡内容，学生在初步认知力这个物理量以后，对常见的力的大小、方向、作用点都有一个初步的认识，并能用牛顿第一定律理解常见的力与运动的关系，而杠杆则是在原有力学的基础上，在二力平衡的理解上，进一步研究杠杆平衡问题，为学生后阶段更深一步的物理学习打下了基础。而在我们本课题的教与学过程中，有几个细节在教学过程中是要注意的。这些细节不仅关注到物理本身的学习和相关知识的价值，还直接影响到学生正确思维方式的养成，科学研究态度的培养，更有助于学生的可持续发展。 一、力臂概念引入应注意物理意义的教学 力臂概念的引入是一个重点，更是一个难点，而在初中物理的多个教材中，都有意识的避开力臂的物理意义，都是通过文字直接给出的。而在学生的学习过程中，每个物理量的引入都有其物理意义，力臂的引入更是如此。因此，在这个环节中，我们要注重两点，第一是认识力臂，第二是感受力臂的重要性。在这两个问题解决后，教师原先预设的画力臂就不再是本处教学的难点。在具体的教学过程中，我们可以进行如下活动，以达到良好的教学效果。
按照苏科版的活动预设，学生在拔图钉的活动中，已经认识到支点、动力、阻力这3个要素。接下来可以引入一个趣味性的动画，如图1所示，请学生思考，这个叔叔该怎么才可以把这只大象翘起来，学生思考并分析，会有很多学生想到让这个叔叔离支点远点，或者让大象离支点近一点，而这时我们就可以提示道：“看来有一个物理量在影响着杠杆的转动效果？想一起认识它吗？”学生被教师这个启发式提问吸引住了，不仅思考这个物理量是什么，还对这个物理量产生了好奇和兴趣，并初步感受到这个物理量的重要。接下来，教师就可以在学生感动好奇时，拿出如图2的器材，通过实验来模拟翘翘板，看看到底是哪个物理量在影响着杠杆的转动效果，并进行以下几步的操作。
（1）让弹簧测力计处在如图所示的A位置，此时弹簧测力计显示
，要保持杠杆仍然水平位置静止，即拉力效果一样，这时弹簧测力计由A位置移至B位置，我们却发现弹簧测力计示数变小为
，这时为什么变小呢？此时学生会大胆的猜想可能是因为作用点的位置发生了改变？也有学生会想到支点到力的作用点的距离发生了改变。 （2）此时教师顺应学生的猜想，如果此时将挂在B处的弹簧测力计顺时针旋转一定角度后，是弹簧测力计再次变大为
，如下页图4所示，在这个时候再引导学生问，此时弹簧测力计示数变大的原因是什么？学生很快回答是方向发生了改变。这时教师再次将弹簧测力计逆时针旋转至下页图5的位置，这时发现弹簧测力计示数仍然为
，在这个力的作用下，效果不变，但是力的大小和作用点是不变的而方向是不一样的，那么这是什么原因导致两个方向不一样，其他都一样的两个力的效果一样呢？此时学生陷入困惑中，学生开始深入思考和猜想之中。
（3）学生在思考和交流的过程中，教师在黑板中把图4和图5画出来，此时学生对比两幅图，或者把图4和图5组合成一幅图供学生思考。学生充分思考刚才的实验情景，结合图形，学生会发现弹簧测力计示数一样可能是因为拉力和杠杆的水平夹角是一样的。也有学生会进一步想到支点到力的作用线的距离相等。如果学生想到角度以后却想不出支点到力的作用线的距离相等的话，此时我们还可以把这两个距离分别画出来，如图6和图7所示，引导学生思考拉力和杠杆的水平夹角相等会直接导致支点到力的作用线的距离是相等的。
到这个时候，学生基本发现，在影响杠杆转动效果时，有一个物理量是直接影响杠杆的转动效果的，因此这个物理量对我们后阶段研究杠杆这类问题很有价值，我们有必要学习和研究它，引出物理量“力臂”。而对这个力臂概念的理解，学生在教师的启发式提问和演示过程中，已经发现它并不是支点到力的作用点的距离，而是支点到力的作用线的距离。这个问题的解决，也让学生明白如何作力臂，教师原本预设的教学重点和难点在无形之中得到突破。 通过这种方式导入力臂，学生不仅理解了力臂的定义，还理解力臂的价值和意义。其作用不仅体现在物理知识的认知，还在于物理价值的传输，更有效地培养了学生的物理思维能力，是学生可持续发展的指南针。 二、平衡条件的探究应注意数据素养的培养 杠杆平衡条件的探究是《义务教育物理课程标准（2011年版）》中明确规定的学生分组实验。这个实验的分组探究，能有效地提升每个学生的探究意识和探究能力，注重每个实验环节对学生原有实验技能的巩固训练和有效提升。在提升学生探究能力的过程中，同时注重学生实验操作技能的分析。因此，在整个杠杆平衡条件的探究过程中，我们也要同样注意以下两个环节。 1.实验过程的设计与分析 如果教师在第1课时中，按照上文那样去引入力臂这一物理量，那么在杠杆平衡条件的探究过程中，学生会顺其自然的从杠杆的五因素去猜想与假设的，而探究实验过程的设计与分析却成了学生能力提升和拓展的真正价值取向之一。学生在这个环节中，要侧重思考以下几个问题。 （1）探究杠杆平衡前，我们要不要考虑杠杆自身重力，这个重力对杠杆平衡有没有影响？如果没有，请说出没有影响的原因，如果有，请思考如何排除杠杆自重对实验的影响。 （2）学生已经知道什么是杠杆平衡，即杠杆处于静止或匀速转动的过程称之为杠杆平衡。在研究杠杆平衡的过程中，是让杠杆处于静止的平衡状态还是匀速转动时的平衡状态，为什么？如果选择其中一种平衡状态，为了实验方便，在探究的过程中还有什么要求，具体怎么操作。 （3）实验过程中，如何采集数据验证我们的猜想，对实验数据有什么样的要求，对书本的实验表格有什么需要改进或完善的地方。 这个过程中的3个问题，可以根据学生原有知识基础和实验技能水平进行引入，如果基础较好，可以让学生在分组交流讨论的过程中，引发学生对实验细节的自我分析和解剖，在教师的引导和小组分析交流的情况下，自发的考虑这些问题。对于基础一般的学生，我们要引导学生去思考，去分析，启发式创设问题来激发学生的思维，最终解决这些问题。在这些问题中，学生能自主建构出排除杠杆自重的影响方法和测量力臂的简便方法，以及采用多次测量来排除实验结果的偶然性。这样，我们就非常顺利地达成了物理建构教学过程中的同化和顺应。 2.实验数据的分析与归纳 初中物理教学过程中，我们要潜意识的培养学生在数据采集、数据转化、数据分析、归纳总结等多个方面的能力，本实验中这些能力都有适度的训练和提升。 （1）数据采集能力。在这个探究活动中，动力、动力臂、阻力、阻力臂的信息采集，都是对学生数据采集能力的训练与提升。如图8所示的实验中，学生测量的动力是弹簧测力计的示数，而阻力却是钩码的重力，我们需要把钩码中标注的质量转化成重力，而且还要引导学生思考，阻力是否就是重力？阻力为什么等于重力。在力臂的测量过程中，我们在前面实验设计时就引导学生思考如何测量力臂更方便。在实验的过程中，再次让学生感受到数据采集过程中，我们要尽可能采用更严谨、更科学的方法来采集，以减小测量过程中的误差。
（2）数据转化能力。本实验中，数据转化能力要求并不是很高，就是让学生将收集的数据转化到表格之中，而且苏科版中，把表格都呈现了出来，对数据的转化再次降低难度，在此可以引导学生思考如何设计表格。因为本活动中，测量的数据较多，次数也较多，对学生设计表格的严密性、完整性提出了一定的要求，这也是数据转化能力的一部分。 （3）数据分析能力。在这个活动中，学生对已有数据的分析要结合学生原有的实验猜想和数据来分析，教师在提出如何让如图1所示的叔叔把大象翘起来的提问中，学生就想到多种方法，而无论是哪种方法，其实本质就是在改变力和力臂的乘积，这个猜想帮助学生分析现有的数据，分析力臂和力乘积之间的可能存在的某种关系。如果有些学生发现数据满足
+
=
+
，我们也可以引导学生通过对数据单位的分析获知，不同单位相加是没有物理意义的，进一步肯定力和力臂的乘积确实有一定的关系，从而再去完善表格，在表格中再添加两列即
·
和
·
，并注上复合单位。这里在训练学生分析数据能力的同时，也引导学生在实验探究过程中，及时准确地对实验环节进行调整与完善。
把这一系列的采集、转化、分析、归纳真正还给学生，给学生充分的时间去完成相关环节，让学生在自己的思维空间中得到最大的发挥和提升，教师则是辅助性的点拨、引导学生的思维，让学生的思维价值得以理想的实现。 三、平衡条件的应用应注意创新能力的提升 初中物理教学的最终目的是提升学生的综合科学素养，而科学素养就包括学生应用物理知识，解决物理实际问题的能力。在本课的教学过程中，我们第三个教学目标就是提升学生对杠杆平衡条件的应用能力。实际应用能力并不仅仅是学生的解题能力，还包括学生对知识与实际生活的迁移能力，对实际问题的分析解决能力，解决问题的方法积累和变通能力，而这些能力的应用完全可以通过课堂来提升。 1.知识与生活的迁移 迁移包括知识迁移到实际生活之中，也包括实际生活中的例子迁移到知识之中。在杠杆中的迁移，我们可以从杠杆平衡条件，迁移到杠杆的分类、杠杆平衡条件的计算等。 （1）杠杆分类。结合学生的原有知识与基础，学生能够结合杠杆平衡条件对生活中常见的杠杆进行分类，如钓鱼竿、镊子、手推车、托盘天平等。这些常见的杠杆，学生能通过找支点，作力臂的方法先比较力臂的长短，再判断省力情况。对于那些很难找出支点，很难作出力臂的机械，可以引导学生通过生活经验、操作体验来判断它们的分类，并进一步研究其支点等五元素。比如学生对人体杠杆的分类，我们可以引导学生做如下页图9的两个活动，让学生通过实验来感受直接提铅球和哑铃时所花的力和做如图9所示运动时所需力的大小，从体验中获知费力还是省力。再进一步通过视频动画对两次运动情况进行分析，获知其中五要素的情况，结果如图9所示。这里的迁移就是用平衡条件和实际生活的相互迁移，即物理到生活，生活再到物理的过程。
（2）动态变化。省力和费力并不是一概而论的，在我们使用杠杆的过程中，随着杠杆的转动，力的大小也会发生相应的变化，结合杠杆特点、几何关系、平衡条件分析出力的变化，此处就把实物、物理知识和几何知识相互迁移到一起，迁移能力也得到提升。比如，如图10所示，小明挑着一个物体赶路，感觉肩膀上承受的力太大，你帮他想个办法，如何减少小明肩膀上受到的压力？为什么？本题的答案是多样的，而原理却始终在考查学生对五要素之间变化的分析。是一道实际生活中的问题，也是一道动态类的力学分析题，让学生掌握了分析动态类问题的出发点和一般思维方法。在实际的教学中，我们还可以延伸到下面一道典型的题目。 如图11所示，一个轻质杠杆可绕轴O转动，在直杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个动力F，将直杆从右下位置慢慢抬起到水平位置过程中，在图11（a）～（c）的3幅图中，力F大小的变化情况分别是________、________、________等。
本题就从3种不同的情况来考查学生能否分析转动过程中五要素的变化，并利用杠杆平衡条件灵活解决这类动态类问题，并从3种不同的情况下，体验解决这一类题目的方法。 2.规律的价值提升
杆秤是我国古人应用杠杆平衡条件的最典型的实例，在教学中，我们就从杆秤的体验达到良好的巩固、拓展、提升。我们先从理想模型的题目来引导学生对杆秤的应用。例如，一把杆秤不计自重，如图12所示，提纽到秤钩距离是5 cm，秤砣质量200 g。用来称质量是2 kg的物体，秤砣应离提纽多远，秤杆才平衡？若秤杆长80 cm，则这把秤最大能称量多少kg的物体？本题是巩固学生对杠杆平衡条件的应用，接下来，我们可以继续延伸拓展出去，补充以下一问：若要增大这杆秤的称量范围，你可以采取哪些方法？经过学生的交流和分析，学生充分利用杠杆平衡条件提升学生对杠杆的应用能力，通过学生交流，学生一般可以获得以下几种增大称量范围的方法，结合图12，①缩小OA的长度；②增加OB的长度；③增大秤砣的重；④将O点往A端移动；⑤在O的右侧再添加一个提纽O′。学生通过思考获知这些方法过程已经充分提升了学生的实际分析能力。接下来，我们可以根据现实生活中杆秤的实际情况，来选择性地分析其中的原理，如双提纽问题，双秤砣问题。在应用的过程中学会判断量程的变化、测量值的偏差等等，再让学生联系实际生活中，揭穿不法商贩采用缺斤少两的伎俩。学生在此环节中不仅掌握了应该掌握的知识与技能，还提升了对知识的实际应用能力，更提升了知识本身的应用价值。 3.创新的综合渗透 创新能力的提升并不是靠灵感，而是靠实践。只有实践和钻研了，才能激起创新的灵感火花。因此，我们要在我们的教学过中注重实践活动的开发，注重创新意识在实践中的渗透。实践中不仅要有教师预设好的创新，还要有学生的生成性的创新。在杠杆平衡条件的应用之中，我们也要引导学生和前面所学的知识相结合，充分运用杠杆平衡条件来提升学生对本知识的创新思维。比如，让学生把类似图12的杆秤改装成一把液体密度计？这样一道创新思维题，要求学生把原先的杠杆类计算，设计成一件创新小发明，即改装成一把液体密度计。在教学过程中，我们可以完成下面3步的引导：（1）提出问题。能否把如图12的杆秤改装成液体密度计。（2）分析问题。如何将杆秤中的显示的质量转化成密度。学生会思考，要求得密度就要知道所测液体的质量和体积，而质量的大小本来就可以在杆秤中显示出来。现在设计的关键就在于如何测出被测液体的体积。（3）理论设计。经过思考，学生发现设计的思路转向体积的测量，这样学生就会很快想到用一个带有体积刻度的容器挂在挂钩处。（4）改装设计。为了引导学生设计的严密性和科学性，我们还要提醒学生，密度的零刻度线有什么特殊的物理意义（即容器的自重），能否用函数图像把液体密度和提纽到对应刻度的长度x的关系表示出来，这个函数图像是否过坐标原点，设计好的密度称的刻度是否均匀等。学生的创新能力和意识本身就存在一定的差异性，如果教师在平时的教学过程中注重实践活动的开展和创新意识的渗透，在教学过程中，这个活动不仅充分体现出学科的本位，还渗透了创新意识，提升了学生的综合实践素质。 教学过程的不断思考和研究，是可以不断提升教与学的效能。不仅可以提升学生的应试能力，更能提升学生的综合素质，促进学生的可持续发展。在学生发展的同时，教师的专业素养也得了全面的发展。这个深入研究和实践的过程就是师生教学相长的过程，是智慧教学的真正价值所在。
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智慧教学的价值--浅析苏柯版“杠杆”教学过程中应注意的几个问题_弹簧测力计论文
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