在探究中尋找物理規(guī)則

【摘 要】本課學(xué)習(xí)旨在培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量技能，懂得物理的測(cè)量規(guī)則，體會(huì)物理測(cè)量的意義，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的養(yǎng)成。教學(xué)設(shè)計(jì)需把握初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的理念和要求，深刻領(lǐng)會(huì)蘇科版物理教材編寫的意圖和特點(diǎn)，精心創(chuàng)設(shè)系列的測(cè)量活動(dòng)，凸顯學(xué)生的探究行為，并以評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)探究；長(zhǎng)度的單位及測(cè)量；教學(xué)設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1005-6009（2017）03-0024-03

【作者簡(jiǎn)介】許幫正，江蘇省無(wú)錫市教育科學(xué)研究院（江蘇無(wú)錫，214001）教研員，正高級(jí)教師，江蘇省特級(jí)教師，全國(guó)優(yōu)秀教師，“江蘇人民教育家培養(yǎng)工程”培養(yǎng)對(duì)象，江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”培養(yǎng)對(duì)象，長(zhǎng)三角初中物理學(xué)科專家，蘇州大學(xué)物理專業(yè)教育碩士研究生導(dǎo)師。

“長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量”是研究運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，且“測(cè)量”應(yīng)是學(xué)生終身必備的技能，是科學(xué)素養(yǎng)?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對(duì)此內(nèi)容的要求是：會(huì)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)估測(cè)長(zhǎng)度和時(shí)間、會(huì)選用適當(dāng)?shù)墓ぞ邷y(cè)量長(zhǎng)度和時(shí)間。其中，“用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度、用表測(cè)量時(shí)間”是課標(biāo)規(guī)定的學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)。教材把課程標(biāo)準(zhǔn)的要求轉(zhuǎn)化為具體的教學(xué)任務(wù)和教學(xué)策略，其結(jié)構(gòu)是十分清晰的（圖1）。

筆者在設(shè)計(jì)本課教學(xué)時(shí)，把握課程標(biāo)準(zhǔn)，領(lǐng)悟編者意圖，構(gòu)建以“探究行為”為核心學(xué)習(xí)行為的初中物理課堂，注意通過(guò)測(cè)量活動(dòng)使學(xué)生掌握技能并形成科學(xué)思維，認(rèn)識(shí)到長(zhǎng)度的測(cè)量不等于刻度尺的使用，測(cè)量是按照一定的規(guī)則對(duì)事物進(jìn)行量化的過(guò)程。具體的教學(xué)實(shí)施過(guò)程如下。

一、課題引入

出示圖2學(xué)校田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)跳遠(yuǎn)、跑步的場(chǎng)景，請(qǐng)學(xué)生回答如何比較“跳得遠(yuǎn)、跑得快”，知道學(xué)校田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)離不開長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量。意識(shí)到測(cè)量就在身邊。

（設(shè)計(jì)意圖：用好學(xué)生身邊的課程資源，從生活走進(jìn)物理。）

二、“長(zhǎng)度的單位及測(cè)量”教學(xué)流程

【活動(dòng)1】比較課桌的長(zhǎng)、寬、高。

（1）目測(cè)課桌長(zhǎng)、寬、高，并比較它們的長(zhǎng)度。

教師小結(jié)：測(cè)量的實(shí)質(zhì)就是比較，有時(shí)候目測(cè)就可以。

（2）不用尺，你如何比較自己的課桌和同學(xué)的課桌，哪個(gè)長(zhǎng)？說(shuō)說(shuō)你的做法。

學(xué)生有采用“拃”作為標(biāo)準(zhǔn)，有采用“書本長(zhǎng)度”作為標(biāo)準(zhǔn)，教師評(píng)價(jià)學(xué)生的估測(cè)方案，肯定他們測(cè)量時(shí)都有尋找“標(biāo)準(zhǔn)”的意識(shí)。

教師找相距較遠(yuǎn)且標(biāo)準(zhǔn)不同的兩位學(xué)生闡述誰(shuí)的桌子更長(zhǎng)，學(xué)生很難回答，再問(wèn)原因所在，意識(shí)到測(cè)量時(shí)“標(biāo)準(zhǔn)”不統(tǒng)一。

教師小結(jié)：測(cè)量的過(guò)程就是比較的過(guò)程，是將待測(cè)的量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過(guò)程?？茖W(xué)的比較方式是先確定一個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)量，物理學(xué)中把公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)量叫作單位。關(guān)于長(zhǎng)度的測(cè)量，人們也一直在尋找著標(biāo)準(zhǔn)。

教師介紹古時(shí)人們采用的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明現(xiàn)在的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)際單位“米”和符號(hào)“m”；出示米尺并結(jié)合手勢(shì)說(shuō)明“米”的大致長(zhǎng)度；通過(guò)實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行單位換算。

【活動(dòng)2】這個(gè)物體有多長(zhǎng)？

先后出示三幅模擬測(cè)量圖（圖3），請(qǐng)學(xué)生讀數(shù)并組織評(píng)價(jià)。

抽取學(xué)生匯報(bào)讀數(shù)情況如下：

甲圖：0.6m；0.7m

乙圖：0.57m；0.58m

丙圖：0.572m；0.573m

教師提問(wèn)：

（1）為什么甲、乙、丙讀數(shù)結(jié)果會(huì)不同？（2）三組結(jié)果中，哪一組數(shù)據(jù)相差最??？

教師小結(jié)：刻度尺的分度值不同，測(cè)量結(jié)果會(huì)不同；分度值越小，測(cè)量結(jié)果越精確。測(cè)量的目的是為了使結(jié)果逼近真實(shí)值，讀數(shù)時(shí)應(yīng)根據(jù)分度值做出估讀。

【活動(dòng)3】練習(xí)使用刻度尺。

這個(gè)活動(dòng)可以分解成以下4個(gè)方面：

（1）明確使用規(guī)范。

①刻度尺的選擇和讀數(shù)規(guī)范：請(qǐng)學(xué)生先觀察供測(cè)量用的刻度尺。思考如下問(wèn)題：是否可以用來(lái)測(cè)量書本寬度？分度值是多少？記錄時(shí)選用什么單位合適？需要估讀到哪一位？

②刻度尺測(cè)量時(shí)的操作規(guī)范：請(qǐng)學(xué)生閱讀書本中的“信息快遞”，向同學(xué)演示測(cè)量物理課本寬度的操作。組織評(píng)估活動(dòng)，明晰操作規(guī)范，尤其是使用有厚度的刻度尺，注意使刻度線緊靠被測(cè)物體。

（2）測(cè)量物理課本的寬度。

請(qǐng)學(xué)生選用毫米刻度尺，按照操作規(guī)范，測(cè)量并記錄3次測(cè)量結(jié)果。教師選擇一組“課本寬度”數(shù)據(jù)填入表1。

教師提問(wèn)：①同一把尺子，三次測(cè)量結(jié)果為什么會(huì)不一樣？②怎樣減小測(cè)量誤差？

教師小結(jié)：每次估計(jì)值不一樣；為減少誤差，需要求平均值。由于書本的寬度是測(cè)量的結(jié)果，所以平均值位數(shù)由刻度尺最小分度值決定。取計(jì)算的平均值“18.47cm”作為最終測(cè)量結(jié)果。

（3）測(cè)量物理課本內(nèi)頁(yè)紙張厚度。

學(xué)生操作：先討論方案，測(cè)量?jī)?nèi)頁(yè)紙張總厚度，計(jì)算每張紙的厚度，最后求平均值。

教師提問(wèn)：①刻度尺直接測(cè)量是否可行？②為盡可能減小誤差，選擇測(cè)量多少?gòu)埡线m？③選擇什么長(zhǎng)度單位？如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？課堂實(shí)際處理結(jié)果如表2（參考數(shù)據(jù)）。

教師小結(jié)：采用合適的方案，可以減小測(cè)量誤差。例如測(cè)量紙張厚度時(shí)我們可以采用“測(cè)多算少”的方法。

（4）進(jìn)一步了解測(cè)量長(zhǎng)度的工具。

介紹圖4中的長(zhǎng)度的測(cè)量工具。

精度最高：螺旋測(cè)微器。

精度高并能實(shí)現(xiàn)特殊測(cè)量：游標(biāo)卡尺。

方便測(cè)量彎曲物體：卷尺。

常用：直尺、三角板。

教師提問(wèn)：①裝窗戶玻璃一般要用分度值為多少的呢？②測(cè)量操場(chǎng)長(zhǎng)度用哪一種，分度值為多少合適呢？

教師小結(jié)：刻度尺的選用要根據(jù)實(shí)際需要而定，例如裁縫一般用分度值為1cm的刻度尺。

教師出示螺旋測(cè)微器（圖5）并請(qǐng)學(xué)生思考：螺旋測(cè)微器的最小分度值可以達(dá)到0.001mm，請(qǐng)想一想，如何才能標(biāo)出這么小的分度值？

教師簡(jiǎn)單介紹螺旋測(cè)微器的原理并指出人類對(duì)測(cè)量工具的改進(jìn)是一種智慧。

（設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)是本課的核心，通過(guò)2組測(cè)量活動(dòng)，在第2組測(cè)量活動(dòng)中設(shè)置了4組具體的測(cè)量任務(wù)，使學(xué)生在探究中知道“用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度”的規(guī)范和技能，會(huì)用刻度尺進(jìn)行常規(guī)測(cè)量和設(shè)計(jì)測(cè)量，了解測(cè)量誤差形成的原因并思考減小誤差的方法，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)需要選擇合適刻度尺的意識(shí)。皮亞杰的“發(fā)生認(rèn)識(shí)論”認(rèn)為，活動(dòng)是認(rèn)識(shí)的源泉，也是思維發(fā)展的基礎(chǔ)，在認(rèn)識(shí)不斷演變建構(gòu)過(guò)程中，主體活動(dòng)是第一性的，是發(fā)展的根本原因。“活動(dòng)”的主體是學(xué)生，“外在的活動(dòng)”是觀察、操作、動(dòng)口，“內(nèi)在的活動(dòng)”是思維。所以在活動(dòng)實(shí)施中以“問(wèn)題”為導(dǎo)向，以問(wèn)題鏈為導(dǎo)引，凸顯學(xué)生的探究行為，促進(jìn)了外在活動(dòng)與內(nèi)在活動(dòng)的融合，同時(shí)注重以評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)習(xí)。）

三、“時(shí)間的單位及測(cè)量”教學(xué)流程

請(qǐng)學(xué)生說(shuō)出事先所知道的時(shí)間單位、符號(hào)及相互間的換算關(guān)系，點(diǎn)明“在國(guó)際單位制中，時(shí)間的單位是秒，符號(hào)：s”。

【活動(dòng)1】觀察“機(jī)械秒表”。

（1）請(qǐng)學(xué)生拿起桌上的機(jī)械秒表，按動(dòng)按鈕，使之啟動(dòng)、暫停和歸零。

（2）看一看大表盤指針轉(zhuǎn)動(dòng)一周所經(jīng)歷的時(shí)間是多少？分度值是多少？

【活動(dòng)2】試一試，測(cè)一測(cè)。

（1）按動(dòng)秒表讀數(shù)；

（2）測(cè)出靜坐時(shí)脈搏跳動(dòng)20次的時(shí)間。

測(cè)量活動(dòng)主要由學(xué)生自行進(jìn)行，教師只在學(xué)生碰到困難時(shí)個(gè)別指導(dǎo)。

（設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)通過(guò)2組具體的測(cè)量活動(dòng)，讓學(xué)生基于生活經(jīng)驗(yàn)，了解時(shí)間單位；在實(shí)踐中了解機(jī)械秒表的使用方法和讀數(shù)規(guī)則。）

【作業(yè)設(shè)計(jì)】

（1）在自己身上找到“尺”和“表”，用來(lái)測(cè)量操場(chǎng)一圈的長(zhǎng)度和行走一圈的時(shí)間。

（2）利用中國(guó)地圖，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單方案，測(cè)量上海到北京的高鐵長(zhǎng)度，看看測(cè)量的誤差。

（設(shè)計(jì)意圖：對(duì)本課所學(xué)技能的遷移，體現(xiàn)從物理走向社會(huì)。）