多質(zhì)疑，巧設(shè)計(jì)，用實(shí)驗(yàn)突破抽象概念教學(xué)的難點(diǎn)

張宏軍

摘要：?jiǎn)栴}意識(shí)、質(zhì)疑能力、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手探究是突破抽象概念教學(xué)難點(diǎn)的有效途徑！本文以以杠桿的平衡條件的教學(xué)為例，巧設(shè)實(shí)驗(yàn)成功突破動(dòng)力和阻力的作用效果引出力臂這一抽象的概念，自然而然的得到杠桿的平衡條件。

關(guān)鍵詞：質(zhì)疑；設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)；杠桿

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-1578（2017）09-0182-01

通過在實(shí)驗(yàn)中去尋找去探究去認(rèn)識(shí)去構(gòu)建自己的知識(shí)！只有自己構(gòu)建才會(huì)成為自己的"知識(shí)"！強(qiáng)行灌輸，被動(dòng)接受帶來(lái)的只是表面的應(yīng)付，結(jié)果只能是不求甚解，不能理解而不能形成能力！在實(shí)際當(dāng)中我們不是經(jīng)常把實(shí)驗(yàn)探究當(dāng)成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，把設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)成實(shí)驗(yàn)的解讀！做實(shí)驗(yàn)也變成了講實(shí)驗(yàn)！下面我以自己的一節(jié)課堂實(shí)錄來(lái)和大家一起交流如何巧設(shè)實(shí)驗(yàn)去突破物理抽象概念的教學(xué)。

1.探究力（動(dòng)力和阻力）的作用效果：

教材使用的裝置是一根中間懸掛在支架上、兩邊分別有一調(diào)節(jié)螺母、上面有刻度的硬桿以及若干鉤碼組成。實(shí)驗(yàn)前將杠桿調(diào)平（但教材沒有交代為什么要調(diào)平?。?/p>

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一：保持左邊鉤碼數(shù)和懸掛點(diǎn)不變（如圖一），不斷改變右端鉤碼位置和鉤碼數(shù)，讓學(xué)生通過多次實(shí)驗(yàn)去尋找規(guī)律，這是教材的做法。

圖一 圖二

總結(jié)：通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)力的作用效果與力和距離都有關(guān)的淺顯認(rèn)識(shí)，并粗略的得到鉤碼數(shù)和作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離的乘積相等，力的作用效果就相同！

問題：僅從實(shí)驗(yàn)的表象來(lái)看學(xué)生很自然的認(rèn)為這個(gè)距離：是點(diǎn)到點(diǎn)的距離即支點(diǎn)到懸掛點(diǎn)的距離！如何改變這一特殊情況下的結(jié)論推到一般情況下我們?cè)僭O(shè)計(jì)這樣的實(shí)驗(yàn)：

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二：保持左邊鉤碼數(shù)和懸掛點(diǎn)不變，右邊改用彈簧測(cè)力計(jì)（如圖二），不斷改變彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向，保持杠桿平衡，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化，再有學(xué)生通過計(jì)算力與距離的乘積相不相等？而不同的力的作用效果是否相同？若相同，必然存在某種不變的東西，這就可以讓學(xué)生去尋找這一"不變量"！學(xué)生在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上可以去主動(dòng)思考和分析：由于力的大小是改變的，要使乘積不變，那么距離也是改變的。看來(lái)，支點(diǎn)到作用點(diǎn)的點(diǎn)到點(diǎn)的距離是不符合這種情況的，那是什么距離呢？同時(shí)學(xué)生也漸漸明白力和作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離的乘積不能描述彈簧拉力的作用效果。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三：改裝實(shí)驗(yàn)裝置：在杠桿的支點(diǎn)處在加上一個(gè)可以繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的刻度尺，彈簧測(cè)力計(jì)通過細(xì)線去拉杠桿（讓學(xué)生直觀感受力的作用線的概念）。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)四：讓學(xué)生利用該裝置去測(cè)量力的大小和支點(diǎn)到細(xì)線的距離，再將力與距離的乘積進(jìn)行比較，看有什么發(fā)現(xiàn)？

通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理學(xué)生驚奇的發(fā)現(xiàn)：力與支點(diǎn)到彈簧測(cè)力計(jì)的細(xì)線的距離的乘積是相等的！而且，只要這個(gè)乘積相等，力的作用效果就相同！

在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上引出力的作用線的概念和力臂的概念，既能直觀的理解力的作用線的概念，又能直觀的理解力臂到底是點(diǎn)到點(diǎn)的距離還是點(diǎn)到線的距離！

2.探究杠桿的平衡條件

通過上面動(dòng)力的作用效果的探究我們很自然的得到杠桿的平衡條件：動(dòng)力的作用效果與阻力的作用效果正好抵消！抵消的實(shí)質(zhì)就是杠桿的平衡條件：F1·l1=F2·l2

分組實(shí)驗(yàn)：猜想與驗(yàn)證：

通過實(shí)驗(yàn)，依據(jù)表中記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理我們就很自然得到杠桿的平衡條件。并深刻的理解到教材整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是優(yōu)化后的最簡(jiǎn)單最直接的方案。

本節(jié)課通過一系列的追問式的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)既解決了學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的問題，又能引領(lǐng)學(xué)生去主動(dòng)觀察、認(rèn)真思考、用心設(shè)計(jì)、積極動(dòng)手去解決自己的疑問，讓"教"室變成"學(xué)"堂，讓"實(shí)驗(yàn)課"不在是演示觀摩課，而是真正的實(shí)驗(yàn)探究課！通過本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)探究學(xué)生自己去尋找力的作用效果取決于什么？需要引出什么樣的概念來(lái)描述，通過探究最終需要建立一個(gè)"力臂"（即點(diǎn)到線的距離）的概念才能真正的去描述力的作用效果，并在此基礎(chǔ)上自然而然的就明白了教材上設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置的真正目的所在！整節(jié)課我以問題的需要、學(xué)生的需要帶領(lǐng)學(xué)生去不斷的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去解決他們的問題，讓他們正真的成為學(xué)習(xí)的主體，只用讓他們身臨其境，真正成為解決問題的主體，他們才能真正的成為學(xué)習(xí)的主體，才能主動(dòng)的去探究，去思考，去構(gòu)建！

作為一線的物理教師，要充分利用教材，研讀教材，他不是教案，他只是給我們教學(xué)過程中其提供的一種材料或一種方法，一種思維！實(shí)際教學(xué)過程中，他更需要我們老師去研究，研究我們的學(xué)科知識(shí)如何建立？研究我們的學(xué)生如何構(gòu)建？

參考資料：

[1] 義務(wù)教育教科書《物理》八年級(jí) 全一冊(cè) 責(zé)任編輯：李林高 邵海秀 張燕 施成《上?？茖W(xué)技術(shù)出版社》

[2] 《中學(xué)物理》2016.6《"問題.支架.實(shí)驗(yàn)"實(shí)現(xiàn)初中物理課堂教學(xué)走向高校的三架馬車》作者：張國(guó)良 常熟市

[3] 義務(wù)教育《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）中華人民共和國(guó)教育部制定endprint