基于初小銜接的“杠桿”系列概念的建構(gòu)

曹曉春

【摘 要】本文以浙教版初中科學(xué)九年級“杠桿”和教科版小學(xué)六年級“杠桿”有關(guān)內(nèi)容為研究對象，在教材對比的基礎(chǔ)上，根據(jù)“有效教學(xué)”理論，探索基于初小銜接教學(xué)設(shè)計思想的“杠桿”和“杠桿五要素”等概念建構(gòu)方法，并提出有效銜接的有關(guān)策略。

【關(guān)鍵詞】初小銜接；杠桿；概念

【中圖分類號】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1671-8437（2019）04-0170-02

1 背景分析

初中科學(xué)課程是在小學(xué)科學(xué)課程的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步深化對自然和科學(xué)的認(rèn)識，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的課程。初中科學(xué)的教學(xué)要考慮與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的有機(jī)銜接。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)上，找準(zhǔn)切入點，實現(xiàn)初小科學(xué)教育、教學(xué)的自然銜接是提高初中科學(xué)課堂教學(xué)效率的一條重要途徑。以初小中“杠桿”內(nèi)容比較：從學(xué)習(xí)目標(biāo)看，小學(xué)科學(xué)關(guān)注能列舉一些常見的杠桿、了解杠桿在實際中的使用，注重在體驗中獲得對杠桿的感性認(rèn)識；而初中科學(xué)關(guān)注的是對杠桿形成抽象的、本質(zhì)的認(rèn)識。從教材內(nèi)容看，小學(xué)的內(nèi)容更具體、形象、但相對表面；而初中的內(nèi)容，逐步走向抽象、本質(zhì)。如從杠桿的定義看，小學(xué)教材用舉例方式來定義什么是杠桿的問題，而初中教材的定義明確指出了兩個基本特征“在力的作用下繞固定點轉(zhuǎn)動”、“硬棒”。再如從“杠桿的要素”看，小學(xué)只是指出了杠桿上的三個重要位置“支點、用力點、阻力點”，通過探究初步知道“動力的大小與用力點的位置”有關(guān)；而初中提出了“杠桿五要素”，其中力臂概念的建構(gòu)是難點。從相關(guān)科學(xué)方法看，除了有共同的觀察、實驗、比較等，初中的學(xué)習(xí)還涉及到抽象、建模等理想化方法。通過理想化方法，突出杠桿的本質(zhì)特征，建構(gòu)有關(guān)概念?；谝陨戏治隹梢姡W(xué)《杠桿》的教學(xué)已經(jīng)為初中《杠桿》的學(xué)習(xí)做了必要準(zhǔn)備，初中的教學(xué)要充分利用這些，找準(zhǔn)學(xué)習(xí)的切入點，從而有效建構(gòu)概念，提高課堂效率。

2 教學(xué)片段

片段一：“杠桿”、“支點”概念的建構(gòu)

引入：請學(xué)生列舉杠桿的例子，說說對杠桿的了解。

在學(xué)生發(fā)言的同時，展示一些常見的、來自小學(xué)課本的杠桿圖片。

追問：羊角錘、老虎鉗、剪刀、天平、螺絲刀、搟面杖等物品，外形差別較大、作用各不相同，為什么都是

杠桿？

學(xué)生：它們在工作時，都能繞著固定點轉(zhuǎn)動。

講授：像撬棒這樣，在力的作用下，能繞固定點轉(zhuǎn)動的堅實物體稱為杠桿。

問題：這個固定點稱為什么？

學(xué)生：支點。

任務(wù)：指出一些常見杠杠的支點。

【設(shè)計意圖】通過提問和小學(xué)教材中杠桿圖片的展示，喚醒學(xué)生原有的認(rèn)知。同時，通過學(xué)生的回答，了解學(xué)生對杠桿的已有認(rèn)知，尋找教學(xué)的生長點。再通過追問，引導(dǎo)學(xué)生回憶杠桿工作中的共同特點，并在此基礎(chǔ)上建構(gòu)杠桿的定義。

片段二：“動力”、“阻力”概念的建構(gòu)

問題：小學(xué)的學(xué)習(xí)，我們知道杠桿上除了支點以外，還有兩個重要的位置，分別是什么？

學(xué)生：用力點和阻力點。

展示小學(xué)教材中圖片，如圖1。

講授：作用在用力點上，使杠杠轉(zhuǎn)動的力，稱為動力，用力點即動力作用點；作用在阻力點上，阻礙杠杠轉(zhuǎn)動的力，稱為阻力，阻力點即阻力作用點。同時示范：畫出撬棒的支點、動力、阻力示意圖，如圖2。

【設(shè)計意圖】在已有的“用力點、阻力點”概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合力的示意圖的畫法，建構(gòu)“動力、阻力”

概念。

片段三：力臂

（1）探究：影響動力大小的因素，展示：

問題：小學(xué)時，我們利用這個裝置研究“杠桿的秘密”。當(dāng)鉤碼、支點的位置以及鉤碼的重都不變時，使杠桿靜止在水平位置，所用動力大小與什么因素有關(guān)？

學(xué)生：用力點離支點的位置、動力的方向。

任務(wù)：請設(shè)計方案，證明動力的大小與用力點的位置、動力的方向有關(guān)。

【設(shè)計意圖】“用力點的位置會影響用力的大小” 是小學(xué)科學(xué)已學(xué)的知識，“用力的方向會影響用力的大小”是生活的經(jīng)驗。以此基礎(chǔ)上，用控制變量的方法開展實驗探究，得出規(guī)律，為力臂概念的建構(gòu)做好充分準(zhǔn)備。

（2）力臂的概念

討論：綜合以上兩個結(jié)論考慮，當(dāng)杠桿水平位置平衡時，是否存在作用在C點的動力和作用在B點的動力大小相等的情況？

猜想：有，因為作用在C點的力斜拉時，拉力變小，可能拉到一定的角度，會小到和作用在B點豎直向下拉的力大小相等。

演示：在杠桿后固定一塊貼有白紙的泡沫板。在C點用彈簧測力計向不同方向拉，當(dāng)作用在C點斜拉的力和作用在B點豎直向下的力大小相等時，在白板紙上畫出該力的作用線的位置。

引導(dǎo)：既然這三條作用線上所用的力大小相等，那么這三條作用線所處的位置應(yīng)該會有一個相同的要素。請首先仔細(xì)觀察F1、F2所處的位置，它們的共同要素可能是什么？

學(xué)生：支點到該力的作用線的距離相等。

演示：測量支點到F1、F2的作用線的距離。

問題：如何確定F3是否也滿足這個特點？

學(xué)生：反向延長，測量O點到F3的作用線的距離。

講述：我們將這條線從支點到動力作用線的距離的線稱為動力臂，它對動力的大小有直接影響。

【設(shè)計意圖】在實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上，通過問題引導(dǎo)學(xué)生做出新的猜想，并通過實驗驗證猜想。實驗中，利用貼在泡沫板上的白紙記錄用力大小相等的三個力的作用線的位置，學(xué)生在仔細(xì)觀察F1、F2所處的位置的基礎(chǔ)上，通過直覺思維猜想F1、F2的位置關(guān)系，并通過測量驗證猜想。又通過測量F3的作用線相對與支點O的位置來進(jìn)一步驗證結(jié)論，從而自主建構(gòu)力臂的概念。

3 案例反思

3.1 恰當(dāng)?shù)你暯佑欣谔岣邔W(xué)習(xí)效率

了解學(xué)生已有的知識、方法、能力，能幫助我們更加準(zhǔn)確確定初中的學(xué)習(xí)目標(biāo)，能將有限的教學(xué)時間集中到重點、難點上去，從而提高學(xué)習(xí)效率。如有些老師對小學(xué)杠桿的教學(xué)內(nèi)容不熟悉，為了體現(xiàn)概念的主動建構(gòu)過程，花較多的時間建立杠桿的概念。導(dǎo)致本節(jié)課的難點——力臂的教學(xué)，因時間不足而被弱化。而本案例中，在學(xué)生舉出常見杠桿實例的基礎(chǔ)上，只問了一個問題“這些工具外形差別較大、作用各不相同，為什么都是杠桿？”通過這個問題，喚醒學(xué)生原有認(rèn)知，準(zhǔn)確抓住杠桿工作時的特點，用很少的時間達(dá)成了學(xué)習(xí)目標(biāo)。為后面重、難點內(nèi)容的學(xué)習(xí)，贏得了時間，提高了課堂效率。

3.2 恰當(dāng)?shù)你暯有枰覝?zhǔn)學(xué)習(xí)切入點

首先，要深度研讀小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材，找出其中可以為初中教學(xué)所用的內(nèi)容。如這節(jié)課的很多圖片來自小學(xué)教材中的圖片，這些曾經(jīng)相識的圖片能快速喚醒學(xué)生的原有認(rèn)知，進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，為學(xué)習(xí)做好充分的準(zhǔn)備。其次，在比較的基礎(chǔ)上，找到初中相對于小學(xué)提升的部分，并確定其應(yīng)該從小學(xué)學(xué)習(xí)的哪些點生長出來。如小學(xué)的“用力點、阻力點”概念是初中“動力、阻力”概念的生長點。又如小學(xué)通過探究已知“用力點到支點的距離”會影響用力的大小，但這些認(rèn)識是片面的，從初中來看是一個“迷思概念”，同時又是形成力臂概念的生長點。

3.3 恰當(dāng)?shù)你暯有枰珳?zhǔn)的問題設(shè)計

通過精準(zhǔn)的課堂問題鏈、問題組的設(shè)計，能引導(dǎo)學(xué)生思考，實現(xiàn)從原有認(rèn)知的生長點出發(fā)，建構(gòu)新的概念。建構(gòu)力臂的概念時，在實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上，順勢提出問題“綜合以上兩個結(jié)論考慮，當(dāng)杠桿水平位置平衡時，是否存在作用在C點的動力和作用在B點的動力大小相等的情況？”學(xué)生做出猜想，并論證其合理性。教師通過演示實驗、記錄現(xiàn)象，驗證學(xué)生的猜想。又提出新的問題“既然這三條作用線上所用的力大小相等，那么這三條作用線所處的位置應(yīng)該會有一個相同的要素。請首先仔細(xì)觀察F1、F2所處的位置，它們的共同要素可能是什么?！睂W(xué)生在仔細(xì)觀察后又提出新的猜想“支點到力的作用線距離相等”，教師進(jìn)而通過測量驗證學(xué)生的猜想，學(xué)生自然建構(gòu)了力臂的概念。這兩個問題，從學(xué)生的原有認(rèn)知出發(fā)，猜想、驗證交替進(jìn)行，環(huán)環(huán)相扣，幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點，主動建構(gòu)了力臂概念。

綜上所述，通過找尋并合理設(shè)計小學(xué)知識和初中知識的有效銜接點，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的逐步過渡和提升，有利于提高課堂教學(xué)質(zhì)量，有利于學(xué)生的學(xué)業(yè)成長。