張惠鈺

（江蘇省蘇州第十中學(xué)，江蘇 蘇州 215006）

在某次教研活動中，筆者有幸與上海、浙江等地的物理教師一起開設(shè)了人教版必修1“力的分解”同課異構(gòu)教學(xué)研討課.通過具體的教學(xué)實(shí)踐及交流，結(jié)合另外3位教師對同一教學(xué)內(nèi)容的不同處理方式，對教材的二次開發(fā)與教學(xué)生成有了進(jìn)一步的認(rèn)識.

1 對教材中概念、規(guī)律的引入方式與學(xué)生實(shí)際情況相結(jié)合進(jìn)行教材二次開發(fā)與教學(xué)生成

在備課時(shí)，教師需要對教材提供的研究案例作深入的研究與思考，并對研究案例進(jìn)行取舍，選擇生活中常見的學(xué)生感到熟悉和親切的例子開展研究.

案例1.在引入力的分解時(shí)，對教材提供的拖拉機(jī)拉耙的例子的處理.

對于城市的學(xué)生來講，這是很難得見到的場景.因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇生活中常見的拉斜桿箱的模型，通過分析用斜向上的繩拉重物的例子，并巧妙地運(yùn)用電子秤分四步幫助學(xué)生理解斜向上的拉力在兩個(gè)方向上的作用效果，取得了較好的教學(xué)效果.

教學(xué)片段1.

教師分步引導(dǎo)學(xué)生思考并解答：第一步，將一重物放在水平的電子秤上，不施加力時(shí)觀察秤上的讀數(shù)為1kg；第二步，用豎直向上的拉力拉物體，請學(xué)生觀察電子秤示數(shù)的變化（讀數(shù)減小了，說明物體受到向上的拉力之后，物體對電子秤的壓力減小了，向上的拉力使物體有一個(gè)向上的趨勢）；第三步，用水平向右的拉力拉物體，使物體有水平向右運(yùn)動的效果；第四步，用斜向右上方的力拉物體，請學(xué)生觀察這個(gè)力的作用效果.（拉的過程中，電子秤的讀數(shù)變小了，說明這個(gè)力使物體有向上的趨勢，即這個(gè)力有把物體向上拉的效果；物體在水平方向上被拉動了，說明這個(gè)力還有一個(gè)水平拉物體的效果.）

簡要評價(jià)：高一的學(xué)生在思維上還是傾向于形象思維，通過將斜向上的拉力的兩個(gè)效果顯性化、可視化，學(xué)生可以相對容易地理解和接受拉力分解的方法.但在具體實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡管電子秤的讀數(shù)對前排學(xué)生來講觀察很清晰，可是對于后排學(xué)生來講，示數(shù)還是過小，因此，如果在實(shí)驗(yàn)時(shí)用攝像頭將電子秤的示數(shù)投影到大屏幕上，會更便于全體學(xué)生觀察清楚.同時(shí)，反應(yīng)力的分解的兩個(gè)分力的效果的實(shí)驗(yàn)有很多，這些現(xiàn)象的展示都可以通過上述方式進(jìn)行放大觀察以提高演示實(shí)驗(yàn)的可視性.

2 用好教材所提供的典型研究案例并拓展它的思維空間，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識去解決生活中的實(shí)際問題

案例2.教材上第二個(gè)研究案例：對靜止在斜面上的物體所受到的重力的教學(xué)處理.

教材對這一研究案例采用了給學(xué)生示范如何在重力的兩個(gè)方向上進(jìn)行分解，并用三角函數(shù)的方法來求解這兩個(gè)分力的大小，之后結(jié)合引橋的例子來說明這一研究案例在生活中的應(yīng)用.因此，教材對這一部分內(nèi)容的呈現(xiàn)方式是用陳述的方式將力的分解這一程序性知識的具體應(yīng)用作一示范提供學(xué)生學(xué)習(xí)與參考.教師在處理這一內(nèi)容時(shí)，可以將其改造成為一個(gè)研究性學(xué)習(xí)的案例，以問題鏈和實(shí)驗(yàn)演示等方式提高本案例的思維空間.

教學(xué)片段2.

師：放在斜面上的物體所受重力的效果根據(jù)我們的生活經(jīng)驗(yàn)可以想到.那么物體對斜面有往下壓的效果，隨著斜面傾角的變化，這個(gè)有壓斜面效果的分力大小如何變化？

生思考，不能說出肯定的答案.

師用電子秤做實(shí)驗(yàn)：首先請同學(xué)們觀察水平放置的電子秤上的重物，秤上讀數(shù)為0.2kg.請同學(xué)們觀察隨著電子秤傾角的變化，秤上的讀數(shù)如何變化？

學(xué)生觀察到隨著電子秤傾角的變大，電子秤讀數(shù)變小，說明物體對斜面的壓力效果變小了.

師：請同學(xué)們按力產(chǎn)生的效果對斜面上物體受到的重力進(jìn)行分解，求出這兩個(gè)分力的大小，并說出這一現(xiàn)象的理論依據(jù).

簡要評價(jià)：通過實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生具體體會物體對斜面有壓的效果，且這個(gè)壓力的效果比物體的重力小.同時(shí)，通過動態(tài)問題的設(shè)置，激發(fā)學(xué)生理論探究的興趣.

教學(xué)片段3.

師：通過對兩個(gè)分力的計(jì)算式的分析，我們可以解釋隨著電子秤傾角的增大，秤上的讀數(shù)變小.那么，變化的情況是否確實(shí)遵循這兩個(gè)關(guān)系式呢？我們來做一個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn).

現(xiàn)在假設(shè)斜面的傾角為30°，我們首先從理論上來計(jì)算一下重力的這兩個(gè)分力的大小.

生：沿斜面向下的分力大小為F1＝Gsinθ，垂直于斜面向下的分力的大小為F2＝Gcosθ.

師：那么哪個(gè)分力比較容易測量呢？電子秤可以間接測出哪一個(gè)分力的大小呢？

生：電子秤的讀數(shù)可以反映壓的效果，所以借助電子秤，我們可以測物體對斜面有壓的效果的那個(gè)分力.

實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，將電子秤放在一個(gè)傾角為30°的斜面上，然后將一個(gè)200g的砝碼放在斜面上，可觀察到電子秤的讀數(shù)為170g.請學(xué)生將物體對斜面有壓的效果的分力的理論值求出，然后跟其實(shí)際值相對比.通過運(yùn)算、討論發(fā)現(xiàn)，在誤差允許的范圍，我們可以認(rèn)為理論值和實(shí)際值是吻合的.

簡要評價(jià)：通過設(shè)問及部分驗(yàn)證，學(xué)生理解了力的分解確實(shí)遵守平行四行定則，并將抽象的公式化為具體的運(yùn)算與感性的認(rèn)識，提高了知識和方法的運(yùn)用能力.而在部分驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方面，立足于培養(yǎng)學(xué)生生活化物理的意識，電子秤不失為一個(gè)好的器材；而立足于培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)代化信息化物理的意識，用兩個(gè)力傳感器來間接測量重力的兩個(gè)分力的大小則是一個(gè)更好的器材.

教學(xué)片段4.

師：那么對這個(gè)案例是否僅僅為研究而研究呢？我們可以來看，生活當(dāng)中有很多斜面的情景，比如滑滑梯、橋等.下面我們來討論一下滑梯的設(shè)計(jì)、橋梁的引橋的設(shè)計(jì)，討論這些斜面情景傾斜的程度.

師：我們首先從理論上來探究.隨著傾角的增大，沿斜面向下的重力的分力如何變化，對你的設(shè)計(jì)有沒有啟發(fā).請同學(xué)們先思考，然后再交流想法.

師請學(xué)生交流設(shè)計(jì)的想法.

生1：滑梯的傾角應(yīng)該小一點(diǎn).

師用斜面來模擬，這么小的傾角的滑梯，小孩能滑得下來嗎？

生2：滑梯的傾角應(yīng)該大一點(diǎn).

師模擬傾角大的滑梯，問：這樣對小孩來講他玩得是刺激了，但這樣的設(shè)計(jì)對那么柔弱的小孩來講是否安全？

生1：那可以這樣設(shè)計(jì)，上面的傾角可以大一些，然后接近地面的部分平緩一些.

師：這樣就能使小孩玩得既刺激，又能安全地著陸.有了這樣一個(gè)設(shè)計(jì)思想，我們再來看兒童樂園里的滑梯，你是否有更深的體會了.

師：我們再來討論引橋的傾斜問題.對上橋和下橋的車輛來講，哪一個(gè)分力對車輛上下坡的影響大？

生：是重力的一個(gè)沿斜面向下的分力對車輛的上下坡影響較大.

師：那么，這個(gè)分力對上橋的車輛有什么影響，對下坡的車輛有什么影響？

生：這個(gè)分力對上橋的車輛有阻礙的效果，對下橋的車輛有加速的效果.

師：有了這樣的效果，引橋的設(shè)計(jì)是陡一點(diǎn)好呢，還是平緩一點(diǎn)好呢？為什么？

生：平緩一點(diǎn)好.這樣使重力沿斜面向下的分力小一點(diǎn)，讓上橋的車輛受到的阻礙的效果小一點(diǎn)；下橋時(shí)，可以使這個(gè)分力小一點(diǎn)，加速小一點(diǎn)，讓車輛能安全地下橋.

簡要評價(jià)：通過創(chuàng)設(shè)生活中的情景，可以提高學(xué)生運(yùn)用知識和方法解決實(shí)際問題的能力.然而剛進(jìn)入高一年級的學(xué)生在思維的深度與廣度上還有待提高.因此，通過問題鏈的方式可以促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展.

在滑梯的教學(xué)預(yù)設(shè)中，本來是配合滑梯設(shè)計(jì)的問題展示滑梯的圖片.在教學(xué)過程中，偶然的“失誤”忘記點(diǎn)擊PPT這一畫面，在學(xué)生設(shè)計(jì)并交流后再展示出這一圖片來輔證，這一意外使預(yù)設(shè)的滑梯圖片沒有限制與束縛學(xué)生思維.通過分析和討論設(shè)計(jì)中存在的考慮不周之處，可以培養(yǎng)學(xué)生縱深思考的意識.

在此基礎(chǔ)上，為提高學(xué)生知識與方法運(yùn)用的熟練程度，還設(shè)置如塔吊等三角形支架所受到的向下的拉力的分解研究案例等讓學(xué)生體驗(yàn)、討論與交流分解方案及其應(yīng)用.

3 讓教材上靜態(tài)的內(nèi)容動起來，用形象的動畫或視頻等幫助學(xué)生構(gòu)建處理問題的方法

案例3.矢量運(yùn)算法則的動態(tài)建構(gòu).

如教材中所涉及的三角形定則，可在以上研究案例求解兩個(gè)分力的大小時(shí)滲透此方法，并用PPT的動畫功能或用flash動畫將其中一個(gè)分力動態(tài)地平移到平行四邊形的另一邊，在此基礎(chǔ)上提出三角形定則及矢量的概念.這樣可以有效地利用案例形象地總結(jié)和提煉方法，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)建構(gòu).

通過本堂課的同課異構(gòu)，在對教學(xué)素材的取舍上也有了進(jìn)一步的體會.由于課堂時(shí)間的限制，不可能將所有精彩的素材一一呈現(xiàn)并研究到位.所以，需要對教學(xué)素材進(jìn)行優(yōu)中選優(yōu).

如筆者在本課中對三角形支架處向下的拉力的分解的體驗(yàn)設(shè)計(jì)，用了兩個(gè)體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn).一個(gè)是兩位學(xué)生配合一起完成的其中一位學(xué)生手臂撐腰構(gòu)成的三角形支架、另一位學(xué)生在其肘部向下壓的親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)；另一個(gè)是用一根一次性筷子，一頭削尖抵住手心，另一頭用繩與手指配合構(gòu)成一個(gè)掛鉤碼的三角形支架的親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn).通過教學(xué)實(shí)踐，筆者感覺其中的一種體驗(yàn)就可以幫助學(xué)生體會這個(gè)向下的拉力的兩個(gè)分力的效果，而不一定需要兩種體驗(yàn)都進(jìn)行，這樣可以提高課堂時(shí)間的利用率.

教學(xué)片段5.

本堂課結(jié)尾時(shí)，以逆風(fēng)行船的例子，提供《科技與奧運(yùn)——帆船》的網(wǎng)址以便學(xué)生在家觀看及思考，在課上展示剪輯的42s的視頻作為研究的背景.

視頻解說文字內(nèi)容：這便是奧運(yùn)會上賞心悅目的水上項(xiàng)目——帆船比賽.參賽帆船繞標(biāo)航行，整個(gè)賽程下來，帆船要經(jīng)過360°方向的變化，這便向選手提出了“八面來風(fēng)”的挑戰(zhàn).順風(fēng)航行的道理淺顯易懂，但帆船能頂風(fēng)行駛，通常令人困惑不解，其中的奧妙何在？

教師可用氣墊導(dǎo)軌上的滑塊來模擬帆船，用吹風(fēng)機(jī)來模擬風(fēng)，并用粘在吹風(fēng)機(jī)邊上的能飄起的紅線表示逆風(fēng)的風(fēng)向，然后通過調(diào)節(jié)模擬帆的不同方向，讓學(xué)生體會順風(fēng)很簡單；接著使帆船在逆風(fēng)中前行，讓學(xué)生驚奇地看到模擬的帆船真的逆著風(fēng)前進(jìn)了.最后請學(xué)生們結(jié)合今天的所學(xué)課后思考其中的奧秘.

簡要評價(jià)：一堂課不可能解決所有的問題，在課堂引入或結(jié)尾時(shí)留一些問題、留一些懸念，讓學(xué)生能在課后繼續(xù)開展研究，也不失為一個(gè)好的開頭或結(jié)尾.

總之，在教學(xué)中我們需要立足于教材，又不拘泥于教材.要結(jié)合學(xué)生生活中熟悉的場景、學(xué)生的親身體驗(yàn)、現(xiàn)代科技的滲透等，選擇適合學(xué)生學(xué)習(xí)與思考的研究案例，力爭教學(xué)素材的最優(yōu)化組合.通過小組合作、討論、交流等方式，提高實(shí)驗(yàn)的參與度與可視度.這樣學(xué)生學(xué)習(xí)的知識與方法變得生動、形象而立體；同時(shí)，在教學(xué)過程中要結(jié)合學(xué)生的學(xué)情隨時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)節(jié)奏，動態(tài)生成學(xué)習(xí)活動，從而有效地提高學(xué)生思維的結(jié)構(gòu)與品質(zhì).