曾麗紅 宋靜

摘? ?要：物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。本文從培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)角度對(duì)“科學(xué)探究：杠桿的平衡條件”這節(jié)課進(jìn)行深入挖掘，以期達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);建立模型;科學(xué)探究;建立力臂概念

物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分[ 1 ]。

1? 建立杠桿模型

建立模型就是通過對(duì)研究對(duì)象的分析、比較、綜合、分類等思維過程，根據(jù)研究對(duì)象特點(diǎn)，對(duì)研究對(duì)象做出一定的簡(jiǎn)化和模擬。在建立杠桿模型時(shí)筆者注重以下三個(gè)方面進(jìn)行建立物理模型的訓(xùn)練。

（1）創(chuàng)設(shè)物理情景，展現(xiàn)撬石頭、羊角錘撬釘子等的過程，讓學(xué)生直觀感受怎么使用這些工具，再讓學(xué)生進(jìn)行分析，舍棄次要因素，抓住主要因素，抽取出共同點(diǎn)，建立模型。

（2）進(jìn)行有效引導(dǎo)，以突出重點(diǎn)。分析的過程中，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)，需要做什么，觀察什么等等，以突出觀注重點(diǎn)。

（3）利用對(duì)比沖突，加深印象。可以拿不同的物體去撬石頭，比如用一把軟尺、一把錘子等，通過對(duì)比讓學(xué)生感受到杠桿在形狀、大小上沒有要求，但必須是硬棒。通過對(duì)比，加深學(xué)生的印象。

2? 建立力臂的概念

力臂概念的生成是本節(jié)課的難點(diǎn)。筆者的設(shè)計(jì)從學(xué)生的認(rèn)知出發(fā)，先設(shè)計(jì)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究加上分析推理認(rèn)識(shí)到影響杠桿平衡的因素有兩個(gè)：一個(gè)是力的大小，一個(gè)是支點(diǎn)到力的作用線的距離。之后再通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證確實(shí)跟這兩個(gè)因素有關(guān)，因此，就把支點(diǎn)到力的作用線的距離定義為力臂。

第一個(gè)實(shí)驗(yàn)初探杠桿的平衡與哪些因素有關(guān)。先保持杠桿平衡，改變什么量之后會(huì)破壞杠桿的平衡，讓學(xué)生動(dòng)手探究。設(shè)計(jì)時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)方法，具體操作，觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而說明什么等等方面，通過一番探究后進(jìn)行匯總分析。

分析過程也是要根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知由淺及深，步步引導(dǎo)。杠桿一端受到力的大小增大，杠桿就會(huì)朝這端傾斜。杠桿的平衡跟力的大小有關(guān)這一點(diǎn)學(xué)生輕松理解。但力的方向和力的作用點(diǎn)的改變，是怎么改變杠桿的平衡，尤其是力的作用點(diǎn)的改變，有的同學(xué)認(rèn)為改變的是支點(diǎn)到力的距離，甚至有的學(xué)生認(rèn)為改變的是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離。那到底怎么描述會(huì)更嚴(yán)謹(jǐn)一點(diǎn)呢。當(dāng)只把力的作用點(diǎn)遠(yuǎn)離支點(diǎn)，杠桿就會(huì)朝這端傾斜。進(jìn)行類比，應(yīng)該是有某個(gè)物理量增大了而引起的，學(xué)生會(huì)一致認(rèn)定是增大了距離。這段距離，一端是支點(diǎn)，一端是力，那力這端到底用什么來描述更準(zhǔn)確，用力的作用點(diǎn)描述可以嗎？力是有三個(gè)要素，分別是大小、方向、作用點(diǎn)。所以相比較力的作用點(diǎn)，力這端用線來描述會(huì)更嚴(yán)謹(jǐn)。所以把過力的作用點(diǎn)，沿著力的方向的直線稱為力的作用線。通過分析發(fā)現(xiàn)，只改變力的作用點(diǎn)或力的方向，支點(diǎn)到力的作用線會(huì)發(fā)生改變，并且對(duì)杠桿平衡的影響跟實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。因此初步得出，力的作用點(diǎn)和力的方向的改變是為了改變支點(diǎn)到力的作用線的距離，從而影響杠桿的平衡。

再次利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之前分析得出的結(jié)論，讓學(xué)生能容易接受并能加深印象。實(shí)驗(yàn)初步分析得出，杠桿的平衡只跟力的大小與支點(diǎn)到力的作用線的距離有關(guān)。如果這結(jié)論是正確的，那么只要杠桿是平衡的，保持力的大小不變，不管力的方向和力的作用點(diǎn)怎么發(fā)生改變，支點(diǎn)到力的作用線的距離是不變的。如圖2所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果確實(shí)是這樣的。

3? 杠桿平衡條件的探究

杠桿的平衡與力的大小和力臂有關(guān)，那具體的關(guān)系是什么。當(dāng)F1、L1、F2、L2滿足什么條件，杠桿會(huì)保持平衡。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析方面進(jìn)行很好地訓(xùn)練。

一個(gè)實(shí)驗(yàn)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模麄€(gè)實(shí)驗(yàn)要怎么做很重要，所以，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練很有必要。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的時(shí)候，先通過幾個(gè)問題，問題例如：

①這個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁矗?/p>

②怎么確保得出的實(shí)驗(yàn)規(guī)律具有普遍性？

③怎樣有序地進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)？該實(shí)驗(yàn)可以保持F1、L1不變，改變F2，調(diào)節(jié)杠桿，保持杠桿水平平衡。如此多次改變F2，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，紀(jì)錄F1、L1、F2、L2的數(shù)據(jù)。再改變F1、L1大小，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，這樣就可以得到多組數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)具有普遍性。

④實(shí)驗(yàn)具體操作中要注意哪些問題？

通過對(duì)問題進(jìn)行分析引導(dǎo)，讓學(xué)生先從整體把控，再到細(xì)節(jié)關(guān)注，從而完善對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析時(shí)，要注意引導(dǎo)學(xué)生層層遞進(jìn)，進(jìn)行分析，比如先引導(dǎo)學(xué)生理解每一欄數(shù)據(jù)代表什么，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)先進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋龠M(jìn)行縱向?qū)Ρ?，先進(jìn)行定性分析，再進(jìn)行定量分析。例如本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)保持F1、L1不變，F(xiàn)2增大，L2會(huì)減小。且F2增大x倍，L2減小為原來的，即保持F1、L1不變，F(xiàn)2和L2的乘積不變，且F2和L2的乘積等于F1和L1的乘積。即得出杠桿平衡條件為：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。這樣假以時(shí)日地進(jìn)行訓(xùn)練，必能有效提高學(xué)生分析數(shù)據(jù)的能力，提高學(xué)生思維能力。

4? 反思與感悟

（1）重組知識(shí)點(diǎn)，有機(jī)構(gòu)成知識(shí)體系

在教學(xué)中，教師要關(guān)注知識(shí)的生成，關(guān)注是否能幫助學(xué)生建立一個(gè)較完善的知識(shí)體系，有必要時(shí)，還要對(duì)教材進(jìn)行處理，甚至重組知識(shí)點(diǎn)。教材的處理要突出三點(diǎn)：一是讓學(xué)生知道知識(shí)“從何而來”，二是讓學(xué)生知道、體會(huì)到知識(shí)“到哪里去”，三是通過知識(shí)結(jié)構(gòu)化，幫助學(xué)生理解、記憶和遷移。美國(guó)著名的教育心理學(xué)家、學(xué)科結(jié)構(gòu)課程專家布魯納說過：越有結(jié)構(gòu)的知識(shí)，越接近學(xué)科本質(zhì);結(jié)構(gòu)化的知識(shí)有助于記憶，有助于遷移[ 2 ]。對(duì)教材進(jìn)行處理，要讓教學(xué)內(nèi)容更加有趣，有用，有意義。本節(jié)課中，筆者對(duì)教材進(jìn)行了重組，構(gòu)建的知識(shí)體系如圖3所示。

（2）關(guān)注學(xué)生的有效思維

研究表明，提問的主要功能是啟動(dòng)學(xué)生的思維，課堂提問要立足于如何啟動(dòng)學(xué)生的思維，而有效提問是學(xué)生思維的開始 [ 3 ]。

要想做到有效提問，教師在設(shè)計(jì)問題時(shí)要注意問題指向要明確，且問題要具有思考量;提問時(shí)則要關(guān)注時(shí)機(jī)是否恰當(dāng)，對(duì)象是否具有代表性，方式是否多樣化，還要注意及時(shí)進(jìn)行反饋。通過有效提問及及時(shí)的反饋可以較好地確保學(xué)生思維的有效性。

（3）充分利用實(shí)驗(yàn)探究解決問題

蘇霍姆林斯基說：“在人的心理深處都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者。而在少年兒童的精神世界中，這種需要特別強(qiáng)調(diào)[ 4 ]?！苯虒W(xué)中，我們始終要以能充分激發(fā)學(xué)生興趣為前提，以“凡學(xué)生能探索的絕不能替代，凡是學(xué)生能思考的絕不暗示” 為原則，創(chuàng)造條件，讓學(xué)生能自己通過實(shí)驗(yàn)探究去進(jìn)行感受，獲得知識(shí)。本節(jié)設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，讓學(xué)生在觀察與分析過程中建立杠桿的模型，在實(shí)驗(yàn)探究過程中建立杠桿的知識(shí)體系。

（4）物理來源于生活，服務(wù)于生活

物理來源于生活，教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境時(shí)要從學(xué)生熟悉的生活問題入手，本節(jié)除了杠桿的引入部分，還介紹桿秤，利用桿秤問題引入探究杠桿的平衡條件，利用羊角錘撬鐵釘?shù)膯栴}引入杠桿的分類。把物理跟生活緊密聯(lián)系起來，讓學(xué)生充分感受到物理來源于生活，并能應(yīng)用于生活。

總之，教師在進(jìn)行新課授課的時(shí)候，要注重知識(shí)的生成。要以學(xué)生為主，關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知程度，關(guān)注學(xué)生的有效思維，進(jìn)行有效提問;采用各種手段，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)相關(guān)的生活化情景，訓(xùn)練學(xué)生的建模能力及知識(shí)遷移能力;給學(xué)生提供條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生在體驗(yàn)中構(gòu)建知識(shí)體系，在實(shí)踐中提升思維及探究能力，并逐漸形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，提高學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。讓學(xué)生從生活中學(xué)習(xí)物理，并能把它用之于社會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]崔允漷.指向?qū)W科核心素養(yǎng)的教學(xué)即讓學(xué)科教育“回家”[J].基礎(chǔ)教育課程，2019（Z1）：5-9.

[3]段梅坤，魏薦誠(chéng).課堂有效提問提升學(xué)生思維品質(zhì)[J].新課程學(xué)習(xí)（上），2014（6）.

[4]郭紀(jì)萌.新課程物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性研究[J].中外教育研究，2009（1）.