李 偉

(1.江蘇省南京市江北新區(qū)玉帶實(shí)驗(yàn)學(xué)校，江蘇 南京 210001；)2.南京物理教師成長共同體，江蘇 南京 210011)

學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是思維能力提升的過程，如果教學(xué)中沒有學(xué)生思維的積極投入，學(xué)生只是被動(dòng)接受知識(shí)，這種灌輸、填鴨式的教學(xué)培養(yǎng)出來的學(xué)生思維具有極強(qiáng)的惰性，只知“嗟來食”卻不知主動(dòng)“覓食”。為使學(xué)生的思維真正發(fā)生、發(fā)展，必須遵循學(xué)生思維邏輯順序，即所謂的“鏈?zhǔn)剿季S”，它發(fā)源于問題，聚焦于推理，顯化于過程，這樣才能提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

初中物理深度學(xué)習(xí)是在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與，以生活真實(shí)情境和物理實(shí)驗(yàn)為載體進(jìn)行探究活動(dòng)，形成物理觀念，運(yùn)用模型建構(gòu)與推理論證等思維方法，解決問題，體驗(yàn)成功，在物理學(xué)科核心素養(yǎng)方面獲得提升，使學(xué)生成為具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的學(xué)習(xí)者。

利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中獲得體驗(yàn)，在問題解決的過程中層層遞進(jìn)，逐步進(jìn)階，自主獲取知識(shí)，提高思維能力。教學(xué)設(shè)計(jì)要在核心素養(yǎng)理念指導(dǎo)下，做到“引起”“維持”“促進(jìn)”，真正提升學(xué)生的思維能力，其教學(xué)流程如圖1所示。

圖1

1 用好章導(dǎo)圖，設(shè)計(jì)問題鏈，引入新課

師：請同學(xué)們?yōu)g覽教材的章導(dǎo)圖(圖2)，圖中最能引起你關(guān)注的是哪幾個(gè)詞？

圖2

生1：運(yùn)動(dòng)。

生2：物體。

生3：相互作用。

生4：力。

師：宇宙中的天體、地球上的空氣、水以及動(dòng)物和人，乃至微觀粒子，它們的運(yùn)動(dòng)變化都離不開一種作用，這種作用是什么？就是力(在黑板中央寫一個(gè)大大的“力”字，聚焦本節(jié)課主題)。

設(shè)計(jì)意圖：通過提出開放性問題，把章標(biāo)題“第八章 力”及節(jié)標(biāo)題等展示給學(xué)生，無論學(xué)生關(guān)注其中的哪幾個(gè)詞，都將給接下來的教學(xué)過程帶來不同側(cè)重、不同指向的開端，在此基礎(chǔ)上自然提出不同的任務(wù)來驅(qū)動(dòng)接下來的深度學(xué)習(xí)。

活動(dòng)一：同桌之間掰手腕

師：掰手腕時(shí)有什么感覺？感受到力的存在了嗎？

生：手很酸，費(fèi)勁。

師：生活中我們常常通過肌肉緊張感知力的存在，大家對力都不陌生，你能否舉出更多例子說明力的存在？

學(xué)生紛紛發(fā)言，說出生活中存在力的實(shí)例，教師板書。

人 推 門

手 拉 物體

手 壓 桌子

運(yùn)動(dòng)員 舉 杠鈴

腳 踢 球

人 擦 黑板

手 托 課本

錘 砸 石頭

狗 咬 球

磁體 吸引 鐵

電荷 排斥 電荷

師：同學(xué)們對力的例子知道很多，對力有一定的認(rèn)識(shí)。上述這些實(shí)例中有哪些共同之處？有哪些不同之處？

生1：左右兩邊都是人或者動(dòng)物，也可以是物體。

生2：中間是不同的動(dòng)詞，如推、拉、舉、壓、托、踢、撞、摩、擦、引、吸、斥、咬、砸……

師：請?jiān)囍鴮⑸鲜龈鞑幌嗤膭?dòng)詞進(jìn)行歸納，用什么表述呢？

生：作用。

師：這些動(dòng)詞都表示“作用”，現(xiàn)在你們能表述什么是力嗎？

生：力是物體對物體的作用。

接著介紹力的符號(hào)(F)、單位(N)，用手托起2個(gè)雞蛋的力約為1 N，每組有兩只煮熟的雞蛋，讓學(xué)生體驗(yàn)1 N的力。

設(shè)計(jì)意圖：通過掰手腕感知力的存在，讓學(xué)生列舉力存在的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生歸納得出力的概念，緊接著介紹力的符號(hào)和單位，體驗(yàn)1 N力的大小。初中生已有一定生活經(jīng)驗(yàn)，對新事物充滿好奇，探索未知領(lǐng)域的欲望強(qiáng)烈。利用身邊的物品現(xiàn)場體驗(yàn)，可使學(xué)生認(rèn)識(shí)到生活中處處有物理。

2 真實(shí)情境，豐富體驗(yàn)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)

活動(dòng)二：拉一拉，壓一壓

師：請同學(xué)們用橡皮筋、彈簧、氣球等器材動(dòng)手操作，改變它們的形狀，拉一拉、壓一壓(圖3)，使物體發(fā)生彈性形變的同時(shí)，你的手有什么感覺？

圖3

生：感覺受到力的作用。

師：力能使物體發(fā)生形變，物體發(fā)生形變能不能產(chǎn)生力呢？

生：感覺到橡皮筋對手有拉力，氣球?qū)κ钟袎毫Α?/p>

教：誰施加了力？方向如何？

生：橡皮筋、彈簧、氣球等對手施加了力，力的方向與這些物體發(fā)生形變的方向相反。

教師總結(jié)并板書：物理學(xué)上把物體由于彈性形變而產(chǎn)生的力叫作彈力。

活動(dòng)三：比一比，誰的力氣大

請力氣大的同學(xué)上臺(tái)演示，他費(fèi)力地將彈簧拉力器拉開，此時(shí)老師鼓勵(lì)該同學(xué)將彈簧拉力器拉得更開一些，并追問他此時(shí)的感受，這說明了什么？

生1：拉得越長，就越費(fèi)力，越累。

生2：形變越大，需要的力就越大。

師：這個(gè)力就是彈力，有什么特點(diǎn)？

生：彈簧彈性形變越大，彈簧對手的拉力越大。

師：由此可見，物體發(fā)生的彈性形變越大，物體產(chǎn)生的彈力也越大。

設(shè)計(jì)意圖：利用身邊的物品感知彈性形變，感受彈力的存在，用學(xué)生熟悉的彈簧拉力器創(chuàng)設(shè)真實(shí)物理情境，讓學(xué)生感受彈力的大小，認(rèn)識(shí)到力能使物體發(fā)生彈性形變，發(fā)生彈性形變的物體能產(chǎn)生彈力，感知彈力大小與彈性形變大小有關(guān)，通過問題引出“探究彈性形變程度與彈力大小關(guān)系”的課題。

3 任務(wù)引領(lǐng)，進(jìn)入主題，自主探究

活動(dòng)四：探究彈簧的伸長量與外力大小關(guān)系

師：彈簧的伸長量與外力有什么關(guān)系呢？你打算如何探究？需要什么幫助？

生1：我不知道具體力的大小如何表示。

生2：怎么標(biāo)記？

師：測量就是用公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)與被測量的量進(jìn)行比較，前提是選好公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，如何確定這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)呢？掛1只50 g鉤碼，彈簧受到的拉力約為0.5 N。

教師介紹實(shí)驗(yàn)的器材(圖4)，學(xué)生2人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖4

師：怎樣標(biāo)注彈簧伸長量？

學(xué)生討論后回答：可以先不掛任何鉤碼，這時(shí)指針位置標(biāo)注為0 N,掛一只鉤碼，標(biāo)注0.5 N，依次類推。

教師提示:標(biāo)注時(shí)應(yīng)該確定標(biāo)準(zhǔn)和起始位置，每次都用紅色指針?biāo)傅奈恢脼闃?biāo)注點(diǎn)，可以將不同顏色的橡皮筋綁在支架上標(biāo)注相應(yīng)位置。

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)，大部分學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后展示。

師：請大家觀察你們的作品，標(biāo)注好的刻度有什么特點(diǎn)？

生：刻度分布比較均勻。

教師：猜想一下彈簧伸長量與外力大小可能有什么關(guān)系？

生：彈簧伸長量與外力大小成正比。

師：你們得出這樣的結(jié)論依據(jù)是什么？

學(xué)生：彈簧伸長量隨著拉力均勻增加而均勻增加。

教師接著演示，6個(gè)相同的彈簧以相等間距掛在鐵架上，從左到右依次掛上0、1、2、3、4、5只50 g的鉤碼(圖5)。

圖5

師：觀察圖5中彈簧下端紅色指針的位置，你能得到什么信息？

生1：所掛鉤碼只數(shù)越多，彈簧的長度就越長。

生2：似乎紅色指針在同一傾斜的直線上。

師：如果以最左邊彈簧的下端為原點(diǎn)建立坐標(biāo)軸，x軸代表彈簧所受拉力的大小(圖6)，y軸可以代表哪個(gè)物理量？

圖6

生：掛鉤碼后彈簧的長度減去彈簧的原長就可以得到彈簧的伸長量，豎直方向以原長為起點(diǎn)就代表彈簧的伸長量。

師：繼續(xù)觀察鉤碼的位置，6個(gè)彈簧的下端在排布上有什么規(guī)律？彈簧的伸長量與拉力大小可能存在什么關(guān)系？將圖6旋轉(zhuǎn)90°(圖7)，彈簧的伸長量與拉力大小可能存在什么關(guān)系？

圖7

生：二者成正比！因?yàn)檫@個(gè)圖線是經(jīng)過原點(diǎn)的直線，是正比例函數(shù)圖線。

師：彈簧的伸長量與所受外力大小成正比，那么彈簧上能無限地掛鉤碼嗎？理由是什么？

生1：不能，支架不夠高，彈簧伸長到一定程度就碰到地面了。

師：你們認(rèn)可他的觀點(diǎn)嗎？

生2：我不贊成，可以把支架放高一點(diǎn)，就算支架很高，超過一定范圍彈簧就變成鐵絲了，不能恢復(fù)原來形狀了。

師：彈簧發(fā)生彈性形變有一個(gè)范圍叫作彈性限度，超過彈性限度，彈簧就發(fā)生范性形變了，所以不能超過彈性限度。那么剛才的結(jié)論應(yīng)該如何修正才能變得更加科學(xué)？

生：在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長量與所受外力大小成正比。

設(shè)計(jì)意圖：在探究彈簧的伸長量與外力關(guān)系的過程中，通過希沃同屏所拍攝的照片，引導(dǎo)學(xué)生猜想伸長量與外力的定量關(guān)系，通過描點(diǎn)、繪圖，驗(yàn)證學(xué)生猜想，體會(huì)數(shù)形結(jié)合方法的重要作用。

4 自制彈簧測力計(jì)，在使用中逐步完善，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

活動(dòng)五：自制彈簧測力計(jì)

師：前面已經(jīng)知道用手托起兩個(gè)雞蛋的力約為1 N，具體是多大呢？你們能利用所學(xué)知識(shí)自制一個(gè)彈簧測力計(jì)來測量托起2個(gè)雞蛋的力到底是多大嗎？剛才同學(xué)們已經(jīng)利用手邊器材盒里的鉤碼給彈簧標(biāo)注刻度了，這樣就制成了一個(gè)測量力的裝置，其主要結(jié)構(gòu)是彈簧，這個(gè)裝置叫作彈簧測力計(jì)。觀察你自己制作的彈簧測力計(jì)的量程和分度值，用手拉一拉，體驗(yàn)拉力為1 N、3 N時(shí)手的感受，再用你自制的彈簧測力計(jì)測量兩只雞蛋拉彈簧的力是多少牛頓。

學(xué)生分組測量并嘗試讀數(shù)，教師巡視指導(dǎo)，拍照投影在大屏幕上。

師：你們發(fā)現(xiàn)了什么？這個(gè)力具體是多大？

生：指針并不恰好在刻度線上，無法準(zhǔn)確讀數(shù)。

師：指針位置并不恰好在標(biāo)線處怎么辦？

生：可以將彈簧測力兩個(gè)刻度之間的間隔均分，提高它的精確度。我們可以進(jìn)一步將1 N分成10等分，那么分度值就變成了0.1 N。

師：除了這個(gè)問題，你們還發(fā)現(xiàn)有哪些可以改進(jìn)的地方？

學(xué)生交流討論后匯報(bào)，并針對自制彈簧測力計(jì)不足之處提出改進(jìn)建議。

生1：彈簧沒有固定，容易掉下來。

生2：彈簧與支架間有摩擦。

生3：彈簧測力計(jì)量程只有3 N，不太實(shí)用。

生4：只能測量豎直方向的拉力。

師：請同學(xué)們拿出彈簧測力計(jì)，對比你們自制的測力計(jì)，看看還有什么不同之處？

學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)室中的彈簧測力計(jì)構(gòu)造，與自制彈簧測力對比，對照課本上彈簧測力計(jì)的實(shí)物圖，將每個(gè)部件的名稱和自制的彈簧測力計(jì)進(jìn)行一一對應(yīng)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生利用自制彈簧測力計(jì)測量兩只雞蛋拉彈簧的力，不能精確讀數(shù)，由于實(shí)驗(yàn)室中彈簧測力計(jì)的分度值更小，能夠比較精確地測出兩只雞蛋所受的重力。通過階梯式任務(wù)驅(qū)動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展。

5 利用生成性板書進(jìn)行小結(jié)，建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，提高學(xué)生思維

板書設(shè)計(jì)如圖8所示，利用問題引發(fā)學(xué)生思考，邊教邊完善思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生梳理知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。在板書設(shè)計(jì)時(shí)留下一些空白，學(xué)生在回顧梳理時(shí)逐一在黑板上填寫。

圖8

在初中物理教學(xué)中要想讓學(xué)生思維能力的提升真正落地生根，需要教師在平時(shí)的備課中遵循學(xué)生的學(xué)習(xí)邏輯，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，層層遞進(jìn)地設(shè)計(jì)問題串，幫助學(xué)生逐步深入學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)思維進(jìn)階，培養(yǎng)其科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，逐步提升他們的核心素養(yǎng)。

本文以彈簧測力計(jì)的教學(xué)為例，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式，探究彈簧伸長量與外力關(guān)系，從定性到定量，引導(dǎo)學(xué)生分析對策，一步步改進(jìn)、完善裝置，最終趨于成熟，體驗(yàn)成功的快樂。此過程中引發(fā)的思考與探究必將成為學(xué)生自我提高的鑰匙，促使他們?nèi)ゴ蜷_通往未來的大門。