突出问题发展的脉络以活动教学突破弹力方向难点

陈 艳

(陕西省西安市西光中学 710000)

活动教学主要指以在教学过程中建构具有教育性、创造性、实践性、操作性的学生主体活动为主要形式，以鼓励学生主动参与、主动探索、主动思考、主动实践为基本特征，以实现学生多方面能力综合发展为核心，以促进学生整体素质全面提高为目的的一种新型教学观和教学形式.

在高中物理弹力教学中，判断物体间支持力、压力的方向是一个需要突破的难点.课本上对弹力的介绍的比较简单，仅仅告诉学生支持力、压力的方向都垂直于接触面，并没有建立关于如何发现弹力方向特征的问题系统，学生缺乏对问题发展脉络的认识，故难以独立判断类似于球与球之间、球与平面之间、筷子与碗之间的弹力方向.弹力的方向是事实性知识，问题发展的脉络起始于学生在活动中获得对弹力方向的感官经验，发展于对这些经验所遵循规律的猜测和验证及进一步对更一般情况的预测，完善于与弹力概念的结合，而弹力的课堂教学通常并不重视帮助学生建立如何发现弹力方向特征的问题系统，导致学生难以独立判断不同情境中弹力的方向.

建构主义的学习观认为学习是学习者将新的感官经验放入原有的概念架构之中以建立他们的概念架构，因此学习者的先备知识深深影响新知识的建构(Wanderse1994).而Hestenes的研究表明“传统教学对改变学生头脑中错误概念的贡献是微乎其微的.”因此，可采用突出问题发展的脉络的活动教学形式，帮助学生建立发现弹力方向特征的问题系统，提高分析解决问题能力来突破弹力方向教学难点.

活动教学设计需要做好教具创新设计和学生活动单设计：

一、 教具创新设计

生活中接触且挤压的物体之间存在弹力，但通常物体受力复杂，可能同时受到多个力的作用，因此不论物体是否处于平衡状态，人们都难以分辨弹力的方向；又或者物体间发生弹力作用的时间极短，不易观察到发生弹力时的环境特征，导致人们难以积累有关弹力方向与哪些因素有关的感官经验，这是导致弹力方向成为教学难点的重要原因.为了突破难点，设计教具时应该考虑：实验现象突显弹力的作用效果；弹力的方向应该能够被记录；弹力发生的环境特征应该能够被记录.

第1，设计原理：应用力的作用效果之一是改变物体运动状态为设计原理，具体来说就是用不同形状的物体撞击静止在水平面上的小球，小球会运动起来.因为撞击过程时间极短，撞击过程中的弹力较大，小球所受的摩擦力等其它力可以忽略不计，故小球的运动方向即可视为撞击过程中物体对小球的弹力的方向.

第2，教具成功的关键：能方便的记录弹力的方向，也就是小球的运动方向.在垫板上均匀涂抹少量润肤霜，小球在经过时运动方向几乎不受影响，而且会留下清晰的印迹，这个印迹即为物体对小球的弹力方向；教具要能方便的记录弹力发生时的环境，即施力物体与受力物体碰撞时的位置，采用确定碰撞位置，在具体实验时通过控制物体的运动路线完成在指定位置进行碰撞的实验操作.制作时将垫板，润肤霜，保鲜膜配合使用，既能简化涂抹润肤霜的步骤又能重复使用.

第3，教具的制作

材料：垫板，润肤霜，保鲜膜，胶带，不干胶贴纸，小钢球，方形木块，圆柱形玻璃瓶(如胶水瓶)

制作：将保鲜膜覆盖在垫板上，覆盖三分之二的区域即可；用胶带将保鲜膜的三个边与垫板贴在一起，就像给垫板贴了一个口袋，然后将少许润肤霜滴入这个口袋，并排掉口袋内的空气，将最后的一边也用胶带封住.主要部分就做好了.在贴纸上画出撞击小钢球用的圆柱形玻璃瓶(如胶水瓶)的横截面的形状，用剪刀剪出这个横截面，贴在指定的发生撞击的位置.在贴纸上画出被撞击的小钢球的横截面的形状，用剪刀剪出这个横截面，贴在与玻璃瓶发生撞击的位置.最好在贴纸上标出圆心的位置.

下图所示为探究木块与小球(平面与球面)间弹力方向的使用示意

下图所示为探究胶水瓶与小球(柱面与球面)间弹力方向的使用示意

二、 活动的设计

第一，设计思路： 以“预测(predict)-观察(observe)-解释(explain)”概念冲突(POE)的教学程序引发学生建立自己的问题系统；突出“观察现象-现象遵循什么规律-推测新情境中会发生的现象-实验验证-修正结论(再观察直至问题解决)” 的问题发展脉络，将弹力方向的教学过程设计为实验探究的活动教学，充分给予学生动手体验、动脑思考的机会；利用“学生活动单”协调学生活动，开展有效的合作互动，让学生真正参与问题系统的建立与问题的解决.

第二，“学生活动单”的设计

问题一：木块对小球的弹力沿什么方向(平面与球面间的弹力方向)

1.学生预测：

2.实验操作： ①用木块撞击小球②改变木块撞击小球的位置，再用木块撞击小球③改变木块撞击小球的速度方向，再用木块撞击小球④任意撞击

3.观察并记录弹力的方向

4.提出相关弹力方向的问题，结合实验解决问题并记录

问题二：胶水瓶对小球的弹力沿什么方向(圆弧面与球面间的弹力方向)

1.学生预测

2.实验操作：①在指定位置用胶水瓶撞击小球②改变小球的位置，再用胶水瓶在指定位置撞击小球③改变胶水瓶撞击小球的速度方向撞击小球④任意撞击

3.观察并记录弹力的方向

4.提出相关弹力方向的问题，结合实验解决问题并记录

问题三： 对实验现象的总结

1.木块与桌面间的压力、支持力的方向与接触面有什么关系？一般曲面间的弹力方向沿什么方向？

2.上面两个问题中弹力的方向能否用同一句话来描述？

3.总结接触的物体间弹力方向的判断依据.

以上设计创设了利于问题系统建构的条件，为学生提供了具体探究活动方式的指导，保证了学生活动的有序和有效，突出了问题发展的脉络，有利于学生依据记录进行思考讨论和交流，进行有理有据的思维互动、协作学习，表达自己的观点，分析同伴的观点，完善自己的认知结构.

课后检测表明学生通过遵循问题发展脉络的探究活动，掌握曲面间的弹力方向的程度明显优于通过观察演示实验的掌握程度.对教学的启示：接触的物体间发生的弹力的方向是事实性知识，需要有感官经验的支持，设计学生活动为中心的课堂教学环节,能够使学生按照问题发展的脉络参与到活动中，进行实验，观察现象，发现总结并真正理解“支持力和压力的方向垂直于接触面”这一简洁物理表述的丰富内涵.