走进学生世界 触摸课堂脉搏

张鹏

摘   要：简单朴素的器材制成的实验装置往往比经典实验装置对学生更具亲和力，更能有效引导学生突破错误前概念;教学活动的组织只有充分满足学生的心理需求，才有可能激起学生的求知欲望。

关键词：前概念;弹簧测力计;学生心理;主动学习

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章編号：1003-6148（2019）5-0077-4

2018年3月份笔者在学校上了一节公开课——《二力平衡》，两次使用弹簧测力计制作的简单装置，迅速、有效地纠正了学生的前概念，由于教学进度不统一，之后在宜兴市初二物理研讨会上上了一节力学起始课《力 弹力》，这两节课都涉及到弹簧测力计。当笔者重新回味以前的教学设计，发现了一些教学设计中没有注意到的盲区，导致目标定位出现了一些始料未及的变化。而平时教学中不注意的潜在问题，恰能引导教师通过了解学生真实的内心，更好地激发学生的兴趣，调动学生学习的主动性。现将具体过程呈现出来，以供交流、参考，不当之处敬请指正。

在学校试上《二力平衡》这节课，根据笔者以往的经历，感到利用教材的经典实验装置来验证二力平衡的条件，存在几处问题：平衡状态被学生容易接受的是静止状态，因此验证二力平衡的大小关系一般从静止状态开始验证;学生使用弹簧测力计测量物体重力时，考虑学生缺乏二力平衡的知识储备，教师往往直接告知学生，静止物体所受竖直向上的拉力和重力大小相等，这一点学生的内心其实是不认同的。生活中的经验早就帮助学生形成了错误的前概念——水平方向拉小车，小车不动时，静止小车所受拉力大于摩擦力，因此在探索平衡力的大小关系前，教师必然要先利用学生的生活感受，引发学生认知和教师前面灌输知识之间的思维冲突，让学生对平衡力的大小关系充满好奇，唤醒学生主动探索的欲望。理论上讲，用如图1所示的课本实验装置很合适，但由于实验器材相对复杂，相当一部分学生一时半会难以接受，以往实验验证二力平衡的大小关系过程中，学生热情不高，教学效果难如人意。笔者借用如图2的一个设计方案，很好地弥补了书本装置的这一缺陷。用两个经过水平校零的弹簧测力计，拉住正方形纸片对角线上的两孔，通过观察弹簧测力计的示数来验证二力平衡的大小关系，不断增大拉力使纸片处于静止状态，多次实验验证静止这种平衡状态时二力的大小关系。由于实验器材简单、朴素，操作容易，能够在课堂迅速、有效地帮助学生摆脱错误前概念的纠缠，教学过程自然流畅。后续教学中指出此方案的缺点，放在手上不方便操作，可以自然过渡到书本典型实验装置，验证二力平衡的另外三个条件。

如果仅仅从静止状态入手验证二力平衡的大小关系，否定学生错误前概念过程显然进行得不彻底，原因是学生对匀速直线运动状态也存在前概念需要否定。生活经验同样帮助学生形成了匀速直线运动时的错误前概念——当拉力大于物体重力时，物体向上运动，因此学生认为向上运动的物体（包括匀速直线运动），拉力大于重力。考虑实验结论的普遍性，有必要从匀速直线运动这种平衡状态入手，再次实验验证。

书本装置验证二力平衡的大小关系时，考虑绳子和滑轮之间的摩擦，验证匀速直线运动时平衡力的大小关系很不方便。笔者将书本课后一个实验活动修改后前置（如图3），该活动装置更接近生活产生错误前概念的原型，运用前面静止状态时二力平衡大小相等的实验结论，先用弹簧测力计静止时测出两钩码的重力，然后通过观察弹簧测力计示数来判断，匀速向上直线运动时、匀速向下直线运动时，拉力和重力的大小关系。当然，实验前对学生进行了引导，为最大限度接近匀速直线运动，要求弹簧测力计吊两钩码必须缓慢运动;当实验现象出乎学生意料时，一下子打破了学生的这种心理定势，此实验从学生生活中来，完全否定了生活中的所谓的常识，学生自然彻底地实现了感性认识向理性知识的转化。

身边常见材料制作的实验器材能够迅速缩短学生和课程的心理差距，器材简单、方便操作，给学生自己动手创造了机会，增加了实验对学生的吸引力。教学设计越走近、走进学生的世界，越容易在探索未知领域时触发学生的好奇心，使学生对学习产生期待和向往，教学过程就越具有感染力。

经过弹簧测力计测量重力、滑动摩擦力的课堂活动，再联系估测气压大小、探究杠杆平衡条件等活动，发现学生缺乏水平校零、倒置校零的想法，当然不能理解为何要如此操作。笔者强烈感受到课堂活动中让学生了解弹簧测力计的结构、制作弹簧测力计的必要性。

《力 弹力》的教学涉及内容较多，既有利用生活的力现象归纳力概念环节，又有引导学生自主构建弹力概念、揭示弹性形变与外力关系的分组实验活动，后面还有粗略介绍弹簧测力计的原理，再让学生通过阅读方式学会使用弹簧测力计的活动，最后是介绍弹性势能的板块。前面力和弹力比较抽象，教学环节比较繁琐、零碎，不容易组织，后面受时间限制，使用弹簧测力计的过程往往只是走过场，导致学生缺乏对弹簧测力计的制作原理、使用注意点的充分了解。

学生首次接触到弹簧测力计，对此具有一定的神秘感，有参与的心理需求。同时，考虑弹簧测力计结构简单，使学生参与探索弹簧测力计的制作过程具有可能性。而且，它的制作必然涉及力、弹力的产生原因，这就为以探究弹簧测力计为主线组织教学确立了目标。于是，笔者预设了这样的教学方案：利用弹簧、橡皮筋、气球、直尺、橡皮泥这些非常生活化的材料来帮助学生完成探索任务，中间穿插了几个活动，引领学生自主构建力、弹力这两个抽象的物理概念。

没有机会试上、完善教学设计的第一节课，反而促使笔者强烈意识到了教师与学生对待课程素材的不同心理。于是尝试通过回顾教学主要的过程，依靠参会教师的智慧，找到解决问题的对策。以下为课堂主要流程，主要是关注了在课堂上学生行为和课前预设有较大出入的地方，并对教学设计进行完善的过程。

3月20号外出到某中学借班上课，课前为学生准备了2人一组的实验器材：橡皮泥、橡皮筋、气球、钢尺、弹簧、弹簧测力计等。这些简单、朴素的器材像极了学生成长阶段的路标，有一定亲和力。学生陆续进场后，正如课前预料，学生的注意力不自觉地被桌上的实验器材吸引住，开始摆弄实验器材，器材似乎比笔者更具吸引力。为消除学生对陌生教师的紧张情绪，营造一种宽松、和谐的学习氛围，借班上课的老师一般要在课前和学生随意聊上几句。从他们的自发行为开始，笔者提了一条善解人意的建议，请学生将自己感兴趣的器材举过头顶，并对举起不同物体的学生，按照笔者的意图倾向性地进行了所谓的心理解读。举起橡皮泥、橡皮筋、气球的学生属于童心未泯，内心充满快乐、愉悦;举起钢尺、弹簧、弹簧测力计的学生属于热爱学习;举起弹簧、弹簧测力计的学生表明对它们充满神秘感，有科学探索的愿望。然后引出本节课，让我们来探索弹簧测力计的制作原理，并学会如何使用。

议课过程中参会的多数老师对这种打破教材固有模式、以探索弹簧测力计制作原理为主题展开教学活动的形式给予了积极评价，认为这种课题引入给人以耳目一新的感觉。

1.引入课题后，预设以学生拉着橡皮筋、拉弹簧测力计、吹气球等现象，自然而然归纳力的概念，然后延伸到其他生活中的力现象，如运动员举重、狗拉雪橇等。但学生稍稍熟悉器材后，居然没有出现以上情况，因此笔者迫不得已直接用书本上的事例归纳力的概念，教学过程显得被动。参会老师很含蓄地指出这个环节的不足，建构力概念的事例不贴近学生生活，没有能够调动学生主动投入，教学过程不顺畅。并且给了建议，如果能在课上开展掰手腕、拔河比赛的活动能够更加直观地展现力的现象，有助于学生对力概念的归纳，而通过肌肉组织的酸疼让学生体验力的存在，同时能让学生感受到力的作用效果，这样自然过渡到下一个教学环节——弹力的产生原因。但经过推敲，发现如果课上开展掰手腕、拔河比赛的活动，突然转换话题，并不适合。首先，与引入课题时形成的课堂氛围不协调;其次，这里要解决的矛盾主要是怎样让学生乐意开展这些曾经熟悉的“小儿科”活动，让他们感觉这些有意思。因此，对教学环节做了适度改变：对学生感兴趣的器材进行心理解读后，让学生利用实验器材摆Pose， 以拍照形式显示充满好奇的幼年、玩耍的幼稚园、打理小辫子的女孩、开始学习的小学阶段、充满探究精神的中学，以组成自己美好记忆的成长标志，一下子就能激发学生的表现欲望，将这些玩耍实验器材的力现象淋漓尽致地表现出来。

2.上一环节归纳出力的概念后，顺便提出测量力大小的仪器——弹簧测力计。首先，用力拉一下弹簧测力计后松开，请学生观察弹簧的变化，直接由教师给出弹性形变的概念;进一步提出问题，桌面上哪些器材有这种物理属性，请学生通过活动验证，进而引导学生区分弹性形变和塑性形变。

3.总结前面力现象的施力物体，请学生归纳，是否只有人这样的生物才能施力，并建议学生以桌面器材和橡皮泥验证，进一步让学生发现弹力产生的原因、弹性形变与外力的关系。笔者在课堂上真实感受到：学生对重复利用实验器材的做法产生了疲劳感，对活动的开展、成果展现缺乏兴趣。一位参会教师建议利用教师自制的教具完成演示实验，如图4，运用弹簧、小车组合的演示实验引导学生发现弹力产生的根源，并且顺便拓展弹力的外延，指出生活中的推力、拉力、支持力等都是弹力，以学生拉拉力器的感受得出弹簧测力计的原理，进而熟悉弹簧测力的使用，这样课堂气氛活跃，可以一气呵成完成教学任务。

笔者教学设计过程中力图运用简单、朴素的实验器材设计出简约而不简单的课堂，如果把上述器材嫁接过来，与这节课的设计风格不匹配;而且在课上频频转换实验器材，看似丰富的教学活动，有可能在关键的知识生成处不能给学生留有足够的自主支配的时间和空间。课后经过苦苦思考，找到了激发大部分学生开展这种简单活动兴趣的对策，补充“时髦”事物——航母上的弹射器，请学生开展以手边器材模拟弹射飞机（为安全建议以橡皮模拟飞机），这样就给这些简单器材展示活动赋予了意义。学生展示丰富多样的方案，弹簧的拉伸或压缩、直尺的弯曲、橡皮筋的拉伸、气球的压缩、甚至气球的放气都产生了弹力。此时老师以问题启发学生，弹射过程中的力是如何产生的，在学生活动的基础上还可以顺便渗透弹性势能的概念。

4.课标没有要求学生探究弹性形变和弹力的关系，但本节课学生自制弹簧测力计，必然要了解刻度均匀这一知识。因此，笔者从弹簧测力计里拆出一根弹簧，如图5依次挂上相同重力的钩码，拍照并将照片依次平移放在同一图中，让学生通过观察图片快速获得这一知识。在此基础上动员学生用橡皮筋在课上制作简易测力计，以铁架台固定直尺，只给2 N的大钩码一只，要求标出零刻度并可以测量1.5 N重的物体，依次熟悉弹簧测力计的主要结构、理解制作原理，为后面正确使用弹簧测力计埋下伏笔。

5.接触真正的弹簧测力计，学生通过阅读书本说明学会使用弹簧测力计。

教学设计中不注意的盲区，主要是体现在1、3两环节。笔者反思自己平时的教学是不是太功利化了，组织活动时只关注了严谨的邏辑推理过程，脱离了学生的世界，导致较难进入他们的内心，只有设计合理的教学情境，学生才有可能学得主动，才有可能激发学生的学习愿望。

参考文献：

[1]刘炳昇，李容.义务教育教科书物理[M].南京：江苏科学技术出版社，2012.

[2]皮连生.学与教的心理学[M].上海：华东师范大学出版社，2009.

（栏目编辑    李富强）