应用生活化实验培养学生的科学探究能力——以“力的分解”教学为例

尤 宁 吕驰云

(1. 江苏省南京外国语学校，江苏 南京 210008；2. 江苏省南京市中华中学，江苏 南京 210019)

实验能激发学生学习物理的兴趣和求知欲，促进学生形成物理观念、掌握科学方法，培养科学思维，养成科学态度和责任感。陶行知先生提出：“教育要走向社会，走进生活。”物理教育应回归学生的生活，鼓励学生充分利用生活中的器材制作教具，开展各种探究活动，让学生的个性得到全面和谐的发展。笔者以“力的分解”教学为例，探讨应用生活化实验培养学生科学探究能力的途径。

1 精心设计实验，激发学习动力

求知欲是学习的内在动力，在课堂教学之初，教师总是想尽办法设计实验，激发学生的求知欲，提高课堂效率。

在教学引入环节，笔者设计了一个小实验，如图1所示，用两根细线吊起重物，逐渐增加两侧细线间的夹角，当夹角增大到一定程度时，线断、重物掉落。此实验中所用材料简单易找，效果明显，关键是在细线断裂的瞬间，学生由于没有思想准备，有效激起了学生的求知欲，并产生了疑问：为什么细线起初不断，后来却断了？

为了让学生更形象地感受实验过程中绳中张力的变化情况，笔者紧接着又设计了一个对比实验：将线换成橡皮筋，重复前面的操作，让学生仔细观察、体验，交流感受，将心中的疑问具体化：绳(或橡皮筋)中张力为什么会随两者间夹角的增大而增大？

相比于图片、视频等引入方式，这种生活化实验的引入，一方面它更贴近生活，材料简单易找，制作方便，学生可以轻松地自制教具；另一方面它从视觉和心理上对学生产生冲击，从而有效启迪学生的思维，使他们尽快融入课堂教学。

2 合理穿插实验，提高教学效率

2.1 巧妙设计实验，化抽象为形象

如何理解“如果没有条件的限制，一个力可以有无数组分力”？我们可以在纸上利用数学知识，针对一条对角线画出无数个平行四边形，以此方法来帮助学生理解，但“纸上得来终觉浅”，若此处引入恰当的实验，就会化抽象为形象，使学生豁然开朗。

如图2所示，将一根橡皮筋上端固定，下端拴一根细线，第一次手拽细线施加一向下的拉力F，将橡皮筋下端拉至位置O，记下该点位置及F的方向。让学生思考：如何分解力F？即如何用两个力的共同作用替代F的作用？在学生的提议下，在橡皮筋下端又增加了一根线，让学生上台展示在两个力的共同下也将橡皮筋下端拉到了O点，并不断改变两绳间的夹角而保持橡皮筋下端位置不变(效果不变)，从而直观、形象地得到结论：一个力有无数组分力。

图2

在物理教学中引入生活化的小实验，不仅实验简单、易操作，还能化抽象为形象，大大提高教学效率，若是能让学生自己设计、改进实验，则更能提高他们的科学探究能力。

2.2 结合生活案例，突出教学重点

本节课的重点是：学会根据力的作用效果分解力，如何让学生体会力的作用效果呢？“效果”一词本身比较抽象、模糊，学生对之似懂非懂。因此，笔者层层递进，安排了一系列生活化实验：(1) 用拖把拖地，让学生边做边说推力产生的效果；(2) 利用生活中的实例图片，如引桥上的汽车、滑梯上的孩子，让学生分析汽车和孩子所受重力产生的效果。就在学生感到犯难的时候，取出一个简易的自制教具——斜面模型(图3)，将一重物从薄木板上端由静止释放，模拟孩子滑滑梯，实验中可以非常明显地看到：物体一方面沿斜面下滑，另一方面将木板压得向下凹陷变形，效果一目了然。

图3

将生活中的案例带入课堂，再设置生活化的小实验来模拟生活现象，做到化抽象为形象，可提高学生的科学探究能力。

2.3 自制教具，突破教学难点

如图4所示，在塔吊中悬物的拉力如何分解？学生缺乏实际体验，无法说出悬物拉力有什么作用效果，此为本节课的难点。

图4

笔者设置了一个学生活动，如图5所示，同桌的同学互相配合，利用一个同学的身体为实验器材，单手叉腰，手臂与身体形成三角形来模拟塔吊，另一个同学竖直向下拉叉腰同学的肘部，来模拟悬物的拉力，让叉腰同学仔细感受在拉力作用下身体各部位的受力情况，从而准确体会悬物拉力的作用效果。为加深印象，又用一自制教具模拟塔吊(图6)，无论是从上侧橡皮筋被明显拉长，还是从实验者夸张的表情和体态中，都能让学生真切地感受到悬物拉力的作用效果。

图5

图6

在课堂教学中利用自制教具，引入生活化的小实验，并让学生亲身参与和感受，能帮助学生简化生活事例，构建物理模型，降低思维梯度，突破教学难点。

2.4 学生实际体验，顺利实现过渡

实施教学内容过渡的方法很多，实验不失为一绝佳方案。比如在上述模拟塔吊实验中，在学生完成相关任务后，可进一步要求学生逐渐减小橡皮筋与横杆间的夹角，始终保持杆水平。在此过程中，从该同学的身姿体态和面部表情的变化中，不难发现：两分力的大小随着夹角的变化而变化，这就自然地通过实验将教学从“如何分解”过渡到了“动态分析”。

3 适当拓展实验，加深学生印象

在高中物理教学中常借助习题来巩固知识，本节课为巩固所学内容，加深学生印象，将生活化的实验拓展到了课堂之外。先让几个同学一起用力推静止的汽车，推不动；再将一根长绳固定在路边的大树上，一个同学就能轻易拉动汽车(图7)。再引导学生应用力的分解知识予以解释，他们拥有了来自生活的实践体验，会激发进一步探究的欲望，不仅会深刻理解课堂所学知识，还会更加明白理论来自实践，服务于实践。

图7

合理设计生活化实验，开展探究式教学，能极大地激发学生的学习热情，提高学生的科学探究能力。