一种以学生为中心的物理课堂设计方法

■天津市第一中学 程 刚

初中物理教学中，一节好的物理课应以学生为中心，着重从教材和学情、课堂导入、自制教具、课堂活动等方面精心设计，从而提升课堂教学效果。

一、做好教材分析和学情分析，是上好一堂课的重要前提

教材分析和学情分析是备课中的一项重要环节。上好一节课，教师必须要认清本节在教材中的地位与作用、教材所涵盖的物理知识；学情分析也非常重要，教师要了解班级学生的年龄特点、心理特点、兴趣爱好，要分析学生在学习新知识之前的知识储备，预估在学习新知识时可能出现的个性差异，从而能够明确地把握本节课的教学重点、难点以及突破方法。下面是教师在讲授“杠杆”一节时，进行教材分析和学情分析的部分内容。

“杠杆是人教版八年级下册第十二章‘简单机械’第一节的内容，它既是‘力’的内容的延伸，又是学习后续内容——其他简单机械的重要基础。八年级学生有一定的力学基础，知道力的三要素，会画力的示意图，有初步的作图能力，而且他们对日常生活中的杠杆，例如剪刀、跷跷板等有一定的了解，但是他们对杠杆的认识是感性的，比较肤浅、片面。因此，在教学中，教师应把侧重点放在鼓励学生积极地去观察、讨论、猜想、探究等方面，促使学生对知识的理解由感性认识上升到理性认识，从中归纳出杠杆的特征——‘五要素’，以及杠杆平衡条件等物理概念和规律。”

二、利用学生认知冲突，巧设新课导入环节

教师要精心设计课堂的导入环节，它是一堂课的开场白，直接影响着学生学习新知识的兴趣和状态。好的导入可以激发学生的好奇心和求知欲，从而使学生在课堂上情绪高涨，专注地投入学习、接受新知识，获得更好的教学效果。

在杠杆教学中，利用掰手腕比赛进行课堂导入，制造学生认知冲突。选两名学生，比一比谁的力气更大，学生积极举手，踊跃参与。第一次，学生甲、乙正常比赛，学生甲由于力气较小，很快输掉比赛。输掉比赛的学生甲内心特别想赢，但他知道如果以同样的方式再进行比赛肯定还是输。此时，教师可以故作神秘地说：“老师可以利用物理规律来帮你反败为胜”，在所有学生半信半疑的气氛中，我调整双方掰手腕的姿势，将学生乙手握在学生甲的手腕上，开始第二局比赛，结果学生甲反败为胜，结局出乎了所有人的意料，但问了好几个学生，都无法说清楚学生甲获胜的道理。看到这样的情景，教师告诉学生：“要想明白他反败为胜的道理，就一定要学好今天的课程——杠杆。”这样的导入激发了学生的求知欲，同时自然地引出本节课的主题。

三、利用自制教具，设问引导，深入探究，建构科学的物理概念

物理概念是物理学科这座大厦的基石，但有些物理概念是非常抽象的，初中生不能轻松理解。在这样的背景下，有些教师很可能直接将物理概念灌输给学生，认为只要让学生背熟概念，练题练多了，概念自然就轻松理解了，而忽视了学生对物理概念的认识需要经历有效的探究过程，导致学生不能科学地理解某些物理概念的本质。例如：在讲解杠杆的“五要素”时，由于受到教具的限制，大多数教师直接讲授支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂是杠杆“五要素”，而忽视了“五要素”是怎么获得的，尤其是动力臂、阻力臂的定义是如何从实验中得到，导致学生在运用杠杆平衡条件分析问题时，经常出现错误。为此，教师应积极设计实验教具，来弥补实验器材的不足，引导学生通过一个个“自主探究”活动，建构科学的物理概念。

在“杠杆”一课教学过程中，我利用自己设计的演示教具和自制教具，通过设问引导，进行探究，使学生认识了杠杆“五要素”。教师首先演示自制教具——投石车，学生结合生活经验，找出了杠杆共同特点：固定点、转动、受力、硬棒，从而让学生概括出了杠杆定义——在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒。学生踊跃尝试使用投石车，将石头抛射得更远。在体验中，学生很顺利地找到杠杆的支点、动力、动力作用点、阻力、阻力作用点所在位置。紧接着教师提问：在使用投石车时，石子抛射的距离不同，你能否猜想一下，哪些因素可能影响杠杆转动的效果呢？

大多数学生能够答出：动力大小、阻力大小、阻力作用点、动力作用点影响杠杆转动效果。教师说：那就请你们利用自制教具进行探究，并说出自己探究的结论，来验证一下你们的猜想是否正确。

学生观察教具上有A、B、C、D四个杠杆情况发现（如图1）：（杠杆A、B阻力大小不同、杠杆A、C动力作用点不同、杠杆A、D阻力作用点不同），然后教师引导学生在四个杠杆指定的动力作用点，挂上相同钩码（保证动力大小相同）。①只改变对杠杆A的压力大小，杠杆转动效果变化，说明动力影响杠杆转动效果；②杠杆A、B挂上相同钩码，转动效果不同，说明阻力影响杠杆转动效果；③杠杆A、C挂上相同钩码，转动效果不同，说明动力作用点影响杠杆转动效果；④杠杆A、D挂上相同钩码，转动效果不同，说明阻力作用点影响杠杆转动效果。学生根据实验现象，得到初步的探究结果：力的大小、力的作用点都能影响杠杆的转动效果。但有的学生探究发现：力的方向不同，杠杆的转动效果也不同。

图1

教师肯定大家发言的同时说：既然力的作用点和力的方向都在影响杠杆的转动效果，出示另一自制教具（如图2），如果把杠杆右侧力的作用点和方向都改变一下（力的大小不变），杠杆转动效果一定改变吗？调节钩码位置和方向，发现杠杆状态没有变（如图3），此时学生感到疑惑，教师抓住机会提问，那到底是什么因素影响着杠杆的转动状态呢？

图2

图3

经过思考，学生分析：只说力的方向或力的作用点影响杠杆转动效果是不全面的，应该把作用点和力的方向结合起来，可能是支点到力的作用线的距离影响着杠杆转动效果。并使用自制演示教具继续探究发现：确实是支点到力的作用线的距离影响杠杆状态。这样就在探究活动中逐步构建力臂的概念，并理解支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂为什么是杠杆的“五要素”，从而建构了科学的物理概念。

四、巧设课堂活动，优化物理教学，助推学生物理思维

教师在课堂教学中，巧妙地运用竞赛、游戏等活动，激发学生学习兴趣，发挥学生的主体作用，优化课堂教学效果。

在讲杠杆分类时，并不是直接告诉学生杠杆的分类，而是通过活动，让学生用普通剪刀、铁皮剪刀去剪铁皮，谈谈自己的感受。学生体验后说后者省力。教师马上问为什么铁皮剪刀比较省力呢？学生观察了两种剪刀结构后说：在杠杆平衡时，如果动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，为省力杠杆。反之，如果动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。教师肯定学生的同时继续提问，如果要剪树枝，用什么样的剪刀更省力？学生说：动力臂远远大于阻力臂的杠杆。教师拿出树枝剪刀，让学生轻松剪断树枝，引起了学生对省力杠杆的阵阵惊叹。

就在这个学生感叹省力杠杆的“特异功能”时，马上进行第二场比赛——剪纸大比拼，可以引导说：既然这个同学非常喜欢省力杠杆，那就让这个小组用铁皮剪刀、其他小组用普通剪刀，比赛剪出一个笑脸，看哪个小组用时最短？经过一番激烈的比赛，其他小组已经完成比赛，获得胜利，使用铁皮剪刀的小组却还没剪完，输掉了比赛。这时，可以启发学生：“你觉得输掉比赛的原因是什么？”学生说：“铁皮剪刀不仅笨重，而且每剪一次，手柄都要移动很大的距离才能将纸片剪开，使用起来不方便，而普通剪刀移动很小一段距离就可以剪开很长的距离，使用起来灵活方便。”一个活动，让学生真正认识到省力杠杆的特点是省力费距离，费力杠杆的特点是费力省距离，聪明的人们就是在日常生活中，根据不同的需要选择合适的剪刀。补充：还有一种杠杆，如天平，动力臂和阻力臂相等，称为等臂杠杆。