《質(zhì)量的測(cè)量》教學(xué)設(shè)計(jì)新探

張珍萍　葉富軍

[摘要]質(zhì)量是重要的物理概念，掌握好這一概念對(duì)學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)非常重要。為了有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，可以在學(xué)生原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用探究式教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作、合作探究提高教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]質(zhì)量測(cè)量；教學(xué)設(shè)計(jì)；教學(xué)過程

[中圖分類號(hào)]G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1674-6058（2017）23-0045-03

測(cè)量需要儀器，學(xué)生通過第一章的學(xué)習(xí)，已經(jīng)掌握了測(cè)量的基本方法，學(xué)生能夠?qū)σ恍┈F(xiàn)象作簡(jiǎn)單解釋。但托盤天平是學(xué)生第一次使用的較為精密的儀器，教學(xué)時(shí)應(yīng)讓學(xué)生親自體驗(yàn)，感知天平的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)原理。另外，使用托盤天平則是學(xué)生動(dòng)手操作的好時(shí)機(jī)，七年級(jí)學(xué)生比較好動(dòng)，接受能力強(qiáng)，通過動(dòng)手能進(jìn)一步促進(jìn)其對(duì)天平構(gòu)造的理解，掌握天平的使用方法，進(jìn)而提高學(xué)生的綜合能力。

一、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能

（1）知道測(cè)量質(zhì)量的工具；

（2）了解托盤天平的設(shè)計(jì)過程；

（3）學(xué)會(huì)規(guī)范使用托盤天平測(cè)量物體質(zhì)量。

2.過程與方法

通過對(duì)托盤天平結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思路的了解，提高學(xué)生使用托盤天平的能力，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)就在身邊。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

（1）通過教學(xué)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)科學(xué)的求知欲望，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；

（2）鼓勵(lì)學(xué)生積極參與探究活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律；

（3）密切聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活和社會(huì)的意識(shí)。

二、教學(xué)重點(diǎn)

還原托盤天平的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)過程。

三、教學(xué)難點(diǎn)

用托盤天平測(cè)物體質(zhì)量的實(shí)際操作。

四、教學(xué)過程

（一）引課

出示一張看起來質(zhì)量差別很大的甲、乙兩位同學(xué)的照片。

問題一：你能比較兩位同學(xué)的質(zhì)量大小嗎？

生（笑笑）：甲同學(xué)的質(zhì)量肯定大于乙同學(xué)的質(zhì)量。

師：你的理由是什么？

生1：因?yàn)榧淄瑢W(xué)比乙同學(xué)高。

生2：因?yàn)榧淄瑢W(xué)的體積比乙同學(xué)的體積大。（學(xué)生發(fā)笑）

生3：我認(rèn)為他們說的不完整，應(yīng)該是甲同學(xué)比乙同學(xué)強(qiáng)壯。（全班大笑）

生4：看上去甲同學(xué)所含的物質(zhì)明顯比乙同學(xué)多嘛！

[設(shè)計(jì)思路：通過身邊的同學(xué)引入課題，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又起到了復(fù)習(xí)之效。正如布盧姆所說的，學(xué)生學(xué)習(xí)的最大動(dòng)力是對(duì)學(xué)習(xí)材料的興趣。]

師：同學(xué)們都憑借感官來判斷，但往往這種判斷是不可靠的。同學(xué)們能否利用自己的生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步加以比較？

生：能，我玩過蹺蹺板，只要一端向下，就表明向下的一端的同學(xué)質(zhì)量大，反之，向上蹺的一端的同學(xué)質(zhì)量就小。

師：不錯(cuò)。如圖1，甲同學(xué)和乙同學(xué)一起在玩蹺蹺板，你能判斷他們的質(zhì)量大小嗎？這又該如何解釋？

[設(shè)計(jì)思路：引入蹺蹺板，符合學(xué)生對(duì)知識(shí)的建構(gòu)規(guī)律；再通過經(jīng)驗(yàn)與想象，使他們對(duì)原有知識(shí)的認(rèn)知產(chǎn)生沖突，促進(jìn)學(xué)生深入思考。]

生1：甲的質(zhì)量發(fā)生了變化。

生2：不會(huì)的；質(zhì)量是物體的一種屬性，不會(huì)隨著位置的變化而變化。

生3：因?yàn)樗齻z所在位置到中點(diǎn)的距離不一樣。

生4：是的，小學(xué)已經(jīng)學(xué)過。玩蹺蹺板時(shí)，兩邊的人離中點(diǎn)是一樣的，現(xiàn)在甲同學(xué)坐在離中點(diǎn)近一些的位置，表明甲同學(xué)的質(zhì)量大些。

師：很好；要想比較質(zhì)量的大小，應(yīng)該將物體放在離蹺蹺板中心等距離處。

[設(shè)計(jì)思路：在解決問題的過程中復(fù)習(xí)知識(shí)，還原天平是等臂杠桿的設(shè)計(jì)原理；還為引導(dǎo)學(xué)生了解天平的結(jié)構(gòu)創(chuàng)設(shè)情境，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，使他們?cè)笇W(xué)、想學(xué)、樂學(xué)。]

（二）展開

課題一：實(shí)驗(yàn)室里，用來測(cè)量物體質(zhì)量的儀器是如何設(shè)計(jì)的？

師：如果在離蹺蹺板的中心等距離的位置上，放兩個(gè)其他物體也能比較出它們質(zhì)量的大小嗎？

生：可以。

師：那我們能否用這種方法比較一些質(zhì)量小的物體的質(zhì)量？

生1：可以。

生2：不可以，質(zhì)量小的物體可能無法引起蹺蹺板明顯的變化。

生3：可用一短小的硬棒代替蹺蹺板（如圖2）。

[設(shè)計(jì)思路：運(yùn)用類比法促進(jìn)學(xué)生思考，促進(jìn)學(xué)生交流。]

師：但是這樣短的硬棒兩邊就不容易放上物體了，那怎么辦？

生：只要在兩邊各放一個(gè)盤子就好了。

師：這個(gè)方法不錯(cuò)的。那我們給它們起什么的名稱呢？

生：短棒叫橫桿，盤子叫托盤。

師：好的。右圖3就是按照大家的思路，畫出來的。如何更準(zhǔn)確地呈現(xiàn)兩邊物體的質(zhì)量？

生：在中間加一個(gè)指針。

師：嗯，好的。那么加上的指針又如何反映兩邊物體的質(zhì)量關(guān)系呢？

生：只要指針剛好在中間就表明兩邊物體的質(zhì)量相等，如圖4。

師：由于肉眼的局限，怎樣才能更加精確地知道兩邊物體的質(zhì)量剛好相等？

生1：指針可以自由擺動(dòng)，不好確定。

生2：只要再增加一個(gè)結(jié)構(gòu)，作為參考就好了。

生3：可以增設(shè)一個(gè)像刻度尺一樣的刻度。

生4：增加分度盤。（這時(shí)學(xué)生會(huì)很快從教材中獲取答案，但通過剛才的討論，清楚了分度盤的功能，學(xué)生也能初步感知天平的結(jié)構(gòu)和功能）

[設(shè)計(jì)思路：通過不斷提出問題和解決問題，完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。]

師：如圖5，如果指針不指在分度盤的中間，發(fā)生了偏轉(zhuǎn)說明了什么？

生1：說明了兩邊物體的質(zhì)量是不一樣的。endprint

生2：如果指針偏向了左邊，就表明了左邊物體的質(zhì)量大于右邊物體的質(zhì)量。指針偏向右邊，就表明右邊物體的質(zhì)量大。

師：如果指針沒有指在分度盤的中間，應(yīng)該如何調(diào)整？

生1：增加物體。

生2：不行，但是……

生3：我認(rèn)為加物體不可以，因?yàn)榧游矬w后會(huì)使指針偏轉(zhuǎn)的程度更明顯。

生4：可以考慮在橫桿上加一個(gè)能微調(diào)的物體。

生5：那就在橫梁的兩側(cè)邊緣各加螺母，可左右移動(dòng)，從而達(dá)到目的，如圖6。

[設(shè)計(jì)思路：體現(xiàn)新課程的“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”理念，讓學(xué)生在不斷糾錯(cuò)、完善中提升創(chuàng)新能力，感受科技就在身邊。]

師：如果指針偏向左邊，那么螺母怎么調(diào)整？

生：指針偏向左邊，表明左邊的質(zhì)量大了，那么螺母就向右邊移動(dòng)，直到指針剛好指在中間。

師：很好，這時(shí)的天平就算是調(diào)平了，我們將這個(gè)螺母稱為平衡螺母。

（三）整合

師生一起分析探討解決稱量過程中碰到的問題，幫助學(xué)生了解天平的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思路。

師：請(qǐng)仔細(xì)觀察圖7，了解這種天平的結(jié)構(gòu)和使用方法。

生：現(xiàn)在的天平還少了橫梁標(biāo)尺、游碼、砝碼和鑷子等。

師：這些東西有什么作用？

生1：測(cè)量是與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過程，砝碼和游碼應(yīng)該就是這架天平的標(biāo)準(zhǔn)量。

生2：游碼可以在橫梁標(biāo)尺上左右移動(dòng)。

生3：將游碼往右移，指針會(huì)向右偏。

師：很好，這表明了什么？

生4：移動(dòng)游碼相當(dāng)于在右盤加入一定質(zhì)量的物體。

師：根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象，開始稱量前，游碼應(yīng)該放在哪里？

生5：應(yīng)該移到最左邊“0”刻度的位置上。

師：既然有了游碼，那么砝碼又有什么作用？

生6：橫梁標(biāo)尺上的刻度最大只有5克，也就是說游碼的改變范圍只有5克，無法稱量質(zhì)量大于5克的物體。

生7：質(zhì)量大于5克的物體，應(yīng)通過加大小不同的砝碼來實(shí)現(xiàn)。

師：既然砝碼和游碼的作用相似，那么砝碼要放在哪一邊？

生8：應(yīng)該放在右盤。因?yàn)檫@樣取放方便。

生9：那么左盤就是放物體了。

生10：我清楚了。左盤物體的質(zhì)量就是右盤砝碼的質(zhì)量加上游碼的刻度值。

[設(shè)計(jì)思路：用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)分析，讓學(xué)生理解“左物右碼”。]

師：鑷子有什么作用？

生：因?yàn)轫来a和游碼都是由金屬制成的，易生銹，所以取放時(shí)都用鑷子來完成。

在整個(gè)比較過程中，學(xué)生已經(jīng)清楚了稱量物體質(zhì)量的基本操作流程。所以，教師只要提供一些物體，讓學(xué)生“自由選擇”想要稱量的物體，以激發(fā)學(xué)生的興趣。然后由學(xué)生選出代表，邊演示邊說出稱量的基本步驟，并由學(xué)生加以評(píng)價(jià)和完善。

[設(shè)計(jì)思路：學(xué)生在自由選擇中更好地發(fā)揮自己的水平，在輕松、愉悅的氛圍中，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率更高。]

（四）拓展

課題三：在實(shí)際操作中可能產(chǎn)生的新問題。

表面上，學(xué)生已經(jīng)掌握了使用天平的基本操作方法，但由于可以自由選取物體稱量，學(xué)生在自由操作過程中更容易產(chǎn)生一些新問題，實(shí)際課堂中產(chǎn)生的問題如下。

生1：為什么天平上標(biāo)著的量程小于砝碼盒里所有砝碼之和？

生2：砝碼用鑷子取放可防止生銹，但砝碼盒里的砝碼已經(jīng)生銹了，會(huì)影響測(cè)量結(jié)果嗎？

生3：如果錯(cuò)將物體放在天平的右盤了，那物體的質(zhì)量還能測(cè)出嗎？

生4：天平的左右托盤調(diào)換了可以嗎？

生5：稱量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)，能否用平衡螺母來調(diào)節(jié)？

生6：如果要稱量12克食鹽，應(yīng)該怎么操作？

生7：有了電子秤后，天平的使用顯得很不方便，為什么還要學(xué)習(xí)？

[設(shè)計(jì)思路：以上問題，有些是教師可以預(yù)設(shè)的，也有些是課堂生成的，教師將這些問題一起呈現(xiàn)出來，然后由全班學(xué)生討論，再由學(xué)生自己選擇探究，這樣可以讓優(yōu)生對(duì)相關(guān)問題有更深層次的理解。在這個(gè)階段，教師可放手讓學(xué)生討論，關(guān)鍵時(shí)才點(diǎn)撥。1～5題應(yīng)該是學(xué)生在稱量過程中出現(xiàn)的問題；但第6、7兩題，則表明學(xué)生已經(jīng)基本掌握了天平的使用方法，并將相關(guān)知識(shí)應(yīng)用到生活中。這樣的問題教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生思考，學(xué)習(xí)科學(xué)的目的就是讓知識(shí)回歸生活，服務(wù)于生活。]

師：學(xué)習(xí)就是解決問題，又不斷產(chǎn)生新問題的過程，讓我們?cè)诮鉀Q問題的過程中，提高自己的能力，有關(guān)質(zhì)量的相關(guān)知識(shí)我們?cè)谙码A段還將繼續(xù)研究。現(xiàn)將《質(zhì)量的測(cè)量》的知識(shí)內(nèi)容總結(jié)如下，如圖8所示。

五、《質(zhì)量的測(cè)量》的內(nèi)容框圖

六、作業(yè)布置

（1～6必做題，7～9選做題）

1.在使用天平之前，發(fā)現(xiàn)指針偏左，如何處理？

2.使用天平時(shí)，取放砝碼必須用鑷子，其原因是（ ）。

A.砝碼不易弄臟生銹

B.可以輕輕地將砝碼放在托盤上，不易損壞天平

C.傳統(tǒng)的習(xí)慣

D.上述原因都不是

3.某同學(xué)用一架調(diào)節(jié)好的托盤天平測(cè)一本書的質(zhì)量，天平平衡時(shí)，右盤上的砝碼為：100克砝碼一個(gè)，20克砝碼兩個(gè)，10克砝碼一個(gè)，5克砝碼一個(gè)，游碼位置如圖9所示。則這本書的質(zhì)量為（ ）。

A.153.8克 B。156.2克

C.153.6克 D。156.8克

4.小明用托盤天平測(cè)物體的質(zhì)量，他把托盤天平放在水平桌面上，旋轉(zhuǎn)平衡螺母使橫梁在水平位置平衡，但忘了將游碼歸零，這樣稱出的物體質(zhì)量比真實(shí)值（ ）。

A.偏大 B.偏小 C.相等 D.不能確定

5.某同學(xué)在稱一小鐵塊的過程中，發(fā)現(xiàn)指針偏左，如何處理？指針偏右呢？

6.一架天平的砝碼由于使用不當(dāng)而磨損了，用這架天平稱物體的質(zhì)量，其測(cè)量結(jié)果和物體的實(shí)際質(zhì)量相比（ ）。

A.偏大 B.偏小 C.相等 D.不能確定

7.某同學(xué)稱25克食鹽的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)指針偏右，如何處理？指針偏左呢？

8.某同學(xué)在稱一小鐵塊的過程中，當(dāng)他在調(diào)節(jié)平衡前，游碼指在了0.6克處，則當(dāng)他稱20克物體時(shí)，結(jié)果是多少？

9.某同學(xué)在稱一小鐵塊的過程中，錯(cuò)誤地把物體放在了右盤，稱得小鐵塊的質(zhì)量為8.6克，則物體實(shí)際質(zhì)量為多少？

[設(shè)計(jì)思路：運(yùn)用超市式作業(yè)，能讓學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力，自主選擇，既可以檢測(cè)學(xué)習(xí)過程中未真正理解的知識(shí)，又可以讓優(yōu)生有機(jī)會(huì)拓展思維，培養(yǎng)能力，起到了自然分層的作用。]

七、教學(xué)反思

通過對(duì)教材的分析及課堂中教師和學(xué)生的反饋，筆者有以下幾方面的思考。

（1）位置變化。本節(jié)內(nèi)容有一個(gè)重要的變化，就是將原先位于七年級(jí)上冊(cè)第一章的內(nèi)容推至七年級(jí)上冊(cè)第四章。這樣的調(diào)整，為學(xué)習(xí)密度、比熱等重要概念縮短了時(shí)間，更體現(xiàn)了知識(shí)的系統(tǒng)性與整體性。

（2）學(xué)情變化。筆者曾將質(zhì)量的概念、測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法全部合為一課。從一些學(xué)生反饋的情況來看，學(xué)生對(duì)這節(jié)內(nèi)容不能很好理解。雖然能結(jié)合圖片和器材知道天平的結(jié)構(gòu)，但信息量比較大，無法真正的理解，還需要課外花時(shí)間加以強(qiáng)化識(shí)記。根據(jù)學(xué)生的學(xué)情，將質(zhì)量的概念以及特征放在第一課時(shí)；而將測(cè)量?jī)x器和使用方法放在第二課時(shí)上，圍繞問題解決展開學(xué)習(xí)。讓學(xué)生在“做中學(xué)，學(xué)中做”，這樣能促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，還會(huì)產(chǎn)生新的問題。這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生熱情更加高漲。

（3）教法變化。新課程強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)應(yīng)以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”，教師始終堅(jiān)持以學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)為基點(diǎn)，以學(xué)生已有的對(duì)“蹺蹺板”的經(jīng)驗(yàn)為背景，設(shè)計(jì)和完善天平構(gòu)造的教學(xué)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不斷解決問題，又源源不斷地產(chǎn)生新的問題，無形中提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（責(zé)任編輯易志毅）endprint