突出問題發(fā)展的脈絡(luò)以活動(dòng)教學(xué)突破彈力方向難點(diǎn)

陳 艷

(陜西省西安市西光中學(xué) 710000)

活動(dòng)教學(xué)主要指以在教學(xué)過程中建構(gòu)具有教育性、創(chuàng)造性、實(shí)踐性、操作性的學(xué)生主體活動(dòng)為主要形式，以鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與、主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐為基本特征，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生多方面能力綜合發(fā)展為核心，以促進(jìn)學(xué)生整體素質(zhì)全面提高為目的的一種新型教學(xué)觀和教學(xué)形式.

在高中物理彈力教學(xué)中，判斷物體間支持力、壓力的方向是一個(gè)需要突破的難點(diǎn).課本上對(duì)彈力的介紹的比較簡(jiǎn)單，僅僅告訴學(xué)生支持力、壓力的方向都垂直于接觸面，并沒有建立關(guān)于如何發(fā)現(xiàn)彈力方向特征的問題系統(tǒng)，學(xué)生缺乏對(duì)問題發(fā)展脈絡(luò)的認(rèn)識(shí)，故難以獨(dú)立判斷類似于球與球之間、球與平面之間、筷子與碗之間的彈力方向.彈力的方向是事實(shí)性知識(shí)，問題發(fā)展的脈絡(luò)起始于學(xué)生在活動(dòng)中獲得對(duì)彈力方向的感官經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展于對(duì)這些經(jīng)驗(yàn)所遵循規(guī)律的猜測(cè)和驗(yàn)證及進(jìn)一步對(duì)更一般情況的預(yù)測(cè)，完善于與彈力概念的結(jié)合，而彈力的課堂教學(xué)通常并不重視幫助學(xué)生建立如何發(fā)現(xiàn)彈力方向特征的問題系統(tǒng)，導(dǎo)致學(xué)生難以獨(dú)立判斷不同情境中彈力的方向.

建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者將新的感官經(jīng)驗(yàn)放入原有的概念架構(gòu)之中以建立他們的概念架構(gòu)，因此學(xué)習(xí)者的先備知識(shí)深深影響新知識(shí)的建構(gòu)(Wanderse1994).而Hestenes的研究表明“傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)改變學(xué)生頭腦中錯(cuò)誤概念的貢獻(xiàn)是微乎其微的.”因此，可采用突出問題發(fā)展的脈絡(luò)的活動(dòng)教學(xué)形式，幫助學(xué)生建立發(fā)現(xiàn)彈力方向特征的問題系統(tǒng)，提高分析解決問題能力來突破彈力方向教學(xué)難點(diǎn).

活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)需要做好教具創(chuàng)新設(shè)計(jì)和學(xué)生活動(dòng)單設(shè)計(jì)：

一、 教具創(chuàng)新設(shè)計(jì)

生活中接觸且擠壓的物體之間存在彈力，但通常物體受力復(fù)雜，可能同時(shí)受到多個(gè)力的作用，因此不論物體是否處于平衡狀態(tài)，人們都難以分辨彈力的方向；又或者物體間發(fā)生彈力作用的時(shí)間極短，不易觀察到發(fā)生彈力時(shí)的環(huán)境特征，導(dǎo)致人們難以積累有關(guān)彈力方向與哪些因素有關(guān)的感官經(jīng)驗(yàn)，這是導(dǎo)致彈力方向成為教學(xué)難點(diǎn)的重要原因.為了突破難點(diǎn)，設(shè)計(jì)教具時(shí)應(yīng)該考慮：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象突顯彈力的作用效果；彈力的方向應(yīng)該能夠被記錄；彈力發(fā)生的環(huán)境特征應(yīng)該能夠被記錄.

第1，設(shè)計(jì)原理：應(yīng)用力的作用效果之一是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為設(shè)計(jì)原理，具體來說就是用不同形狀的物體撞擊靜止在水平面上的小球，小球會(huì)運(yùn)動(dòng)起來.因?yàn)樽矒暨^程時(shí)間極短，撞擊過程中的彈力較大，小球所受的摩擦力等其它力可以忽略不計(jì)，故小球的運(yùn)動(dòng)方向即可視為撞擊過程中物體對(duì)小球的彈力的方向.

第2，教具成功的關(guān)鍵：能方便的記錄彈力的方向，也就是小球的運(yùn)動(dòng)方向.在墊板上均勻涂抹少量潤(rùn)膚霜，小球在經(jīng)過時(shí)運(yùn)動(dòng)方向幾乎不受影響，而且會(huì)留下清晰的印跡，這個(gè)印跡即為物體對(duì)小球的彈力方向；教具要能方便的記錄彈力發(fā)生時(shí)的環(huán)境，即施力物體與受力物體碰撞時(shí)的位置，采用確定碰撞位置，在具體實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制物體的運(yùn)動(dòng)路線完成在指定位置進(jìn)行碰撞的實(shí)驗(yàn)操作.制作時(shí)將墊板，潤(rùn)膚霜，保鮮膜配合使用，既能簡(jiǎn)化涂抹潤(rùn)膚霜的步驟又能重復(fù)使用.

第3，教具的制作

材料：墊板，潤(rùn)膚霜，保鮮膜，膠帶，不干膠貼紙，小鋼球，方形木塊，圓柱形玻璃瓶(如膠水瓶)

制作：將保鮮膜覆蓋在墊板上，覆蓋三分之二的區(qū)域即可；用膠帶將保鮮膜的三個(gè)邊與墊板貼在一起，就像給墊板貼了一個(gè)口袋，然后將少許潤(rùn)膚霜滴入這個(gè)口袋，并排掉口袋內(nèi)的空氣，將最后的一邊也用膠帶封住.主要部分就做好了.在貼紙上畫出撞擊小鋼球用的圓柱形玻璃瓶(如膠水瓶)的橫截面的形狀，用剪刀剪出這個(gè)橫截面，貼在指定的發(fā)生撞擊的位置.在貼紙上畫出被撞擊的小鋼球的橫截面的形狀，用剪刀剪出這個(gè)橫截面，貼在與玻璃瓶發(fā)生撞擊的位置.最好在貼紙上標(biāo)出圓心的位置.

下圖所示為探究木塊與小球(平面與球面)間彈力方向的使用示意

下圖所示為探究膠水瓶與小球(柱面與球面)間彈力方向的使用示意

二、 活動(dòng)的設(shè)計(jì)

第一，設(shè)計(jì)思路： 以“預(yù)測(cè)(predict)-觀察(observe)-解釋(explain)”概念沖突(POE)的教學(xué)程序引發(fā)學(xué)生建立自己的問題系統(tǒng)；突出“觀察現(xiàn)象-現(xiàn)象遵循什么規(guī)律-推測(cè)新情境中會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象-實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證-修正結(jié)論(再觀察直至問題解決)” 的問題發(fā)展脈絡(luò)，將彈力方向的教學(xué)過程設(shè)計(jì)為實(shí)驗(yàn)探究的活動(dòng)教學(xué)，充分給予學(xué)生動(dòng)手體驗(yàn)、動(dòng)腦思考的機(jī)會(huì)；利用“學(xué)生活動(dòng)單”協(xié)調(diào)學(xué)生活動(dòng)，開展有效的合作互動(dòng)，讓學(xué)生真正參與問題系統(tǒng)的建立與問題的解決.

第二，“學(xué)生活動(dòng)單”的設(shè)計(jì)

問題一：木塊對(duì)小球的彈力沿什么方向(平面與球面間的彈力方向)

1.學(xué)生預(yù)測(cè)：

2.實(shí)驗(yàn)操作： ①用木塊撞擊小球②改變木塊撞擊小球的位置，再用木塊撞擊小球③改變木塊撞擊小球的速度方向，再用木塊撞擊小球④任意撞擊

3.觀察并記錄彈力的方向

4.提出相關(guān)彈力方向的問題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)解決問題并記錄

問題二：膠水瓶對(duì)小球的彈力沿什么方向(圓弧面與球面間的彈力方向)

1.學(xué)生預(yù)測(cè)

2.實(shí)驗(yàn)操作：①在指定位置用膠水瓶撞擊小球②改變小球的位置，再用膠水瓶在指定位置撞擊小球③改變膠水瓶撞擊小球的速度方向撞擊小球④任意撞擊

3.觀察并記錄彈力的方向

4.提出相關(guān)彈力方向的問題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)解決問題并記錄

問題三： 對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的總結(jié)

1.木塊與桌面間的壓力、支持力的方向與接觸面有什么關(guān)系？一般曲面間的彈力方向沿什么方向？

2.上面兩個(gè)問題中彈力的方向能否用同一句話來描述？

3.總結(jié)接觸的物體間彈力方向的判斷依據(jù).

以上設(shè)計(jì)創(chuàng)設(shè)了利于問題系統(tǒng)建構(gòu)的條件，為學(xué)生提供了具體探究活動(dòng)方式的指導(dǎo)，保證了學(xué)生活動(dòng)的有序和有效，突出了問題發(fā)展的脈絡(luò)，有利于學(xué)生依據(jù)記錄進(jìn)行思考討論和交流，進(jìn)行有理有據(jù)的思維互動(dòng)、協(xié)作學(xué)習(xí)，表達(dá)自己的觀點(diǎn)，分析同伴的觀點(diǎn)，完善自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu).

課后檢測(cè)表明學(xué)生通過遵循問題發(fā)展脈絡(luò)的探究活動(dòng)，掌握曲面間的彈力方向的程度明顯優(yōu)于通過觀察演示實(shí)驗(yàn)的掌握程度.對(duì)教學(xué)的啟示：接觸的物體間發(fā)生的彈力的方向是事實(shí)性知識(shí)，需要有感官經(jīng)驗(yàn)的支持，設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)為中心的課堂教學(xué)環(huán)節(jié),能夠使學(xué)生按照問題發(fā)展的脈絡(luò)參與到活動(dòng)中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)總結(jié)并真正理解“支持力和壓力的方向垂直于接觸面”這一簡(jiǎn)潔物理表述的豐富內(nèi)涵.