談“長度的測量”的教學(xué)優(yōu)化

張正太 黃健

【摘 要】“長度和時(shí)間的測量”一節(jié)在教學(xué)中分兩課時(shí)完成。教學(xué)中，要立足于提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，借鑒綜合實(shí)踐活動(dòng)開展的思路和理念，以問題為導(dǎo)向開展學(xué)習(xí)探究活動(dòng)，發(fā)揮好“活動(dòng)式導(dǎo)學(xué)案”的導(dǎo)教、導(dǎo)學(xué)功能，通盤謀劃一般長度測量和特殊長度測量的系列活動(dòng)，巧妙地突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，既使知識(shí)建構(gòu)顯得自然與必要，體現(xiàn)教材的特色，也增加知識(shí)學(xué)習(xí)的趣味性，充分保障學(xué)生的主體地位。

【關(guān)鍵詞】長度的測量;課堂教學(xué)模式;活動(dòng)式導(dǎo)學(xué)案;物理核心素養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G633.7? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? 【文章編號(hào)】1005-6009（2021）11-0050-04

【作者簡介】1.張正太，江蘇省泰州市高港實(shí)驗(yàn)學(xué)校（江蘇泰州，225323）教師，高級(jí)教師，江蘇省特級(jí)教師;2.黃健，江蘇省泰州市高港實(shí)驗(yàn)學(xué)校（江蘇泰州，225323）教師，高級(jí)教師。

“長度和時(shí)間的測量”是生產(chǎn)、生活中最基本、最常見的測量，也是物理實(shí)驗(yàn)中最基礎(chǔ)的操作。蘇科版物理八（上）將這一節(jié)內(nèi)容分為兩課時(shí)完成，筆者在此處討論第一課時(shí)“長度的測量”。

一、課標(biāo)要求及教學(xué)中普遍存在的問題

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對(duì)“長度和時(shí)間的測量”的要求是：會(huì)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)估測長度和時(shí)間;會(huì)選用適當(dāng)?shù)墓ぞ邷y量長度和時(shí)間。長度測量應(yīng)選用量程和分度值合適的刻度尺（不要求使用游標(biāo)卡尺、千分尺）;時(shí)間測量是指會(huì)用常見的鐘表、體育運(yùn)動(dòng)用和實(shí)驗(yàn)室用的機(jī)械、電子停表（不要求使用光電計(jì)時(shí)裝置測量）。[1]

筆者就第一課時(shí)“長度的測量”，聽了幾節(jié)區(qū)級(jí)層面的同題異構(gòu)課，感到普遍存在以下問題：一是教師對(duì)“估測”重視程度不夠;二是不能合理安排好活動(dòng)內(nèi)容，對(duì)教材編寫意圖的挖掘欠缺，在增強(qiáng)知識(shí)的趣味性、科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性，體現(xiàn)知識(shí)的建構(gòu)過程等方面不足;三是“誤差”建構(gòu)生硬，重點(diǎn)知識(shí)的掌握、難點(diǎn)問題的突破需要尋找更有效的方法加以解決。筆者以我校“活動(dòng)式導(dǎo)學(xué)案”為基礎(chǔ)，通盤謀劃“間接測量”活動(dòng)，完善教學(xué)流程，談?wù)剛€(gè)人對(duì)以上三方面進(jìn)行完善的思考。

二、教學(xué)流程的設(shè)計(jì)

1.新課引入。

作為新的一章的開頭，新課引入所舉的物理現(xiàn)象要能基本呈現(xiàn)本章所涉及的知識(shí)內(nèi)容。我們播放2018年國際體聯(lián)馬德里站的“百米飛人”大戰(zhàn)中，“中國飛人”蘇炳添以9秒91的成績奪冠的精彩視頻，由學(xué)生感興趣的事直入主題。

師：跑道的長度、運(yùn)動(dòng)員的比賽成績（計(jì)時(shí)）都要測量，運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)快慢如何比較，這些都是本章所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而“長度和時(shí)間的測量”是物理實(shí)驗(yàn)最基本的測量，本節(jié)課就先從長度的測量入手。

2.初識(shí)刻度尺，感知測量及常用單位。

課件呈現(xiàn)圖1，請學(xué)生目測：圖1中的帽高與帽子底部直徑是一樣長嗎？（指出單憑感覺器官直接判斷不一定可靠）

活動(dòng)1：先通過目測，比較課桌的長、寬、高的大小，再思考：如果不使用刻度尺，如何驗(yàn)證自己的目測結(jié)果的正確性？

學(xué)生有用拇指與食指張開“拃”量記錄長度，有用手掌的寬度測量，有用課本長度測量……接下來教師提出問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐體驗(yàn)的基礎(chǔ)上提煉、建構(gòu)。

（1）同學(xué)們的操作有何共同之處？什么叫測量？（測量就是選定某一標(biāo)準(zhǔn)量，如“一拃”或“掌寬”等，將待測量與你選定的某一標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過程。）

（2）同學(xué)們的結(jié)果有何不同之處？什么叫單位？（同一待測長度會(huì)因個(gè)人選定的“標(biāo)準(zhǔn)量”的不同而導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不同。為便于研究和交流，需要有一個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)量，而這一“公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)量”叫作“單位”，在國際單位制中長度的單位是“米”。）

活動(dòng)2：初識(shí)“刻度尺”，感知常用單位的大小。

先讓學(xué)生初識(shí)“刻度尺”感知常用的長度單位大小，然后找出人體相應(yīng)部位的尺度，再歸納單位間的進(jìn)率關(guān)系，最后加以運(yùn)用與訓(xùn)練。分發(fā)在課桌上的長度測量工具有：木制米尺、短直尺、三角板。學(xué)生仔細(xì)觀察尺子并完成如下任務(wù)：

（1）寫出刻度尺所對(duì)應(yīng)的量程、分度值。由溫度計(jì)遷移到刻度尺，學(xué)生完成后交流展示。

（2）找出你身上的1m、1dm、1cm的長度，課件呈現(xiàn)人體尺寸圖片，學(xué)生用刻度尺對(duì)位粗略確認(rèn)，作為估測的依據(jù)。

在上述基礎(chǔ)上完成以下練習(xí)：

練習(xí)1（科學(xué)記數(shù)法）：地球的直徑約6400km=? cm;一張紙厚約0.075mm=? m。

練習(xí)2（估測能力）：填入合適的單位：初中生身高1.54? 、指甲寬度約1? 、一拳長約10? ;一元硬幣厚約1.4? ;一層樓高約3? ;一支鉛筆長約175.5? 。題后小結(jié)：想象實(shí)際情況，與熟悉的長度進(jìn)行比較，必要時(shí)進(jìn)行單位換算。

練習(xí)3（課外實(shí)踐活動(dòng)）：（1）利用學(xué)校運(yùn)動(dòng)場的一百米跑道，估測自己正常步行時(shí)一步的長度約多少米;（2）以自己的步長估測教室長和寬，再與其他同學(xué)交流實(shí)踐結(jié)果。

3.刻度尺的使用。

活動(dòng)3：閱讀課本上“信息快遞”部分的內(nèi)容，完成以下練習(xí)。

練習(xí)4：為測量物塊的長度，刻量尺放置如下頁圖2所示：甲圖出現(xiàn)的錯(cuò)誤是什么？乙、丙圖相比較，你認(rèn)為哪幅圖中尺的放置更合理？請你仔細(xì)觀察透明塑料尺的刻度線在哪一面，這樣做的好處是什么？

練習(xí)5：如下頁圖3所示，正確讀出三物塊的長度：甲物長為? cm，乙物長為? cm，丙物長? cm。

“練習(xí)5”中丙物的估讀是難點(diǎn)，學(xué)生普遍有些迷茫。解決的方法是：要求學(xué)生“以所用刻度尺的分度值作為記錄數(shù)據(jù)的單位”，先寫出準(zhǔn)確值，再在小數(shù)點(diǎn)后面估讀一位，若物體末端恰好正對(duì)刻度線就圈“0”，最后按原題要求，換算好單位。學(xué)生經(jīng)嘗試后自糾錯(cuò)誤，有效地解決了這一疑難問題。

4.刻度尺的合理選擇。

練習(xí)6：現(xiàn)有分度值1cm的卷尺A和分度值為1mm的米尺B，（1）為安裝窗簾而測量窗戶的長度，應(yīng)選用工具? ?;（2）為安裝玻璃而測量窗戶的長度，應(yīng)選用工具? ?。

題后小結(jié)：刻度尺分度值的選取，應(yīng)根據(jù)測量的實(shí)際需要而定，并非是越精確越好;刻度尺量程的選取，通常要大于待測物體的長度，測量精度要求不高時(shí)可分段測量累計(jì)。然后讓學(xué)生觀察高精度的游標(biāo)卡尺、千分尺的實(shí)物，形成初步印象。

5.誤差與錯(cuò)誤。

活動(dòng)4：通過實(shí)際操作感知測量存在誤差。

（1）要求學(xué)生用分度值為1mm刻度尺的不同位置測量課本不同部位的寬度，測量三次并記錄所測數(shù)據(jù)。

（2）思考：每次測量結(jié)果一樣嗎？為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？

生生、師生交流：估讀可能偏大也可能偏小;尺子刻度不均勻、不精準(zhǔn)等因素都可能導(dǎo)致測量結(jié)果不一致。讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)：測量值與真實(shí)值之間的差異叫誤差;人的估讀、測量工具不精準(zhǔn)是誤差產(chǎn)生的原因。由于這兩個(gè)因素都無法避免，因而誤差總會(huì)存在，是不可避免的。為減小人的估讀帶來的誤差需要多次測量取平均值，為減小工具不精準(zhǔn)帶來的誤差則應(yīng)選擇更為精密的測量工具。未按刻度尺使用方法測量導(dǎo)致的差異叫錯(cuò)誤，而錯(cuò)誤必須避免。

練習(xí)7：為減少人的估讀而產(chǎn)生的誤差，請同學(xué)們算出前面所測物理課本寬度三組數(shù)據(jù)的平均值。

這里要注意的是，學(xué)生處理平均值的數(shù)據(jù)時(shí)，通常以為小數(shù)點(diǎn)后面的位數(shù)多多益善。針對(duì)這種認(rèn)識(shí)，要教會(huì)學(xué)生數(shù)據(jù)的處理方法：①在稿紙上計(jì)算平均值時(shí)，只需算出比原測量數(shù)據(jù)多一位;②記錄最終結(jié)果時(shí)，將稿紙上所計(jì)算的平均值的最后一位采用“四舍五入”法處理。

考慮到課堂容量，在確保學(xué)生能夠接受和掌握的前提下，有關(guān)長度的間接測量問題就該放到下一節(jié)課與時(shí)間的測量一并解決。但為了在本節(jié)課上讓減小誤差的方法完整，接下來呈現(xiàn)了一個(gè)“間接測量”的課外實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生課外思考并加以測量完成：利用分度值為1mm的刻度尺測出物理課本正文部分一張紙的厚度。要求：①確定測量方案;②根據(jù)自己的操作過程及處理數(shù)據(jù)方法，完善表格（見下頁表1）第一行中兩空處應(yīng)填的項(xiàng)目并加以測量。

之所以設(shè)計(jì)課外實(shí)踐活動(dòng)，是因?yàn)橐粡埣埡窈苄?，用分度值?mm的刻度尺無法直接測量得出，需要改進(jìn)測量方法，進(jìn)行間接測量方能解決。

這里需要說明的是，間接測量一張紙的厚度是蘇科版教材中安排的學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容。教科書的意圖是：累積法三次測出教材正文部分不同頁數(shù)（折算出紙張數(shù)）與厚度;再計(jì)算出一張紙的厚度，最后取三次的平均值。（見表2）但是，若是按這一程序操作，無論是從提高測量的精度，還是對(duì)數(shù)據(jù)的處理方法上都打了折扣。為此，筆者在本文中已將原表格的設(shè)計(jì)要求做了些改動(dòng)（見表1），第一行的兩空處應(yīng)填項(xiàng)目依次是“正文部分的總頁數(shù)（或總張數(shù)）”“正文總厚度平均值/mm”，對(duì)三次測量數(shù)據(jù)的處理方式是先求出正文總厚度的平均值，再“以多算少”算出一張的厚度。

筆者認(rèn)為，這樣的改動(dòng)更為合理，理由有二：一是“以多算少”能進(jìn)一步提升一張紙厚度的測量精度;二是教材和筆者的數(shù)據(jù)處理尺度及減小誤差的方法是不同的。教材是減少人為估讀所產(chǎn)生的誤差，筆者則通過改進(jìn)測量方法，用“累積法”測量原本不能直接測量的物品，提高了測量精度;筆者在數(shù)據(jù)處理的尺度把握上亦不同于教材，“累積”每增加一個(gè)數(shù)量級(jí)就可多保留一位小數(shù)，本次累積紙張近百，教師就得要求學(xué)生算一張紙厚度時(shí)可多保留兩位小數(shù)。當(dāng)然小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)不是多多益善，這一“尺度”教者理應(yīng)知曉并加以把控，讓學(xué)生感悟其中的道理。

6.多思考，讓“間接測量”回歸生活。

“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的理念不僅要課堂教學(xué)中落實(shí)，在布置課后作業(yè)的時(shí)候也應(yīng)關(guān)注生產(chǎn)、生活、社會(huì)。教師除上面練習(xí)3、“想一想”題目外，可再布置一道“間接測量”課后作業(yè)題。

活動(dòng)5：下列器材供選擇——沒有彈性的棉線、紙條、一角硬幣、兩塊直角三角板、分度值為毫米的直尺。要求：（1）先測量地圖上鹽城到泰州的鐵路線的長度，再根據(jù)比例尺算出鐵路長并上網(wǎng)查詢比較;（2）測出乒乓球的直徑。

三、結(jié)語

借鑒綜合實(shí)踐活動(dòng)的理念，精心設(shè)計(jì)以問題為導(dǎo)向、以活動(dòng)為驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)學(xué)案，不僅可以巧妙地突出重點(diǎn)突破難點(diǎn)，也可以體現(xiàn)教材特色，增加學(xué)習(xí)的趣味性，還可以讓學(xué)生在獲取知識(shí)的同時(shí)享受科學(xué)探究的樂趣，真正提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]廖伯琴. 義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）解讀[M]. 北京：高等教育出版社， 2012.