一種以學(xué)生為中心的物理課堂設(shè)計(jì)方法

■天津市第一中學(xué) 程 剛

初中物理教學(xué)中，一節(jié)好的物理課應(yīng)以學(xué)生為中心，著重從教材和學(xué)情、課堂導(dǎo)入、自制教具、課堂活動(dòng)等方面精心設(shè)計(jì)，從而提升課堂教學(xué)效果。

一、做好教材分析和學(xué)情分析，是上好一堂課的重要前提

教材分析和學(xué)情分析是備課中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。上好一節(jié)課，教師必須要認(rèn)清本節(jié)在教材中的地位與作用、教材所涵蓋的物理知識(shí)；學(xué)情分析也非常重要，教師要了解班級(jí)學(xué)生的年齡特點(diǎn)、心理特點(diǎn)、興趣愛好，要分析學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)之前的知識(shí)儲(chǔ)備，預(yù)估在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)可能出現(xiàn)的個(gè)性差異，從而能夠明確地把握本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)以及突破方法。下面是教師在講授“杠桿”一節(jié)時(shí)，進(jìn)行教材分析和學(xué)情分析的部分內(nèi)容。

“杠桿是人教版八年級(jí)下冊(cè)第十二章‘簡(jiǎn)單機(jī)械’第一節(jié)的內(nèi)容，它既是‘力’的內(nèi)容的延伸，又是學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容——其他簡(jiǎn)單機(jī)械的重要基礎(chǔ)。八年級(jí)學(xué)生有一定的力學(xué)基礎(chǔ)，知道力的三要素，會(huì)畫力的示意圖，有初步的作圖能力，而且他們對(duì)日常生活中的杠桿，例如剪刀、蹺蹺板等有一定的了解，但是他們對(duì)杠桿的認(rèn)識(shí)是感性的，比較膚淺、片面。因此，在教學(xué)中，教師應(yīng)把側(cè)重點(diǎn)放在鼓勵(lì)學(xué)生積極地去觀察、討論、猜想、探究等方面，促使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，從中歸納出杠桿的特征——‘五要素’，以及杠桿平衡條件等物理概念和規(guī)律?！?/p>

二、利用學(xué)生認(rèn)知沖突，巧設(shè)新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)

教師要精心設(shè)計(jì)課堂的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，它是一堂課的開場(chǎng)白，直接影響著學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣和狀態(tài)。好的導(dǎo)入可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，從而使學(xué)生在課堂上情緒高漲，專注地投入學(xué)習(xí)、接受新知識(shí)，獲得更好的教學(xué)效果。

在杠桿教學(xué)中，利用掰手腕比賽進(jìn)行課堂導(dǎo)入，制造學(xué)生認(rèn)知沖突。選兩名學(xué)生，比一比誰的力氣更大，學(xué)生積極舉手，踴躍參與。第一次，學(xué)生甲、乙正常比賽，學(xué)生甲由于力氣較小，很快輸?shù)舯荣悺］數(shù)舯荣惖膶W(xué)生甲內(nèi)心特別想贏，但他知道如果以同樣的方式再進(jìn)行比賽肯定還是輸。此時(shí)，教師可以故作神秘地說：“老師可以利用物理規(guī)律來幫你反敗為勝”，在所有學(xué)生半信半疑的氣氛中，我調(diào)整雙方掰手腕的姿勢(shì)，將學(xué)生乙手握在學(xué)生甲的手腕上，開始第二局比賽，結(jié)果學(xué)生甲反敗為勝，結(jié)局出乎了所有人的意料，但問了好幾個(gè)學(xué)生，都無法說清楚學(xué)生甲獲勝的道理?？吹竭@樣的情景，教師告訴學(xué)生：“要想明白他反敗為勝的道理，就一定要學(xué)好今天的課程——杠桿?！边@樣的導(dǎo)入激發(fā)了學(xué)生的求知欲，同時(shí)自然地引出本節(jié)課的主題。

三、利用自制教具，設(shè)問引導(dǎo)，深入探究，建構(gòu)科學(xué)的物理概念

物理概念是物理學(xué)科這座大廈的基石，但有些物理概念是非常抽象的，初中生不能輕松理解。在這樣的背景下，有些教師很可能直接將物理概念灌輸給學(xué)生，認(rèn)為只要讓學(xué)生背熟概念，練題練多了，概念自然就輕松理解了，而忽視了學(xué)生對(duì)物理概念的認(rèn)識(shí)需要經(jīng)歷有效的探究過程，導(dǎo)致學(xué)生不能科學(xué)地理解某些物理概念的本質(zhì)。例如：在講解杠桿的“五要素”時(shí)，由于受到教具的限制，大多數(shù)教師直接講授支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂是杠桿“五要素”，而忽視了“五要素”是怎么獲得的，尤其是動(dòng)力臂、阻力臂的定義是如何從實(shí)驗(yàn)中得到，導(dǎo)致學(xué)生在運(yùn)用杠桿平衡條件分析問題時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤。為此，教師應(yīng)積極設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教具，來彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)器材的不足，引導(dǎo)學(xué)生通過一個(gè)個(gè)“自主探究”活動(dòng)，建構(gòu)科學(xué)的物理概念。

在“杠桿”一課教學(xué)過程中，我利用自己設(shè)計(jì)的演示教具和自制教具，通過設(shè)問引導(dǎo)，進(jìn)行探究，使學(xué)生認(rèn)識(shí)了杠桿“五要素”。教師首先演示自制教具——投石車，學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，找出了杠桿共同特點(diǎn)：固定點(diǎn)、轉(zhuǎn)動(dòng)、受力、硬棒，從而讓學(xué)生概括出了杠桿定義——在力的作用下，能繞某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒。學(xué)生踴躍嘗試使用投石車，將石頭拋射得更遠(yuǎn)。在體驗(yàn)中，學(xué)生很順利地找到杠桿的支點(diǎn)、動(dòng)力、動(dòng)力作用點(diǎn)、阻力、阻力作用點(diǎn)所在位置。緊接著教師提問：在使用投石車時(shí)，石子拋射的距離不同，你能否猜想一下，哪些因素可能影響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的效果呢？

大多數(shù)學(xué)生能夠答出：動(dòng)力大小、阻力大小、阻力作用點(diǎn)、動(dòng)力作用點(diǎn)影響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)效果。教師說：那就請(qǐng)你們利用自制教具進(jìn)行探究，并說出自己探究的結(jié)論，來驗(yàn)證一下你們的猜想是否正確。

學(xué)生觀察教具上有A、B、C、D四個(gè)杠桿情況發(fā)現(xiàn)（如圖1）：（杠桿A、B阻力大小不同、杠桿A、C動(dòng)力作用點(diǎn)不同、杠桿A、D阻力作用點(diǎn)不同），然后教師引導(dǎo)學(xué)生在四個(gè)杠桿指定的動(dòng)力作用點(diǎn)，掛上相同鉤碼（保證動(dòng)力大小相同）。①只改變對(duì)杠桿A的壓力大小，杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)效果變化，說明動(dòng)力影響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)效果；②杠桿A、B掛上相同鉤碼，轉(zhuǎn)動(dòng)效果不同，說明阻力影響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)效果；③杠桿A、C掛上相同鉤碼，轉(zhuǎn)動(dòng)效果不同，說明動(dòng)力作用點(diǎn)影響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)效果；④杠桿A、D掛上相同鉤碼，轉(zhuǎn)動(dòng)效果不同，說明阻力作用點(diǎn)影響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)效果。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得到初步的探究結(jié)果：力的大小、力的作用點(diǎn)都能影響杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)效果。但有的學(xué)生探究發(fā)現(xiàn)：力的方向不同，杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)效果也不同。

圖1

教師肯定大家發(fā)言的同時(shí)說：既然力的作用點(diǎn)和力的方向都在影響杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)效果，出示另一自制教具（如圖2），如果把杠桿右側(cè)力的作用點(diǎn)和方向都改變一下（力的大小不變），杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)效果一定改變嗎？調(diào)節(jié)鉤碼位置和方向，發(fā)現(xiàn)杠桿狀態(tài)沒有變（如圖3），此時(shí)學(xué)生感到疑惑，教師抓住機(jī)會(huì)提問，那到底是什么因素影響著杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)呢？

圖2

圖3

經(jīng)過思考，學(xué)生分析：只說力的方向或力的作用點(diǎn)影響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)效果是不全面的，應(yīng)該把作用點(diǎn)和力的方向結(jié)合起來，可能是支點(diǎn)到力的作用線的距離影響著杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)效果。并使用自制演示教具繼續(xù)探究發(fā)現(xiàn)：確實(shí)是支點(diǎn)到力的作用線的距離影響杠桿狀態(tài)。這樣就在探究活動(dòng)中逐步構(gòu)建力臂的概念，并理解支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂為什么是杠桿的“五要素”，從而建構(gòu)了科學(xué)的物理概念。

四、巧設(shè)課堂活動(dòng)，優(yōu)化物理教學(xué)，助推學(xué)生物理思維

教師在課堂教學(xué)中，巧妙地運(yùn)用競(jìng)賽、游戲等活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，優(yōu)化課堂教學(xué)效果。

在講杠桿分類時(shí)，并不是直接告訴學(xué)生杠桿的分類，而是通過活動(dòng)，讓學(xué)生用普通剪刀、鐵皮剪刀去剪鐵皮，談?wù)勛约旱母惺堋W(xué)生體驗(yàn)后說后者省力。教師馬上問為什么鐵皮剪刀比較省力呢？學(xué)生觀察了兩種剪刀結(jié)構(gòu)后說：在杠桿平衡時(shí)，如果動(dòng)力臂大于阻力臂，動(dòng)力小于阻力，為省力杠桿。反之，如果動(dòng)力臂小于阻力臂，為費(fèi)力杠桿。教師肯定學(xué)生的同時(shí)繼續(xù)提問，如果要剪樹枝，用什么樣的剪刀更省力？學(xué)生說：動(dòng)力臂遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻力臂的杠桿。教師拿出樹枝剪刀，讓學(xué)生輕松剪斷樹枝，引起了學(xué)生對(duì)省力杠桿的陣陣驚嘆。

就在這個(gè)學(xué)生感嘆省力杠桿的“特異功能”時(shí)，馬上進(jìn)行第二場(chǎng)比賽——剪紙大比拼，可以引導(dǎo)說：既然這個(gè)同學(xué)非常喜歡省力杠桿，那就讓這個(gè)小組用鐵皮剪刀、其他小組用普通剪刀，比賽剪出一個(gè)笑臉，看哪個(gè)小組用時(shí)最短？經(jīng)過一番激烈的比賽，其他小組已經(jīng)完成比賽，獲得勝利，使用鐵皮剪刀的小組卻還沒剪完，輸?shù)袅吮荣?。這時(shí)，可以啟發(fā)學(xué)生：“你覺得輸?shù)舯荣惖脑蚴鞘裁矗俊睂W(xué)生說：“鐵皮剪刀不僅笨重，而且每剪一次，手柄都要移動(dòng)很大的距離才能將紙片剪開，使用起來不方便，而普通剪刀移動(dòng)很小一段距離就可以剪開很長(zhǎng)的距離，使用起來靈活方便?！币粋€(gè)活動(dòng)，讓學(xué)生真正認(rèn)識(shí)到省力杠桿的特點(diǎn)是省力費(fèi)距離，費(fèi)力杠桿的特點(diǎn)是費(fèi)力省距離，聰明的人們就是在日常生活中，根據(jù)不同的需要選擇合適的剪刀。補(bǔ)充：還有一種杠桿，如天平，動(dòng)力臂和阻力臂相等，稱為等臂杠桿。