基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的“力與運(yùn)動(dòng)”復(fù)習(xí)教學(xué)與分析

[摘 要]復(fù)習(xí)課的作用在于通過(guò)對(duì)已學(xué)知識(shí)的歸納整理、查漏補(bǔ)缺和拓展提升，使碎片化的知識(shí)系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化。將生活中的“原型”引入復(fù)習(xí)課，可以讓原本枯燥的復(fù)習(xí)課變得更加生動(dòng)有趣，并促使學(xué)生在與情境進(jìn)行深度“對(duì)話”的過(guò)程中不斷提高綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生遷移創(chuàng)新的科學(xué)思維。

[關(guān)鍵詞]項(xiàng)目學(xué)習(xí);力與運(yùn)動(dòng);科學(xué)思維;復(fù)習(xí)課

[中圖分類(lèi)號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2022）11-0053-04

復(fù)習(xí)課的作用在于通過(guò)對(duì)已學(xué)知識(shí)的歸納整理、查漏補(bǔ)缺和拓展提升，使碎片化的知識(shí)系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化，并發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。簡(jiǎn)單的知識(shí)重復(fù)和習(xí)題訓(xùn)練，顯然不能發(fā)揮復(fù)習(xí)課的最大功效，因此如何設(shè)計(jì)一節(jié)有趣、有效、有思維含量的復(fù)習(xí)課，是不少一線教師長(zhǎng)期以來(lái)思考的問(wèn)題。

“力與運(yùn)動(dòng)”是蘇科版物理八年級(jí)下冊(cè)第九章的內(nèi)容，由“二力平衡”“牛頓第一定律”和“力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系”三部分內(nèi)容組成?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對(duì)這部分內(nèi)容的教學(xué)要求是：教學(xué)時(shí)應(yīng)注意聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，采用多樣化的教學(xué)方式，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要作用，讓學(xué)生經(jīng)歷對(duì)知識(shí)的探究過(guò)程，發(fā)展學(xué)生探究問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神[1]。教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生能熟練地說(shuō)出相關(guān)定義、概念和規(guī)律，可一旦碰到陌生的題目或情境，他們就會(huì)手足無(wú)措，不知道該如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，更有不少學(xué)生對(duì)“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”這句話的理解僅停留在字面上。

為了加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，筆者以簡(jiǎn)易“防潑灑端杯器”（英文名稱(chēng)：Spillnot）的制作和使用為主線，嘗試設(shè)計(jì)了一節(jié)以項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)的復(fù)習(xí)課，將“力與運(yùn)動(dòng)”的相關(guān)知識(shí)融入其中，讓學(xué)生在真實(shí)的情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，在解決問(wèn)題的過(guò)程中運(yùn)用知識(shí)，在運(yùn)用知識(shí)的過(guò)程中發(fā)展思維，取得了比較好的教學(xué)效果。

一、原型導(dǎo)入：促進(jìn)學(xué)生與情境的深度“對(duì)話”

物理教學(xué)中的“原型”是指具有教學(xué)啟發(fā)意義的實(shí)物（圖片）或?qū)嵗ㄇ榫?、活?dòng)）。本節(jié)課開(kāi)始，筆者先拿起杯子喝了一口水，在放下杯子的時(shí)候“不小心”將水從杯子里灑出來(lái)了一些，然后問(wèn)學(xué)生：“生活中我們應(yīng)該都遇到過(guò)類(lèi)似的情況，大家能用所學(xué)知識(shí)解釋水為什么會(huì)從杯子里灑出來(lái)嗎？”學(xué)生思考后，很快給出了答案：一開(kāi)始杯子和水一起向前運(yùn)動(dòng)，后來(lái)杯子停止運(yùn)動(dòng)了，水因?yàn)閼T性繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，所以就從杯子里灑出來(lái)了。在肯定了學(xué)生的答案后，筆者繼續(xù)提問(wèn)：“你們有沒(méi)有什么辦法，不讓水從晃動(dòng)的杯子里灑出來(lái)呢？”學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)給出的解決辦法是“給杯子加個(gè)蓋子”，此時(shí)筆者展示圖片（如圖1）并說(shuō)道：“我在網(wǎng)上看到有一個(gè)外國(guó)朋友發(fā)明了一種‘防潑灑端杯器，據(jù)說(shuō)將裝了水或飲料的杯子放在這個(gè)裝置的托盤(pán)上，就算不給杯子加蓋子，在拎著這個(gè)裝置晃動(dòng)的過(guò)程中，杯子里的水或飲料也不會(huì)灑出來(lái)，你們見(jiàn)過(guò)或者使用過(guò)這個(gè)‘神奇的裝置嗎？”學(xué)生將信將疑地?fù)u搖頭，表示沒(méi)有見(jiàn)過(guò)這種裝置，于是筆者又說(shuō)道：“那么這節(jié)課我們就一起制作一個(gè)簡(jiǎn)易的‘防潑灑端杯器，看看這個(gè)裝置是不是像網(wǎng)上描述的那么神奇，大家有興趣嗎？”在學(xué)生充滿期待的注視下，筆者拿出了一個(gè)已經(jīng)制作好的簡(jiǎn)易“防潑灑端杯器”（如圖2），讓他們仔細(xì)觀察并交流討論：制作這個(gè)裝置需要哪些器材？（衣架、硬紙板、托盤(pán)、細(xì)線、雙面膠、橡皮筋）制作的步驟是怎樣的？當(dāng)然，在這個(gè)過(guò)程中，筆者還跟學(xué)生分享了一些制作的小技巧。

學(xué)生觀察和思考的過(guò)程也是他們與情境“對(duì)話”的過(guò)程，適恰的“原型”能夠激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并喚醒他們的已有經(jīng)驗(yàn)，促使他們與情境進(jìn)行深度“對(duì)話”。制作本裝置所需的器材容易獲得，制作過(guò)程也不復(fù)雜（一般5分鐘左右就可制作完成），在學(xué)生明確了制作流程后，參與度和完成度都很高。因?yàn)閷W(xué)生基本都沒(méi)有使用本裝置的經(jīng)驗(yàn)，而且他們對(duì)“使用這個(gè)裝置后，水真的不會(huì)在晃動(dòng)的過(guò)程中從杯子里灑出來(lái)嗎？”充滿了疑問(wèn)，所以在觀察和交流的過(guò)程中都格外認(rèn)真和仔細(xì)，這樣有助于提高學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。

分析：“慣性”是力學(xué)中的一個(gè)重要概念，學(xué)生能說(shuō)出它的名稱(chēng)卻不一定能夠深刻地理解它的內(nèi)涵。本環(huán)節(jié)的教學(xué)由“水從杯子里灑出來(lái)”這一生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象引出，接著讓學(xué)生解釋“水為什么會(huì)灑出來(lái)”，學(xué)生的回答一般都是“因?yàn)樗哂袘T性”，此時(shí)教師應(yīng)該繼續(xù)追問(wèn)：“那杯子不是也具有慣性嗎？它為什么沒(méi)有被甩出去呢？”并讓學(xué)生詳細(xì)描述水和杯子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及改變情況，幫助學(xué)生明確杯子和水都具有慣性，但手對(duì)杯子的力改變了杯子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而加深學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容的理解。此外，本節(jié)課并沒(méi)有按照教材安排的章節(jié)順序進(jìn)行復(fù)習(xí)，而是讓學(xué)生在面對(duì)實(shí)際問(wèn)題時(shí)，學(xué)會(huì)應(yīng)用適合的知識(shí)去解決問(wèn)題，這樣有助于提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

二、交流評(píng)價(jià)：提升學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力

學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的過(guò)程，也是他們將所學(xué)知識(shí)內(nèi)化和重組的過(guò)程，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境有助于這個(gè)過(guò)程的發(fā)生。當(dāng)大部分學(xué)生的簡(jiǎn)易“防潑灑端杯器”都制作完成后，筆者請(qǐng)幾組學(xué)生展示自己的作品，在展示的過(guò)程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：將該裝置拎起并懸空后，有些小組制作的“端杯器”的底部支撐桿（如圖3的AB部分）無(wú)法在水平位置平衡，也就是說(shuō)如果將裝有水的杯子放在如圖3所示裝置的托盤(pán)上，杯子會(huì)處于傾斜狀態(tài)，水很容易灑出來(lái)，這個(gè)裝置也就起不到“防潑灑”的作用了。經(jīng)過(guò)討論，學(xué)生找到了解決辦法：適當(dāng)調(diào)節(jié)圖3中AB邊和CD邊的夾角，保證該裝置在拎起并處于懸空的狀態(tài)時(shí)，AB邊能在水平位置平衡。解決了問(wèn)題之后，學(xué)生很開(kāi)心，都迫不及待地將裝有水的一次性杯子放在他們制作的“端杯器”的托盤(pán)上，想驗(yàn)證“端杯器”是不是真的那么“神奇”，但在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生又發(fā)現(xiàn)了新的問(wèn)題：當(dāng)裝有水的一次性杯子放到托盤(pán)上并拎起懸空時(shí)，“端杯器”再一次發(fā)生了傾斜，底部的支撐桿（AB部分）又無(wú)法在水平位置平衡了，水從一次性杯子里灑了出來(lái)，這又是怎么回事呢？看著學(xué)生疑惑的目光，筆者展示了如圖4所示的裝置，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：將杯子放在托盤(pán)上（圖4中的杯內(nèi)未裝水）并往杯內(nèi)倒入水后，整個(gè)裝置的重心會(huì)往左偏移（圖4中標(biāo)出的是重力作用的大致位置），導(dǎo)致裝置受到的拉力和重力不在一條直線上，所以整個(gè)裝置會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，直至兩個(gè)力在一條直線上，整個(gè)裝置才能保持平衡，因此在制作的過(guò)程中，我們需要調(diào)整托盤(pán)（及紙板）的位置，使托盤(pán)的中心位于拎繩懸掛點(diǎn)的正下方，這樣在放上裝有水的杯子后，整個(gè)裝置的重心就不會(huì)有明顯的偏移，才能盡量保證裝置底部的AB部分在拎起并懸空的狀態(tài)下水平平衡。

此外，筆者給學(xué)生提供了兩個(gè)由不同材質(zhì)制成的托盤(pán)：一個(gè)是塑料做的，與杯底的接觸面比較光滑;另一個(gè)是橡膠做的，與杯底的接觸面相對(duì)比較粗糙。在展示的過(guò)程中，筆者還與學(xué)生一起討論了“到底選取哪種材質(zhì)的托盤(pán)比較好”的問(wèn)題，通過(guò)討論發(fā)現(xiàn)：當(dāng)整個(gè)裝置處于靜止時(shí)，杯子在重力和支持力的作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)（如圖5），但當(dāng)裝置向右（左）擺動(dòng)時(shí)，杯子由于慣性仍然要保持靜止，需要托盤(pán)給它一個(gè)向右（左）的摩擦力，改變杯子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使杯子和裝置一起向右（左）擺動(dòng)，這樣杯內(nèi)的水、杯子和托盤(pán)才能在晃動(dòng)過(guò)程中保持相對(duì)靜止，水才不容易從杯子里灑出來(lái)，即在使用過(guò)程中，托盤(pán)與杯子之間的摩擦屬于有益摩擦，因此我們應(yīng)該選擇接觸面較為粗糙的托盤(pán)。

學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中內(nèi)化知識(shí)、積累經(jīng)驗(yàn)，但“解決問(wèn)題”不能簡(jiǎn)單地等同于“習(xí)題訓(xùn)練”。雖然習(xí)題中也包含了一些實(shí)際問(wèn)題，但這些習(xí)題都是經(jīng)過(guò)出題者加工、處理過(guò)的問(wèn)題，不容易引起學(xué)生的共鳴。本環(huán)節(jié)中，學(xué)生在動(dòng)手制作的同時(shí)不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，為了改進(jìn)裝置，他們需要不斷地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，在主動(dòng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生既復(fù)習(xí)鞏固了已學(xué)知識(shí)，又鍛煉了靈活運(yùn)用知識(shí)的能力。

分析：制作簡(jiǎn)易“防潑灑端杯器”的過(guò)程中需要兩次調(diào)節(jié)放托盤(pán)的支架（AB邊），使其在水平位置平衡，第一次是在托盤(pán)上放入水杯前，第二次是在托盤(pán)上放入裝有水的水杯后，其中第二次調(diào)節(jié)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有一定的思維難度，需要教師適當(dāng)引導(dǎo)。二力平衡需要滿足四個(gè)條件，在探究“兩個(gè)力應(yīng)在一條直線上”這個(gè)條件時(shí)，教材安排的實(shí)驗(yàn)是這樣的：先用手將卡片旋轉(zhuǎn)一定的角度，讓卡片受到兩個(gè)不在一條直線上的拉力，再松手并觀察卡片最終平衡時(shí)的位置情況，由此得出結(jié)論?！翱ㄆD(zhuǎn)恢復(fù)到原來(lái)的位置”是一瞬間的事情，導(dǎo)致有些學(xué)生并沒(méi)有看清實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也沒(méi)有理解這個(gè)實(shí)驗(yàn)操作的目的，因此需要教師在分析“為何放上水杯后支架會(huì)旋轉(zhuǎn)”“如何調(diào)節(jié)支架在水平位置平衡”等問(wèn)題的過(guò)程中放慢“腳步”。首先對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行受力分析并畫(huà)出相關(guān)圖像，再與教材上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行類(lèi)比，從而加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，同時(shí)找到解決問(wèn)題的辦法。

三、拓展延伸：培養(yǎng)學(xué)生遷移創(chuàng)新的科學(xué)思維

科學(xué)思維是一個(gè)內(nèi)涵豐富的概念，包含抽象建模、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等多個(gè)方面，科學(xué)思維的培養(yǎng)需要以具體的學(xué)習(xí)活動(dòng)為載體。制作成功并驗(yàn)證“端杯器”確實(shí)很“神奇”后，筆者告訴學(xué)生：剛才我們?cè)谥谱鬟@個(gè)裝置的過(guò)程中，運(yùn)用了許多與力學(xué)有關(guān)的物理知識(shí)，其實(shí)在使用這個(gè)裝置的過(guò)程中，也包含許多與力學(xué)有關(guān)的物理知識(shí)。

本環(huán)節(jié)中，筆者設(shè)計(jì)了兩個(gè)與“使用”有關(guān)的力學(xué)問(wèn)題：1.使用過(guò)程中，整個(gè)裝置會(huì)左右擺動(dòng)，當(dāng)裝置擺動(dòng)到右側(cè)最高點(diǎn)時(shí)，它的速度是多少？此時(shí)它是否處于平衡狀態(tài)？為什么？2.當(dāng)整個(gè)裝置在豎直平面內(nèi)自由擺動(dòng)的過(guò)程中，托盤(pán)和杯子之間是否存在摩擦（忽略空氣阻力的作用）？其中設(shè)計(jì)問(wèn)題1的目的是幫助學(xué)生區(qū)分“瞬間速度為零”和“保持靜止”，并在受力分析的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)：將整個(gè)裝置抽象成一個(gè)小“擺球”，可以使研究更加簡(jiǎn)單、直觀，為后續(xù)的探究中需要用到“抽象建?！钡乃季S做好鋪墊。

問(wèn)題2是整節(jié)課中最有思維含量的問(wèn)題，因?yàn)樗鶎W(xué)知識(shí)有限，初中生無(wú)法通過(guò)受力分析得出結(jié)論，所以筆者引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證自己的猜想。學(xué)生思維進(jìn)階的過(guò)程如下：（1）如果托盤(pán)和杯子之間有摩擦的話，應(yīng)該屬于靜摩擦，靜摩擦是因?yàn)槲矬w間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)而產(chǎn)生的，如果晃動(dòng)過(guò)程中托盤(pán)和杯子運(yùn)動(dòng)的方向和速度的大小均相同，則它們之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，反之則有;（2）在杯子與托盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，我們無(wú)法判斷它們之間是否具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以需要將兩者分開(kāi)擺動(dòng)，并進(jìn)行對(duì)比;（3）根據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)，我們可以將這個(gè)裝置抽象成一個(gè)擺球，而杯子在擺動(dòng)的過(guò)程中受到重力和始終指向圓心的支持力，與擺球的受力情況類(lèi)似（如圖6），即杯子（包括水）受到的支持力與擺球受到的拉力產(chǎn)生的效果相同，所以杯子（包括水）也可以抽象成一個(gè)擺球;（4）杯子（包括水）的重力與裝置的重力不一定相同，為了保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，應(yīng)選取兩個(gè)重力不同的擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn);（5）“擺長(zhǎng)”是懸掛點(diǎn)到擺球重心的距離，如果杯子（包括水）的重心與裝置的重心不重合，則應(yīng)選取擺長(zhǎng)不同的擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果兩者的重心正好重合，則應(yīng)選取擺長(zhǎng)相同的擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

完成分析后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很明顯：當(dāng)兩個(gè)擺球的擺長(zhǎng)不一樣時(shí)，它們擺動(dòng)的速度明顯不同;當(dāng)兩個(gè)擺球的擺長(zhǎng)及擺動(dòng)方向相同時(shí)，它們的擺動(dòng)速度基本相同（實(shí)驗(yàn)中很難控制擺長(zhǎng)完全相同）。這是一個(gè)學(xué)生從未接觸過(guò)的實(shí)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要用到抽象建模、轉(zhuǎn)換、等效替代等多種科學(xué)方法，而且需要學(xué)生在創(chuàng)新的前提下將已有經(jīng)驗(yàn)靈活地運(yùn)用到新的情境中，這對(duì)學(xué)生的思維提出了較高的要求，因此需要教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況適當(dāng)?shù)丶右砸龑?dǎo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生經(jīng)過(guò)討論還發(fā)現(xiàn)：實(shí)際生活中，因?yàn)楸拥闹亓偷谷胨康亩嗌俣疾皇峭耆嗤模员樱òㄋ┑闹匦暮脱b置的重心完全重合的可能性很小，也就是說(shuō)在大多數(shù)情況下，杯子和托盤(pán)之間在晃動(dòng)的過(guò)程中是存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的，再一次證明我們?cè)谥谱鳌岸吮鳌睍r(shí)應(yīng)該選擇接觸面相對(duì)比較粗糙的托盤(pán)。

分析：本環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)，期望達(dá)到兩個(gè)目的：1.幫助學(xué)生更好地理解“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”;2.在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。針對(duì)“問(wèn)題1”，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從兩個(gè)角度去理解：第一，物體在最高點(diǎn)時(shí)雖然速度為零，但無(wú)法保持靜止，因此此時(shí)物體不能處于平衡狀態(tài);第二，對(duì)物體進(jìn)行受力分析，發(fā)現(xiàn)重力和拉力不在一條直線上（兩個(gè)力的大小，初中階段無(wú)法比較），即物體受非平衡力作用，因此物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變?！皢?wèn)題2”的解決對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力要求比較高，教師需根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行必要的指導(dǎo)，幫助學(xué)生搭建思維腳手架，促進(jìn)學(xué)生的思維向縱深發(fā)展。

從教學(xué)實(shí)踐的角度出發(fā)，本文設(shè)計(jì)的“復(fù)習(xí)課”并不能完全替代“習(xí)題課”，但如果能夠在教學(xué)的過(guò)程中，時(shí)不時(shí)給學(xué)生來(lái)一節(jié)“不一樣”的復(fù)習(xí)課，還是很有必要的。一方面，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;另一方面，也有助于學(xué)生在從“原型”到“模型”再到“原理”的實(shí)踐過(guò)程中，提升自身的動(dòng)手操作能力，將思路方法轉(zhuǎn)化為自身的素養(yǎng)。期待大家在以后的教學(xué)過(guò)程中不斷嘗試，設(shè)計(jì)出更多“不一樣”的復(fù)習(xí)課。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

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（責(zé)任編輯 易志毅）