“探究壓力作用效果跟哪些因素有關”教學片段與反思

袁國道

【教學片段一】

師：什么叫壓力？

生：垂直作用在物體表面的力叫壓力.

師：壓力的作用效果跟哪些因素有關？

（生看書、討論交流、提出猜想.）

生1：壓力的作用效果跟壓力大小有關.

生2：壓力的作用效果跟受力面積大小有關.

師：很好.那么如何探究壓力的作用效果跟壓力大小和受力面積大小的關系呢？請同學們用課桌上的小方桌模型、細沙、鉤碼等器材，小組合作，用“控制變量”法來制定計劃、設計實驗、操作探究.

（生實驗操作之后，師問：你們是怎樣探究壓力作用效果跟壓力大小、受力面積大小的關系的？）

生：實驗分兩步：首先將小方桌四腳朝下放在細沙上，再將小方桌桌面朝下平放在細沙上.觀察兩種情況中，小方桌在細沙中陷入的深度，比較在壓力相同的情況下壓力產生的效果與受力面積的關系；其次，將小方桌四腳朝下放在細沙上，依次將鉤碼放在桌面上.觀察小方桌在細沙中陷入的深度，比較在受力面積相同的情況下壓力產生的效果與壓力大小的關系.

（師在多媒體屏幕上同時動態顯示這一過程.）

師：你們在探究活動中得出了怎樣的結論？

生：我們在實驗中發現壓力作用效果與壓力大小和受力面積的大小有關.壓力越大，受力面積越小，壓力產生的效果越顯著.（投影上展示小組實驗報告單.）

師：對，你們小組合作得非常好，很默契！結果也非常正確.為了定量表示壓力作用效果，請同學們全班討論交流，仿照描述速度的方法，歸納整理出計算公式來.

……

【教學片段二】

師：誰能說說什么叫壓力？請舉例說明.

生：垂直作用在物體表面的力叫壓力.

師：你們知道壓力作用在物體上會產生怎樣的效果嗎？并舉例說明.

生：壓力作用在物體上，物體會發生形變.如，用手指壓皮膚，皮膚會凹陷；用力按圖釘，圖釘會進入墻內等.

師：可見，壓力是廣泛存在于我們身邊的一種力的形式, 它能使物體發生形變.關于壓力的這種作用效果,你們有沒有問題要討論？

生1：為什么沙地上高跟鞋的腳印比平跟鞋的要深?

生2：釘錘很難把木棒釘入墻里，而圖釘卻很容易被手按入墻里？

生3：物體受壓力的作用效果有強有弱.那么壓力的作用效果強弱跟哪些因素有關呢？

師：這些同學的問題很好，它正是我們今天要探究的課題.下面首先請同學們根據自己生活經驗，討論、猜想壓力的作用效果跟哪些因素有關，并用實例說說你猜想的理由.

（生看書、討論、交流，紛紛舉手說出自己的猜想.）

生1：壓力的作用效果跟壓力的大小有關.如用力按圖釘，力越大，釘陷入得越深.

生2：壓力的作用效果跟受力面積大小有關.如人踏在爛泥上會陷下去，而在爛泥上鋪上木板，人走過去就不會陷下去.

師：還有沒有其他因素影響著壓力的作用效果？

生1：壓力作用效果可能跟受壓力作用的物體的材料有關.如用手指按桌面和按海綿，凹陷程度不同.

生2：壓力的作用效果可能還跟受壓力作用的物體形狀有關.如把磚塊壓在做成較長的圓柱體橡皮泥頂上變形程度比壓在做成長方體橡皮泥表面變形程度大.

生3：第一種的說法是不妥的.桌子和海綿受壓凹陷程度不同，是因為兩種物體構成的材料不同，不同材料形變能力是不同的，這是材料的特性之一.

生4：前面說的“物體形狀因素”可以歸結到“受力面積大小”的因素中.因為物體形狀不同會最終導致受力面積的不同.

（同學間引起激烈爭論，相互擺事實講道理，大家逐漸傾向于生3、生4的意見.師適時點撥、引導、歸納、小結.）

師：同學們討論得很熱烈，對問題認識也較深刻，但有的問題可以在課上解決，有的只能在課后探討.本節課請同學們選用桌上部分器材（小方桌模型、細沙、磚塊若干、肥皂、細線、海綿塊、鉤碼若干），小組合作動手試試看.其他猜想請課后設計實驗進行探究，并將探究結果與老師和同學交流.

（生實驗操作結束后，師問：能派代表將你們設計操作的實驗向全班同學匯報一下嗎？）

生：我們選擇器材是：小方桌模型、細沙、鉤碼.實驗分兩步進行.首先，將小方桌四腳朝下放在細沙上，再將小方桌桌面朝下平放在細沙上，觀察兩種情況中小方桌在細沙中陷入的深度，比較在壓力相同情況下壓力產生效果與受力面積的關系；其次，將小方桌腳朝下放在細沙上，依次將砝碼放在方桌面上，觀察小方桌在細沙中陷入的深度，比較在受力面積相同情況下壓力產生的效果與壓力大小的關系.

師：這種做法可行嗎？有相同做法的同學請舉手.那么還有未舉手的同學你們是怎樣做的？說說看.

生：我們選擇的器材是：磚塊、海綿塊.實驗分兩步進行.第一步：將磚塊平放在海綿塊上，再將磚塊側立放在海綿塊上.觀察兩種情況下磚塊使海綿塊凹陷程度，比較在壓力相同的情況下，壓力產生的效果與受力面積的關系；第二步：將磚塊平放在海綿上，磚塊上再加一磚塊，觀察磚塊使海綿塊凹陷的深度，比較在受力面積相同的情況下壓力產生的效果與壓力大小的關系.

師：這種方法探究可行嗎？還有其他方法嗎？

生：我們選擇的器材是：肥皂、細線、學生用直尺、彈簧測力計.也分為兩步進行.第一步：將直尺平放在肥皂上，再將直尺側放在肥皂上，在兩種情況下用相同大小的力向下壓直尺.觀察哪種情況下直尺更容易陷入肥皂中，比較在壓力相同的情況下壓力產生的效果與受力面積的關系；第二步：將細線橫跨在肥皂上，將線頭并在一起打結，然后用彈簧測力計接細線，先用較小的拉力，然后用較大的拉力拉細線切割肥皂.看看哪種情況下能更快切開肥皂，比較在受力面積相同的情況下壓力產生的效果與壓力大小的關系.

師：很好，通過同學們的動手操作和相互交流討論，上述方法都是可行的.其實，只要你們愛動腦子，還能想出更多的辦法來.下面請用其他組的方法動手試試看，與你設計的實驗得出的結果是否相同.

（生操作后，師追問：不同實驗得出結論相同嗎？哪個實驗方法最簡單？哪種實驗便于觀察？利用手邊學習用具能驗證這個結論嗎？在我們周圍的生活中能找到驗證這一結論的實例嗎？）

【反思和感悟】

1.真實的課堂注重獲取物理知識經歷的體驗，而不是演練和做假

在片段一中，教師從知識入手，從學生簡單的操作到匯報實驗結果，對學生的眾口一詞，沒有任何的異議，這位教師可能也意識到學生操作活動的不真實性，可是教師沒有去“追究”，而是采取了回避的態度，或許他認為沒有追究的必要吧.隨著學生匯報實驗結果，這位教師也就順勢水到渠成，得出了結論.乍一看，仿佛是學生自己動手操作得出了結論，實際上這種實驗純粹是為了操作而操作，舉著實驗探究的旗幟走過場，學生對實驗過程的體驗是不真實的.長此下去，學生就會應情勢的需要演操作的戲.而在片段二中，教師非常重視學生探究過程的真實性.引導和鼓勵學生大膽猜測，多方互動，多方交流，從現實的事例入手，側重學生生活經驗和已有的知識背景的提取和調用，更多地關注學生的發展，更有利于學生獲得積極的情感體驗，自主地參與到學習中去，使學生真正成為學習的主人.讓學生在大量的現實亊例中，通過比較、概括、信息篩選等判斷推理中，逐步說出真實的實驗結果，而不是急切地指向實驗的結果.

2.有效的課堂追求開放性和創造性，而不是實驗器材單一，教師指導過細，越俎代庖

有效的物理學習應該是從學生的生活經驗和已有的知識背景出發，給學生提供充分的物理實踐活動和交流的機會，使他們在自主探索的過程中真正理解和掌握物理知識、思想和方法，同時獲取廣泛的物理活動經驗.有效的課堂追求簡單和實用.應該讓學生用簡單的方法解決物理的問題，就是把復雜的問題簡單化，而不是把簡單的問題復雜化.

在片段一中，教師給學生準備的器材過于單一，并且要求學生分小組用“控制變量” 法設計實驗，然后再填寫教師設計好的實驗報告單.實驗活動中要干什么，會得到什么樣的結果，學生一目了然.在這樣的實踐活動中，學生感受不到一點挑戰性，而且借助這種單一的實驗活動得到的結果也只能有一個.這樣使得實驗活動就成了一種形式上的演練，學生只能在教師既定的框框里“涂鴉”，缺乏開放性和創造性.

在片段二中，教師作為學生學習活動的組織者、引導者和合作者,在實驗活動中通過創設情境，利用學生生活經歷引導展開豐富的猜想，充分放手讓學生自己實驗，讓他們自己想辦法來驗證自己的猜想，讓學生在自主的基礎上互動.遇到問題時，教師參與，給予學生充分思考、交流的機會，使學生不僅能展示自己的想法、見解，還能通過合作交流、互動啟發、互相吸收、互相補充、互相糾正，使認識漸趨完善、深化.而不越俎代庖，用自己的實驗代替學生的實驗活動，或對學生的實驗活動過程指手畫腳，要求過程這樣做，那樣做.教師正確運用遷移規律，使之能最大限度地為我們的教學服務.在教學中設計適當的“先行組織者”，即先于學習任務本身呈現的一種引導性材料（包括其他學生的做法及學生在生活中所感受到的、接觸到的、體驗到的），并能清晰地認識知識結構中原有的觀念和新的學習內容間的聯系，使之在學習者已知的東西與需要知識的東西之間架設一道橋梁，使其更有效地學習新知識，更多地是對問題與方法的遷移發現，讓學生有進一步探究的欲望.是一個經驗被激活、重組、積累和提升的過程.這樣的探究活動才富有創造性，才有利于學生創新意識和實驗能力的培養.

(作者單位：安徽省廬江市第4中學)

編輯/張燁

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