《二力平衡》教學反思

■陶國明

在2012年4月開始的濱海新區教壇能手培訓活動中，我從孫立仁教授那里學到“以學習心理學為基礎的啟發式教學設計”和“以科學思想方法為基礎的探究式教學設計”的理論與方法，為我原有的教學經驗找到了理論依據，同時又為我進行新的教學設計提供了科學的設計思想。下面結合我在這次培訓中所上的公開課《二力平衡》，談一下這次培訓對我的物理教學的改進。

一、教學內容的層次分析

孫教授指出，物理教學設計應該做到“脈絡清晰，層次分明，邏輯嚴密，有理有據”。要實現“脈絡清晰、層次分明”，最基本的工作就是要對教學內容進行層級分析。過去備課依賴教材，教學過程的設計總是跳不出教材的思路。通過培訓，我認識到“層級分析”是教學設計中“任務分析”的一項分析技術，方法是：從教學最終所要實現的知識內容任務出發，逆向地分析要獲得這一最終的知識結果所必需的前提性知識內容有哪些，再從每個知識點出發，進一步分析獲得該知識的更次一級的知識內容……一直分析到學生可直接接受的內容為止。這個結果為這節課的教學內容框架設計提供了分析基礎。即，這節課應分為三個教學環節：“二力平衡時物體的平衡狀態”“二力平衡的條件”和“二力平衡的應用”。每一個教學環節又由其次一級的知識內容逐次完成。

二、通過問題情境的設計引導學生主動思維

在“教學內容框架設計”的基礎上如何實現“邏輯嚴密、有理有據”的教學呢？“有意義學習”等心理學理論表明，要使學生能夠進行主動的理性思維，最基本的條件就是新知識必須與學生原有知識經驗建立起聯系。從操作層面來說，就是通過設置問題情境來引導學生的有效思維活動。問題情境是由涉及新知識的一類事物和與此相關的學生原有知識經驗所構成。例如，在這節課的第一個教學環節，為了引導學生形成對“二力平衡”問題研究的思維脈絡，相關的原有知識應該是“牛頓第一定律”，物體在不受力的情況下保持靜止或勻速直線運動；而新問題是物體在受力的情況下也能保持平衡運動狀態，從而形成探究其中原因的思維脈絡。

三、運用學科思想方法設計探究活動

物理新課標對探究教學有明確的要求，即，有效的探究活動應該是由學生主動提出問題，主動提出猜想，然后以此為出發點主動設計實驗來驗證這些猜想，最后分析實驗的結果得到結論。以往的教學中，由于教材給出了探究實驗的方法，在提出探究任務后，教師將設計好的實驗呈現給學生，讓學生按照教師的實驗方法去進行探究，由于學生并沒有形成某種猜想或假設，學生不明確實驗操作的目的是什么。這種方法只在形式上進行了探究，實際上學生只是按照教師事先安排好的要求進行實驗操作，結論的獲得也是在教師的分析下得到的。

通過培訓，我認識到，要使學生提出正確的猜想，需要通過設置問題情境來引導，并且有意識地引導學生將猜想作為實驗設計的依據，這樣學生的探究能力才能得到真正的發展。例如，在“二力平衡條件”的探究中，我是這樣設置問題情境來引導學生提出猜想的：

剛才靜止的杯子和勻速下降的降落傘都處于平衡狀態，且只受二個力的作用，那么符合什么條件的兩個力才能使物體平衡呢？或者說，是不是任何兩個力都可以使物體處于平衡狀態呢？請大家看下面在二個力作用在物體上，物體處于平衡狀態現象。

兩個定滑輪固定在兩個鐵架臺上，一小紙板兩邊各打一個孔，各用50克的砝碼通過滑輪拉兩邊，紙板處于平衡狀態。在忽略紙板所受重力的情況下，小紙板受幾個力？聯系前面兩個例子，猜想使物體處于平衡狀態的兩個力有什么特點。

學生通過教師的引導和交流討論，提出：這個力必須滿足“大小相等、方向相反、作用在同一物體、作用在一條直線上”的猜想。

依據這一猜想如何來進行實驗探究呢？要想檢驗物體處于平衡狀態時所受的兩個力是否滿足所猜想的條件，只是這么擺著看是看不出來的，只有使物體失去平衡，看所猜想的條件是否也同時破壞了。在培訓中我學習了科學歸納法，它是由培根提出來的。歸納法中的排除法，即排除偶然相關的方法來確定本質相關，然后再去發現規律和規則。在其中的“求異法”歸納中，若認為a因素是A事件的原因，則用實驗的手段，主動改變a，看若a出現，則A也出現；若a不出現，則A也不出現，那么a是A出現的原因，反之a與A沒有因果關系。按照這一思想方法，我引導學生設計了如下的實驗。

1.教師：如何設計實驗來檢驗只有當兩個力的大小相同時物體才能處于平衡狀態的猜想？（啟發學生破壞平衡條件，看力的大小不同時物體是否平衡，如圖1所示，學生：看兩個力大小相同和不同時的表現，若相同平衡，不同不平衡，則條件成立。）

2.教師：如何設計實驗來檢驗只有當兩個力的方向相反時物體才能處于平衡的猜想？（使物體在受到不是相反力的時候的狀態是否平衡）如圖2所示（學生：將小紙板下拉，看兩個力的方向不相反時是否還能平衡。再看物體達到平衡狀態后兩個力的方向又如何。）

3.教師：如何設計實驗來檢驗只有當兩個力的作用線在一條直線上時物體才能處于平衡的猜想？（學生：拿一個兩個小孔在兩個角上的紙板，水平放置，如圖3所示，松手后看紙板是否能夠平衡，最后平衡時兩個力是否在一條直線上。）

4.教師：如何設計實驗來檢驗只有當兩個力作用在同一物體上時物體才能處于平衡的猜想？（學生：將處于平衡的紙板用剪子從中間剪開，如圖4所示，使一個物體變為兩個物體時，是否平衡）

由此學生歸納出只有大小相等、方向相反、作用在同一條直線上、作用在同一物體上的兩個力才是平衡力，即二力平衡的條件是：同體、反向、等大、共線，這種探究不僅使學生對知識的掌握更加深刻，同時還體驗了科學歸納的思想方法。

我推薦的書

●《拿破侖一世》，【英】約翰·霍蘭·羅斯著，北京外國語學院英語系譯，商務印書館

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●《給教師的建議》，【蘇】蘇霍姆林斯基著，杜殿坤編譯，教育科學出版社

●《如何成為一名出色的教師》，【英】賈斯廷·狄龍等主編，人民教育出版社