多質疑，巧設計，用實驗突破抽象概念教學的難點

張宏軍

摘要：問題意識、質疑能力、設計實驗、動手探究是突破抽象概念教學難點的有效途徑！本文以以杠桿的平衡條件的教學為例，巧設實驗成功突破動力和阻力的作用效果引出力臂這一抽象的概念，自然而然的得到杠桿的平衡條件。

關鍵詞：質疑；設計；實驗；杠桿

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2017）09-0182-01

通過在實驗中去尋找去探究去認識去構建自己的知識！只有自己構建才會成為自己的"知識"！強行灌輸，被動接受帶來的只是表面的應付，結果只能是不求甚解，不能理解而不能形成能力！在實際當中我們不是經常把實驗探究當成實驗驗證，把設計實驗的過程當成實驗的解讀！做實驗也變成了講實驗！下面我以自己的一節課堂實錄來和大家一起交流如何巧設實驗去突破物理抽象概念的教學。

1.探究力（動力和阻力）的作用效果：

教材使用的裝置是一根中間懸掛在支架上、兩邊分別有一調節螺母、上面有刻度的硬桿以及若干鉤碼組成。實驗前將杠桿調平（但教材沒有交代為什么要調平！）

設計實驗一：保持左邊鉤碼數和懸掛點不變（如圖一），不斷改變右端鉤碼位置和鉤碼數，讓學生通過多次實驗去尋找規律，這是教材的做法。

圖一 圖二

總結：通過實驗讓學生發現力的作用效果與力和距離都有關的淺顯認識，并粗略的得到鉤碼數和作用點到支點的距離的乘積相等，力的作用效果就相同！

問題：僅從實驗的表象來看學生很自然的認為這個距離：是點到點的距離即支點到懸掛點的距離！如何改變這一特殊情況下的結論推到一般情況下我們再設計這樣的實驗：

設計實驗二：保持左邊鉤碼數和懸掛點不變，右邊改用彈簧測力計（如圖二），不斷改變彈簧測力計拉力的方向，保持杠桿平衡，讓學生發現彈簧測力計示數的變化，再有學生通過計算力與距離的乘積相不相等？而不同的力的作用效果是否相同？若相同，必然存在某種不變的東西，這就可以讓學生去尋找這一"不變量"！學生在實驗一的基礎上可以去主動思考和分析：由于力的大小是改變的，要使乘積不變，那么距離也是改變的。看來，支點到作用點的點到點的距離是不符合這種情況的，那是什么距離呢？同時學生也漸漸明白力和作用點到支點的距離的乘積不能描述彈簧拉力的作用效果。

設計實驗三：改裝實驗裝置：在杠桿的支點處在加上一個可以繞支點轉動的刻度尺，彈簧測力計通過細線去拉杠桿（讓學生直觀感受力的作用線的概念）。

設計實驗四：讓學生利用該裝置去測量力的大小和支點到細線的距離，再將力與距離的乘積進行比較，看有什么發現？

通過實驗及數據處理學生驚奇的發現：力與支點到彈簧測力計的細線的距離的乘積是相等的！而且，只要這個乘積相等，力的作用效果就相同！

在實驗的基礎上引出力的作用線的概念和力臂的概念，既能直觀的理解力的作用線的概念，又能直觀的理解力臂到底是點到點的距離還是點到線的距離！

2.探究杠桿的平衡條件

通過上面動力的作用效果的探究我們很自然的得到杠桿的平衡條件：動力的作用效果與阻力的作用效果正好抵消！抵消的實質就是杠桿的平衡條件：F1·l1=F2·l2

分組實驗：猜想與驗證：

通過實驗，依據表中記錄的數據進行分析處理我們就很自然得到杠桿的平衡條件。并深刻的理解到教材整個實驗設計是優化后的最簡單最直接的方案。

本節課通過一系列的追問式的實驗設計既解決了學生實驗中的問題，又能引領學生去主動觀察、認真思考、用心設計、積極動手去解決自己的疑問，讓"教"室變成"學"堂，讓"實驗課"不在是演示觀摩課，而是真正的實驗探究課！通過本節課的實驗探究學生自己去尋找力的作用效果取決于什么？需要引出什么樣的概念來描述，通過探究最終需要建立一個"力臂"（即點到線的距離）的概念才能真正的去描述力的作用效果，并在此基礎上自然而然的就明白了教材上設計的實驗裝置的真正目的所在！整節課我以問題的需要、學生的需要帶領學生去不斷的設計實驗去解決他們的問題，讓他們正真的成為學習的主體，只用讓他們身臨其境，真正成為解決問題的主體，他們才能真正的成為學習的主體，才能主動的去探究，去思考，去構建！

作為一線的物理教師，要充分利用教材，研讀教材，他不是教案，他只是給我們教學過程中其提供的一種材料或一種方法，一種思維！實際教學過程中，他更需要我們老師去研究，研究我們的學科知識如何建立？研究我們的學生如何構建？

參考資料：

[1] 義務教育教科書《物理》八年級 全一冊 責任編輯：李林高 邵海秀 張燕 施成《上海科學技術出版社》

[2] 《中學物理》2016.6《"問題.支架.實驗"實現初中物理課堂教學走向高校的三架馬車》作者：張國良 常熟市

[3] 義務教育《物理課程標準》（2011年版）中華人民共和國教育部制定endprint