例談初中物理教學(xué)難點(diǎn)的突破

王 雷

(江蘇省南通市躍龍中學(xué)，江蘇 南通 226001)

義務(wù)教育《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)初中階段認(rèn)知、技能以及體驗(yàn)性目標(biāo),通過相應(yīng)水平的行為動(dòng)詞進(jìn)行了界定,從中可以發(fā)現(xiàn)一些難點(diǎn)未必是教學(xué)的重點(diǎn),但不乏有些“非重點(diǎn)”的難點(diǎn)知識(shí)卻對(duì)學(xué)習(xí)重點(diǎn)知識(shí)有著重要的鋪墊作用．為此,教學(xué)中處理好這些“非重點(diǎn)”顯得尤為重要．現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)例就如何解決教學(xué)中的這一問題談幾點(diǎn)認(rèn)識(shí),以期對(duì)大家有所幫助．

1 設(shè)置臺(tái)階,循序漸進(jìn)

初中階段是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的起始階段,學(xué)生在認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的過程中,因其所掌握知識(shí)的局限性,對(duì)于許多知識(shí)的認(rèn)識(shí)過程本身就存在難度．為此,教師就不能急功近利以追求結(jié)果為目的,去淡化完整的認(rèn)識(shí)過程,尤其是一些疑難概念或規(guī)律的教學(xué)則更需設(shè)置臺(tái)階,不盲目拓展,以求循序漸進(jìn)地幫助學(xué)生有效建構(gòu)物理新知．

案例1.形變與彈力的關(guān)系.

如圖1為蘇科版物理教材安排的活動(dòng).《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)此未作明確要求,教材安排這一活動(dòng)的意圖是通過實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生感受物體受到外力會(huì)發(fā)生形變,再進(jìn)一步探究可總結(jié)出使物體發(fā)生彈性形變的外力越大,物體的形變?cè)酱螅顒?dòng)目的是為理解彈簧測(cè)力計(jì)原理作鋪墊．

圖1

這一知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)難度有兩個(gè):一是數(shù)學(xué)知識(shí)的滯后．八年級(jí)的學(xué)生學(xué)習(xí)到此,學(xué)生對(duì)正比函數(shù)尚未學(xué)習(xí),對(duì)正比關(guān)系的理解存在障礙．二是物理知識(shí)的局限．這是力學(xué)的起始課上的一個(gè)知識(shí)點(diǎn),學(xué)生剛剛學(xué)習(xí)了“力”的定義,且因“力”是看不見的,具有一定的抽象性,此時(shí)探討力和形變的關(guān)聯(lián)就更具有一定的難度．

常見的課堂處理: 教師對(duì)此處教學(xué)往往會(huì)進(jìn)行深度拓展，要求學(xué)生測(cè)量彈簧的伸長(zhǎng)量與拉力的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)通過作圖像進(jìn)行歸納,發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長(zhǎng)量與拉力成正比．教師的意圖是幫助學(xué)生能夠理解彈簧測(cè)力計(jì)的刻度是均勻的．顯然,這樣的拓展處理反而加大了難度．

巧妙的處理(選自南通市2017年教學(xué)大賽課堂片段).

出示:這是一個(gè)鉤碼,掛在彈簧下可對(duì)彈簧產(chǎn)生0.5 N的拉力.

師:你發(fā)現(xiàn)了什么?

生:彈簧伸長(zhǎng)了.

師:我們記下這個(gè)位置.

師:物理上規(guī)定力的單位是“牛頓”,簡(jiǎn)稱“牛”,用“N”表示．那么1 N有多大呢?請(qǐng)拿起桌上的兩個(gè)鉤碼托在手上,感受1 N的大小.

學(xué)生體驗(yàn)后,教師歸納:1 N的力相當(dāng)于我們托著兩只雞蛋的力.

師:我們繼續(xù)實(shí)驗(yàn),記錄掉2個(gè)鉤碼的位置、3個(gè)……(如圖2)

師:彈簧能不能無限制地拉伸呢?為什么?

生:不能,彈簧最終會(huì)變成鐵絲了,無法恢復(fù)原狀了.

師:物體受力會(huì)發(fā)生形變,若撤去外力,物體還能恢復(fù)原狀,我們稱這樣的形變叫彈性形變;否則就叫塑性形變．

師:那這樣的裝置可以測(cè)力了嗎?

生:能．但只能測(cè)量幾個(gè)特殊值的力．

師:很好．那如何改進(jìn)呢?

生:細(xì)分刻度,可以更精確地測(cè)量力．

師:更換有刻度的面板(巧妙地制成了測(cè)力計(jì),如圖3)——這就是彈簧測(cè)力計(jì)的原理.

圖2

圖3

接著師生共同討論測(cè)力計(jì)的用法和注意點(diǎn)后,進(jìn)行“測(cè)量力”的活動(dòng)．

在“形變與外力的關(guān)系”這一知識(shí)點(diǎn)的處理中,這位教師通過邊做實(shí)驗(yàn)、邊體驗(yàn)、邊歸納的方法,設(shè)置多個(gè)臺(tái)階,逐層提升,把正比關(guān)系通過學(xué)生的發(fā)現(xiàn)——細(xì)分刻度來進(jìn)行有效滲透,且沒有任何超要求的拓展痕跡,巧妙地解決了這一難點(diǎn)．

2 拓展維度,顯化過程

日常教學(xué)中,受教學(xué)器材和設(shè)備、知識(shí)呈現(xiàn)方式等限制,學(xué)生學(xué)習(xí)物理常常是二維平面上的紙上談兵,對(duì)于很多空間知識(shí),學(xué)生沒有親眼看見,或親自體驗(yàn),學(xué)生尚不具備足夠的想像力,導(dǎo)致對(duì)所學(xué)知識(shí)有理解障礙．

圖4

案例2.法線建模.

以光的反射為例反射現(xiàn)象發(fā)生于立體空間,而日常教學(xué)中均以平面器材(圖4)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,這一平面器材已經(jīng)是第二代產(chǎn)品,重大改進(jìn)就是使用了激光光源,它只能解決反射規(guī)律中的兩角關(guān)系,且建立在“法線”必須硬灌給學(xué)生的基礎(chǔ)上進(jìn)行,器材本身在學(xué)習(xí)光的反射和探究反射規(guī)律這一知識(shí)中就存在很大的局限性．

圖5

筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)立體半球演示儀(如圖5),有效克服了法線建模和反射規(guī)律中的三線共面這兩大難點(diǎn)．

師:光照射物體表面時(shí)會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象,物理上把照向物體的光用入射光線表示,把反射出來的光用反射光線表示．當(dāng)旋轉(zhuǎn)激光筆從不同位置照向同一個(gè)入射點(diǎn)時(shí),你發(fā)現(xiàn)兩條光線有怎樣的關(guān)系?請(qǐng)討論．

生1:當(dāng)入射光線從左邊照向入射點(diǎn),反射光線從右邊反射出來，就是說反射光線總是在入射光線的另一邊．

生2:我們小組討論后認(rèn)為，當(dāng)入射光線旋轉(zhuǎn)時(shí),反射光線也跟著旋轉(zhuǎn),兩條光線似乎圍繞著一根對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)．

師:很好．物理上把這們發(fā)現(xiàn)的入射光線與反射光線的對(duì)稱軸稱為法線．

在一般的教學(xué)中,對(duì)“法線”的處理往往是生硬的告知,導(dǎo)致法線對(duì)于學(xué)生而言只是一個(gè)抽象的名詞．《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)法線也未提出明確要求,對(duì)這一環(huán)節(jié)的處理上,多數(shù)專家也是認(rèn)為只需告訴學(xué)生這是一個(gè)規(guī)定就行了．顯然,通過上述的實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn),通過實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)能有效幫助學(xué)生直觀地感知到引入法線的價(jià)值．

學(xué)生知道了法線的規(guī)定后,教師解釋反射現(xiàn)象中的5個(gè)名詞也就會(huì)很自然順暢,為繼續(xù)學(xué)習(xí)光的反射規(guī)律奠定必要的基礎(chǔ)．同樣,這一改進(jìn)后的器材(圖5)還可以通過旋轉(zhuǎn)激光筆,學(xué)生可順著反射面看到“三線共面”,一目了然地知道,反射光線、入射光線和法線三線共面．

面對(duì)空間的物理知識(shí),教師就必須想方設(shè)法地設(shè)計(jì)空間呈現(xiàn)方式,以避免平面呈現(xiàn)的局限帶來認(rèn)知上的狹隘性,讓學(xué)生直觀感受,進(jìn)而認(rèn)識(shí)知識(shí)的本質(zhì),這樣的教學(xué)處理能起事半功倍的效果．

3 轉(zhuǎn)換角度,迂回解難

日常教學(xué)中,我們往往習(xí)慣于按部就班地機(jī)械執(zhí)行教材順序,教學(xué)流程也就成了順應(yīng)教材的“順序流程”,但對(duì)于有些知識(shí)點(diǎn)的教學(xué),教師宜深入挖掘知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系,結(jié)合學(xué)生的理解能力進(jìn)行合理的重組,打破教材順序,甚至轉(zhuǎn)換角度,有時(shí)會(huì)起到意想不到的效果．

案例3.認(rèn)識(shí)力臂.

如圖6是某專家報(bào)告中關(guān)于“杠桿”部分的編寫意圖和教學(xué)建議．其中,對(duì)于力臂概念如何處理?他認(rèn)為，“力臂是學(xué)習(xí)的難點(diǎn),教學(xué)中宜分散難點(diǎn)，不要在第一次出現(xiàn)‘力臂’時(shí),就‘挖深挖透’,深刻理解．可結(jié)合教材配圖“撬釘子”提出力臂的概念和作法(圖7)．”

圖6

圖7

這樣的安排是常見的處理方式,學(xué)生只能被動(dòng)生硬地接受這一生疏的物理量,對(duì)于這個(gè)物理量為什么給出不知所以然,只能通過以后的學(xué)習(xí)去逐步體會(huì)力臂的意義和價(jià)值．顯然,力臂在這樣的處理中被弱化為一個(gè)“非重點(diǎn)”知識(shí),學(xué)生會(huì)在被動(dòng)“接受”中淡化對(duì)其意義的深刻理解．

改進(jìn)處理： 在學(xué)完支點(diǎn)、動(dòng)力和阻力影響杠桿后,設(shè)問:還有什么因素會(huì)影響杠桿的使用效果呢?學(xué)生感到茫然．

師:那么,我們一起設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)來體驗(yàn)一下．

實(shí)驗(yàn):一支鉛筆,以橡皮為支點(diǎn)撬動(dòng)你的鉛筆袋，分別在杠桿的不同位置沿豎直向下的方向壓鉛筆,體驗(yàn)手用力的大小．

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

師:說說你的實(shí)驗(yàn)體會(huì)?

生:在不同位置施加的力大小不同，離支點(diǎn)越近,感覺用力越大,離支點(diǎn)越遠(yuǎn),感覺用力越小．

師:我們用作圖法把這一實(shí)驗(yàn)過程記錄下來[如圖8(a)].

師:當(dāng)我們撬動(dòng)同一物體時(shí),分別在杠桿的不同位置向下施力,發(fā)現(xiàn)在三點(diǎn)施力的大小是明顯不同的．我們把在力的方向上的直線叫力的作用線

[同步板畫出力的作用線,圖8(b)]．

師:同學(xué)們有什么發(fā)現(xiàn)?小組討論.

生:三條力的作用線到支點(diǎn)的距離不同．

師:很好．我們發(fā)現(xiàn)支點(diǎn)到力的作用線的距離不同,也影響著杠桿的作用效果．顯然,這個(gè)距離是一個(gè)有意義的物理量,在物理上稱為力臂[圖8(c)];支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離叫動(dòng)力臂,支點(diǎn)到阻力作用線的距離叫阻力臂．

(a)

(b) (c)

演示PPT展示力臂的作法(圖7)．

這樣的處理方式,是對(duì)教材巧妙地倒裝,把學(xué)生可感的杠桿的省力效果前置,從學(xué)生的體驗(yàn)出發(fā),幫助學(xué)生在探究中發(fā)現(xiàn),自主認(rèn)識(shí)到力臂的意義,而不是生硬的灌輸,這樣的迂回處理,是根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn),把難點(diǎn)知識(shí)在學(xué)生可感的體驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),從而巧妙化解．

初中物理被普遍地認(rèn)為“難”,其原因是多方面的．事實(shí)上,難點(diǎn)有時(shí)又要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平來定,同樣一個(gè)問題在不同班級(jí)里不同學(xué)生中,可能是難點(diǎn),也可能不是．因此,對(duì)于教學(xué)難點(diǎn)內(nèi)容,尤其是“非重點(diǎn)”難點(diǎn),教師就應(yīng)著力想出各種有效辦法加以突破,這樣,學(xué)生的接受效果就會(huì)顯著提升,否則,不但這部分內(nèi)容學(xué)生聽不懂學(xué)不會(huì),還會(huì)為理解以后的新知識(shí)和掌握新技能造成困難．