應(yīng)用生活化實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力
——以“力的分解”教學(xué)為例

尤 寧 呂馳云

(1. 江蘇省南京外國(guó)語學(xué)校，江蘇 南京 210008；2. 江蘇省南京市中華中學(xué)，江蘇 南京 210019)

實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和求知欲，促進(jìn)學(xué)生形成物理觀念、掌握科學(xué)方法，培養(yǎng)科學(xué)思維，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感。陶行知先生提出：“教育要走向社會(huì)，走進(jìn)生活。”物理教育應(yīng)回歸學(xué)生的生活，鼓勵(lì)學(xué)生充分利用生活中的器材制作教具，開展各種探究活動(dòng)，讓學(xué)生的個(gè)性得到全面和諧的發(fā)展。筆者以“力的分解”教學(xué)為例，探討應(yīng)用生活化實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的途徑。

1 精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力

求知欲是學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力，在課堂教學(xué)之初，教師總是想盡辦法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的求知欲，提高課堂效率。

在教學(xué)引入環(huán)節(jié)，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，如圖1所示，用兩根細(xì)線吊起重物，逐漸增加兩側(cè)細(xì)線間的夾角，當(dāng)夾角增大到一定程度時(shí)，線斷、重物掉落。此實(shí)驗(yàn)中所用材料簡(jiǎn)單易找，效果明顯，關(guān)鍵是在細(xì)線斷裂的瞬間，學(xué)生由于沒有思想準(zhǔn)備，有效激起了學(xué)生的求知欲，并產(chǎn)生了疑問：為什么細(xì)線起初不斷，后來卻斷了？

為了讓學(xué)生更形象地感受實(shí)驗(yàn)過程中繩中張力的變化情況，筆者緊接著又設(shè)計(jì)了一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：將線換成橡皮筋，重復(fù)前面的操作，讓學(xué)生仔細(xì)觀察、體驗(yàn)，交流感受，將心中的疑問具體化：繩(或橡皮筋)中張力為什么會(huì)隨兩者間夾角的增大而增大？

相比于圖片、視頻等引入方式，這種生活化實(shí)驗(yàn)的引入，一方面它更貼近生活，材料簡(jiǎn)單易找，制作方便，學(xué)生可以輕松地自制教具；另一方面它從視覺和心理上對(duì)學(xué)生產(chǎn)生沖擊，從而有效啟迪學(xué)生的思維，使他們盡快融入課堂教學(xué)。

2 合理穿插實(shí)驗(yàn)，提高教學(xué)效率

2.1 巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，化抽象為形象

如何理解“如果沒有條件的限制，一個(gè)力可以有無數(shù)組分力”？我們可以在紙上利用數(shù)學(xué)知識(shí)，針對(duì)一條對(duì)角線畫出無數(shù)個(gè)平行四邊形，以此方法來幫助學(xué)生理解，但“紙上得來終覺淺”，若此處引入恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)，就會(huì)化抽象為形象，使學(xué)生豁然開朗。

如圖2所示，將一根橡皮筋上端固定，下端拴一根細(xì)線，第一次手拽細(xì)線施加一向下的拉力F，將橡皮筋下端拉至位置O，記下該點(diǎn)位置及F的方向。讓學(xué)生思考：如何分解力F？即如何用兩個(gè)力的共同作用替代F的作用？在學(xué)生的提議下，在橡皮筋下端又增加了一根線，讓學(xué)生上臺(tái)展示在兩個(gè)力的共同下也將橡皮筋下端拉到了O點(diǎn)，并不斷改變兩繩間的夾角而保持橡皮筋下端位置不變(效果不變)，從而直觀、形象地得到結(jié)論：一個(gè)力有無數(shù)組分力。

圖2

在物理教學(xué)中引入生活化的小實(shí)驗(yàn)，不僅實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單、易操作，還能化抽象為形象，大大提高教學(xué)效率，若是能讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，則更能提高他們的科學(xué)探究能力。

2.2 結(jié)合生活案例，突出教學(xué)重點(diǎn)

本節(jié)課的重點(diǎn)是：學(xué)會(huì)根據(jù)力的作用效果分解力，如何讓學(xué)生體會(huì)力的作用效果呢？“效果”一詞本身比較抽象、模糊，學(xué)生對(duì)之似懂非懂。因此，筆者層層遞進(jìn)，安排了一系列生活化實(shí)驗(yàn)：(1) 用拖把拖地，讓學(xué)生邊做邊說推力產(chǎn)生的效果；(2) 利用生活中的實(shí)例圖片，如引橋上的汽車、滑梯上的孩子，讓學(xué)生分析汽車和孩子所受重力產(chǎn)生的效果。就在學(xué)生感到犯難的時(shí)候，取出一個(gè)簡(jiǎn)易的自制教具——斜面模型(圖3)，將一重物從薄木板上端由靜止釋放，模擬孩子滑滑梯，實(shí)驗(yàn)中可以非常明顯地看到：物體一方面沿斜面下滑，另一方面將木板壓得向下凹陷變形，效果一目了然。

圖3

將生活中的案例帶入課堂，再設(shè)置生活化的小實(shí)驗(yàn)來模擬生活現(xiàn)象，做到化抽象為形象，可提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。

2.3 自制教具，突破教學(xué)難點(diǎn)

如圖4所示，在塔吊中懸物的拉力如何分解？學(xué)生缺乏實(shí)際體驗(yàn)，無法說出懸物拉力有什么作用效果，此為本節(jié)課的難點(diǎn)。

圖4

筆者設(shè)置了一個(gè)學(xué)生活動(dòng)，如圖5所示，同桌的同學(xué)互相配合，利用一個(gè)同學(xué)的身體為實(shí)驗(yàn)器材，單手叉腰，手臂與身體形成三角形來模擬塔吊，另一個(gè)同學(xué)豎直向下拉叉腰同學(xué)的肘部，來模擬懸物的拉力，讓叉腰同學(xué)仔細(xì)感受在拉力作用下身體各部位的受力情況，從而準(zhǔn)確體會(huì)懸物拉力的作用效果。為加深印象，又用一自制教具模擬塔吊(圖6)，無論是從上側(cè)橡皮筋被明顯拉長(zhǎng)，還是從實(shí)驗(yàn)者夸張的表情和體態(tài)中，都能讓學(xué)生真切地感受到懸物拉力的作用效果。

圖5

圖6

在課堂教學(xué)中利用自制教具，引入生活化的小實(shí)驗(yàn)，并讓學(xué)生親身參與和感受，能幫助學(xué)生簡(jiǎn)化生活事例，構(gòu)建物理模型，降低思維梯度，突破教學(xué)難點(diǎn)。

2.4 學(xué)生實(shí)際體驗(yàn)，順利實(shí)現(xiàn)過渡

實(shí)施教學(xué)內(nèi)容過渡的方法很多，實(shí)驗(yàn)不失為一絕佳方案。比如在上述模擬塔吊實(shí)驗(yàn)中，在學(xué)生完成相關(guān)任務(wù)后，可進(jìn)一步要求學(xué)生逐漸減小橡皮筋與橫桿間的夾角，始終保持桿水平。在此過程中，從該同學(xué)的身姿體態(tài)和面部表情的變化中，不難發(fā)現(xiàn)：兩分力的大小隨著夾角的變化而變化，這就自然地通過實(shí)驗(yàn)將教學(xué)從“如何分解”過渡到了“動(dòng)態(tài)分析”。

3 適當(dāng)拓展實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生印象

在高中物理教學(xué)中常借助習(xí)題來鞏固知識(shí)，本節(jié)課為鞏固所學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生印象，將生活化的實(shí)驗(yàn)拓展到了課堂之外。先讓幾個(gè)同學(xué)一起用力推靜止的汽車，推不動(dòng)；再將一根長(zhǎng)繩固定在路邊的大樹上，一個(gè)同學(xué)就能輕易拉動(dòng)汽車(圖7)。再引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用力的分解知識(shí)予以解釋，他們擁有了來自生活的實(shí)踐體驗(yàn)，會(huì)激發(fā)進(jìn)一步探究的欲望，不僅會(huì)深刻理解課堂所學(xué)知識(shí)，還會(huì)更加明白理論來自實(shí)踐，服務(wù)于實(shí)踐。

圖7

合理設(shè)計(jì)生活化實(shí)驗(yàn)，開展探究式教學(xué)，能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。