巧妙設計問題讓復習課循序漸進—以蘇科版“簡單機械”的單元復習為例

◎ 江蘇省南通市海門區東洲國際學校 殷海軍

簡單機械是初中物理的一個重要章節，這一章節不僅是力與運動環節的升級，也是能量的新升級。因此，本章節無論是從知識板塊，還是從技能維度，都是學生過渡、升級、提升的板塊。本節的復習不僅要開啟學生的知識與技能之旅，更要開啟學生的思維之旅。

一、問題與情境融合，開啟思維之旅

問題是思維的起點，在復習課堂上，教師要鎖定復習目標及其達成路徑，鎖定適合學生生長的情境創設，并配套相應的問題及問題鏈。情境的創設需要給學生一個真實的生活原型，這個原型一方面是為了引導學生通過閱讀文本信息、視頻信息等獲取其中的物理問題，建構一定的物理模型，讓學生善于剖析情境中的生活原型，獲取物理信息的能力。另一方面，也讓學生深刻感受到物理來自于生活，生活中充滿著物理知識，從而凸顯物理學科的價值，進一步激發學生參與物理學習的內在求知欲，激活物理學科的魅力。

在本章節的復習過程中，筆者播放了火神山、雷神山醫院建造的過程，這種驚人的速度背后隱含著中國智慧，也隱含著本章節的重點，即簡單機械的綜合應用，功、功率、機械效率等相關知識。為了開啟學生的思維之旅，筆者在情境播放之后拋出以下問題鏈來激活學生的思維。

問題1：情境中所提到的建筑，你覺得涉及到哪些知識和我們的物理學習有關，尤其是本章內容？請舉例說明。

生：涉及到簡單機械，功、功率、機械效率等知識。比如建筑速度之快，就涉及到做功的功率比較高，效率也較高。

問題2：你能從視頻中找到哪些簡單機械嗎？或者簡單機械的組合嗎？

生：我們看到了大型的塔吊，其中有杠桿，也有滑輪等。

問題3：你能對杠桿的知識進行簡單的歸納？比如從分類、工作特點、應用等方面。

生：杠桿可以分成省力杠桿、等臂杠桿、費力杠桿，省力的杠桿在使用的過程中費距離，費力的杠桿在使用的過程中省距離。

問題4：你能說說什么是功、什么是功率、什么是機械效率嗎？這三者有什么關系嗎？

生1：功是力與力的方向移動距離的乘積，是能量轉化的變化量。功率是表示做功快慢的物理量。機械效率是有用功與總功的比值，是表示做功效率的物理量。

生2：功率和機械效率都是用來反饋做功情況的物理量，一個是表示做功的快慢，一個是反饋做功的效率。兩者從不同維度反饋做功的效果。

生3：功率和機械效率沒有直接的關系，兩者表示的是不同的維度。

在這個環節，教師通過情境和問題開啟學生的思維之旅，讓學生通過自己的回憶思考老師提出的問題，并在同學之間的相互交流、碰撞、融合中達成對基本概念的復習和對比，一定程度上達到基礎知識的梳理。對于學生梳理不到位或者欠妥的地方，教師采用兩種策略來彌補，一是讓學生相互補充、相互完善，教師可以適當地補充一些問題。二是教師可以留點懸念，通過后面的復習來開啟學生的進一步思考和探究。讓學生通過本章的復習，對這些問題實現潤物細無聲的突破。

二、問題與項目融合，開啟探究之旅

大概念教學倡導單元教學的設計，需要教師站在大單元的立場，引導學生站在整個章節的層面審視本章內容，并把本章的重點、難點分解成若干個項目或者任務，以此帶動學生對問題的突破、完善。在突破和完善的過程中促進項目完成，也促進知識與技能、思想與方法的逐一完善，達到良好的復習效果。結合初中物理的核心素養，我們在本節課中，仍然可以關注學生物理觀念、科學思維的重點突破，在突破的過程中注重科學探究能力、科學態度與責任這兩個維度的素養滲透。筆者將項目與問題融合，讓學生自發地開啟小組合作式的探究之旅。

總任務：目前，在醫院的建造過程中，我們需要將一捆重貨物搬上卡車，由于比較重，學生無法直接搬運到卡車上，請你利用所學的簡單的機械知識，將這些貨物搬運到卡車上。

問題1：說說你準備采用哪個機械來將物體運到卡車上去？并說說你的理由，請小組交流討論后派代表展示：

小組1：我們采用滑輪或者滑輪組，因為滑輪或滑輪組既可以省力，也可以改變力的方向。

小組2：我們采用杠桿，通過制作一個省力杠桿，使人可以站在地面上，將這一重物輕而易舉地提升至卡車上。

小組3：我們采用斜面，斜面本質上就是一個省力的杠桿，由于它取材方便，只需要一塊長木板架在卡車與地面之間，然后把貨物拉上去，也是非常省力的。

根據學生對這三種簡單機械的熟悉程度，很快就會想到用這三種機械進行解題。為了引導學生產生新思考，筆者設計了如下問題。

問題2：如圖1，如果建造工地上的卡車高1米，貨物重為2000牛，請你對照自己剛才的選擇，完成相應的項目研究：

圖1

項目1：斜面。如果斜面是光滑的，而且長度是2米，你至少需要花多少牛的力才能將物體拉上去？實際拉的過程中我們需要的力會怎樣？為什么？（如圖1所示）

項目2：杠桿。讓你采用杠桿提升這個貨物，老師給你提供一根長為10米的輕質杠桿，將支點設置在離掛物體端2米的地方，你覺得你至少需要花多少牛的力才能將這個物體提升至卡車上。如果不是輕質杠桿，將會導致什么結果？這又是為什么？（如圖2所示）

圖2

項目3：滑輪。讓你采用滑輪或滑輪組來提升貨物，老師給你提供如圖所示的裝置，你準備選用哪種？說說你的理由，如果忽略滑輪自重和摩擦、繩重，你所選的方案將需要花多少牛的力才能將物體提升至卡車上？如果考慮繩重、摩擦和滑輪自重，拉力將會變成什么？為什么？（如圖3所示）

圖3

結合本節課的實際情境和任務，教師采用問題和問題鏈的形式，在學生自己想到的簡單機械的基礎上給學生布置了三個項目，并結合項目給出了具體的數據和問題，讓學生帶著數據和項目要求進行探究和分析。在探究的過程中，學生需要利用自己已學的知識與技能、方法與規律進行探究。學生此時的學習會將杠桿平衡條件進行再次復習和應用，在計算的基礎上達成相應問題的解決。除此之外，項目中還派給學生一個新問題，那就是如何考慮杠桿自重、滑輪自重、摩擦等，結果將會怎么樣？這樣的問題也將啟發學生對額外功的自發思考，一方面會自發地對機械效率進行復習和思考，另一方面也讓學生切實感受到額外功的實際存在，感受到機械效率對于機械的重要性。

問題1：結合實際情況，同學們沒有發現我們的實際拉力都會以理論拉力大一些？這是為什么？大家交流思考一下。

在這個問題的引領下，學生通過交流、碰撞、融合，自發地總結出以下幾點：（1）額外功是客觀存在的，是無法避免的。（2）使用機械可以省力或者省距離，但是不能省功，而且使用任何機械都不能省功。（3）因為額外功的存在，在實際使用機械的過程中，任何機械的機械效率都將小于100%。由此提高機械效率的意識就會潤物細無聲地滲透給學生。

問題2：結合剛才的計算和分析，我們發現任何機械的機械效率都小于100%，你能結合你所選的項目，談談該如何提升這些機械的機械效率嗎？

在這個問題的引領下，每個小組都會分析各自小組的機械效率該如何提升。如滑輪組中，學生想到要提升機械效率還可以減輕動滑輪的重和繩重，也可以減少其中的摩擦等。學生在交流和碰撞中幾乎都能收集到相應的證據和方法來完成對機械效率提升的分析。

問題3：你能結合剛才的分析，說說提升這些機械效率的基本方法嗎？比如減小摩擦、減輕杠桿自重等，它們本質上屬于什么方法？

這一問題的拋出，讓學生充分鎖定了提高機械效率的本質，即在其他條件一定的情況下，減少額外功和增加有用功都可以提高機械效率。

三、問題與總結融合，開啟提煉之旅

課堂教學一定要有評價和總結，這個環節是方法與思想的提煉環節，是讓學生站在一定的高度學會自我剖析、總結、提升的過程，是量變到質變的關鍵環節，教師要善于結合所教的內容引導學生自發地總結與提煉知識。

問題1：通過本節課的復習，在實際的應用過程中，剛才的項目都能順利實施嗎？為什么？

本問題旨在引導學生從課堂的書本學習走向實際應用，學生會發現每種方法都存在或多或少的缺點。比如，杠桿要求長度很長，而且還需要在空中架起一個支點；斜面需要的長度也很長，很難找到符合條件的杠桿與斜面。

問題2：各位同學能否結合今天的學習，進一步構建本章的思維導圖，理一理簡單機械、功、功率、機械效率的關系，看看哪一小組的思維導圖最能揭示本質內容。

本問題旨在引導學生站在更高的高度探究問題的本質，讓學生發現本章是在理解簡單機械的基礎上，應用簡單機械去做功，而做功有快慢之分、效率高低之分，這兩者又是描述做功的兩個物理量。

總之，在初中物理課堂中，教師要善于用問題來鎖定教學內容，將教學目標逐漸滲透于各個細節之中，促進學生的終身發展。