利用生活經(jīng)驗突破“力臂”教學難點初探
初中物理教學中“力臂”概念，歷來都被物理教師看作是一個難點，甚至在高中物理教學中也存在著困惑，這是因為：“力臂”作為物理概念，從皮亞杰的認知結(jié)構(gòu)來看，學生的學習有同化和順應兩種方式。同化是把新學習的概念和規(guī)律整合到原有的認知結(jié)構(gòu)中，使認知結(jié)構(gòu)得到豐富和擴展，但總的模式不發(fā)生根本的變化。順應則是新學習的概念或規(guī)律，在原有的認知結(jié)構(gòu)中不能夠同化的，只有改造或重建原有的認知結(jié)構(gòu)后才能接受和容納。而“力臂”概念是順應的認知方式。一、“力臂”教學中的隱藏問題“力臂”作為教材內(nèi)容的呈現(xiàn)，目前從多種版本的義務教育課程標準實驗教科書來看，為了方便地從有刻度的杠桿上直接讀取力臂大小，都是將杠桿調(diào)至水平位置后，杠桿左右添加鉤碼，使杠桿達到平衡狀態(tài)，這樣測出幾組數(shù)據(jù)，從而探究得到桿杠平衡的條件。這種特殊情況下的教學，使學生獲得清晰的力臂表象，在學生的頭腦中形成了支點到力的作用點的距離就是力臂的定勢思維。因而“先入為主”在以后畫力臂等有關(guān)問題中常常出現(xiàn)失誤。如何突破這個難點，筆者對此也做了一些思考并利用學生具有的生活經(jīng)驗及對實驗的改進進行了一些嘗試，效果很好，現(xiàn)說明于后。二、根據(jù)學生已有的生活經(jīng)驗，建立人從公路外一點上公路的“最近走徑”模型現(xiàn)代人本主義學習觀認為，經(jīng)驗學習不僅是一種增長知識的學習，而且是一種與每個人的各部分經(jīng)驗都融合在一起的學習，它十分注重學習內(nèi)容和個人的關(guān)系。因此，我們從實際生活中的事實出發(fā)，給學生建立如下的經(jīng)驗模型： 如圖1所示，a為一條公路，a為公路外一點上的人，想上公路的最小距離為，建立模型。關(guān)于這一生活經(jīng)驗都是學生所具備的常識，即元認知。將這一知識與杠桿知識有機結(jié)合賦予新的意義。如圖2所示，將力的作用線b類比為公路a，支點o類比為公路外一點a，力臂oc類比為上公路的最小距離。這樣將尋找力臂的問題轉(zhuǎn)化為上公路時最短距離的走徑問題。實踐證明，建立這樣的模型進行教學，學生在較復雜形變的杠桿中能夠準確地作出力臂的圖示。三、改進實驗裝置，使力臂的測f與讀數(shù)符合上公路“最近走徑”的模型 在原有杠桿的實驗裝置中，添加具有創(chuàng)新特征的改進裝置，如圖3所示的“t”型刻度尺，其上鑿有長為15cm的長方形的槽孔，其目的是把固定杠桿的支點穿過螺釘，以便使“t”形刻度尺測量不同長度時，沿著長方形槽孔移動，從而能準確地測量出不同情況的力臂的長度，如圖4所示的一般情況。四、教學實施與體會本人實施課堂教學時，采取了如下的策略：（1）學生學習時，為能夠?qū)崿F(xiàn)順應的認知方式，引入新課時就通過討論公路外的人，想上公路怎么走時距離最短？建立人從公路外一點，上公路的“最近走徑”的模型，作為學生學習杠桿的起始知識。（2）關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是將尋找力臂的過程與人從公路外一點上公路的最近距離走徑的模型有機的聯(lián)系類比起來。即支點就是人在公路外的一點；找力的作用線就是找公路；上公路的最近距離走徑就是所求的力臂。