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摘要：分析各種版本教材如何給出力臂這一概念，進(jìn)而探討力臂概念的教學(xué)現(xiàn)狀，同時(shí)分析當(dāng)前在這一概念的教學(xué)上存在的主要問題，并嘗試提出突破力臂教學(xué)難點(diǎn)的有效方法。

關(guān)鍵詞：力臂：內(nèi)容分析；概念教學(xué)

力臂是初中物理知識(shí)的－？大重點(diǎn)與難點(diǎn)，如何有效地進(jìn)行力臂概念的教學(xué)，達(dá)到理想的教學(xué)效果，始終是教育工作者不懈的追求。查閱相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，大量學(xué)者對(duì)杠桿的教學(xué)儀器進(jìn)行了許多的探宄，設(shè)計(jì)了很多更直觀的實(shí)驗(yàn)教具，還有許多學(xué)者對(duì)如何順理成章的引入杠桿進(jìn)行了大量探索也取得了不俗的成果。然而，筆者分析比較各版本教材，發(fā)現(xiàn)有關(guān)杠桿的內(nèi)容和編寫方式也存在一些差異，比較突出的內(nèi)容是力臂概念的呈現(xiàn)方式，因此，著重分析各版本教材是如何呈現(xiàn)這一概念以及其對(duì)教學(xué)的影響，既有現(xiàn)實(shí)意義又能為廣大初中物理教師提供些許可參考的資源。

一、各版本教材力臂概念呈現(xiàn)情況

對(duì)初中物理七個(gè)不同版本的教材關(guān)于杠桿力臂概念內(nèi)容的截圖，見表1所示。從表1可以看出，七種版本教材中只有教科版與滬粵版在力臂概念前創(chuàng)設(shè)了學(xué)習(xí)情境，使學(xué)生在進(jìn)入學(xué)習(xí)內(nèi)容前就進(jìn)入了學(xué)習(xí)情境，毫無疑問對(duì)于力臂概念的教學(xué)是十分有利的。然而，北師大版、上教版、蘇科版、滬科版與人教版這五種版本教材是直接“空降式”給出，這種呈現(xiàn)方式有點(diǎn)過于“著急”了，學(xué)生雖然己獲得了杠桿的概念，但是對(duì)于力臂的概念依然十分陌生，直接給出“支點(diǎn)到力作用線的距離”這一力臂概念，對(duì)初中生來說是難于理解和掌握的，缺少必要的鋪墊和引入，容易導(dǎo)致一系列的教與學(xué)的問題。然而，在各版本教學(xué)中，滬粵版教材在“力臂”引入上既煞費(fèi)苦心也與眾不同，它先是設(shè)置了學(xué)生很熟悉的探宄蹺蹺板活動(dòng)，既簡單有趣又容易被學(xué)生所接受；接著在認(rèn)識(shí)杠桿后直接探究杠桿的平衡條件，真的是神來之筆。在探究中學(xué)習(xí)杠桿的五要素，學(xué)生既容易理解而且也能認(rèn)識(shí)到杠桿的五要素在杠桿平衡條件中的重要作用，這樣的處理便于學(xué)生理解“力臂”的物理意義，其妙無宄，值得效仿和體驗(yàn)＇

二、對(duì)教師的教的影響

首先，“空降式”的呈現(xiàn)方式，教師找不到對(duì)這一概念的教學(xué)借力點(diǎn)，容易導(dǎo)致照本宣科式的教學(xué)。其次，教材對(duì)力臂這一概念沒有更多可用的信息，沒有經(jīng)驗(yàn)的教師會(huì)認(rèn)為這一概念比較簡單，從而產(chǎn)生可以直接進(jìn)行介紹的錯(cuò)覺。并且沒有教材更加規(guī)范的引入途經(jīng)的指導(dǎo)，教師在講授的時(shí)候容易誤入歧途。例如有些教師就采用數(shù)學(xué)上的點(diǎn)到直線的距離即垂線段的概念進(jìn)行類比地教學(xué)。還有，為了方便教學(xué)，有的教師會(huì)以特殊代替一般進(jìn)行處理，即將杠桿調(diào)至水平這一特殊位置平衡，以方便在杠桿上直接讀取力臂的大小。最后，會(huì)迫使教師采用題海戰(zhàn)術(shù)，通過大量的作圖練習(xí)和習(xí)題的訓(xùn)練來達(dá)到教學(xué)目的。

三、對(duì)學(xué)生的學(xué)的影響

首先，由于缺少必要的感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，照本宣科式的教學(xué)容易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)概念的理解出現(xiàn)障礙和困難。其次，教師對(duì)力臂概念的重視和準(zhǔn)備不夠、講解不透，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在概念的理解上出現(xiàn)偏差，甚至錯(cuò)誤，進(jìn)而產(chǎn)生挫敗感，失去學(xué)習(xí)興趣。借用數(shù)學(xué)上的點(diǎn)到直線的距離的知識(shí)來學(xué)習(xí)力臂概念雖然可以幫助學(xué)生對(duì)概念進(jìn)行機(jī)械記憶，但對(duì)物理的學(xué)習(xí)是不利的，學(xué)生難于認(rèn)識(shí)清楚力臂的物理意義，無法了解其對(duì)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)際作用。教師在教學(xué)上采用特殊替代一般的做法會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生力臂就是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的長度的錯(cuò)誤印象，產(chǎn)生力臂就在杠桿上、支點(diǎn)在杠桿中間、兩力臂分別位于杠桿兩側(cè)、杠桿的平衡指的就是在水平位置靜止不動(dòng)等一系列的錯(cuò)誤觀念。適當(dāng)?shù)木毩?xí)是必要的，但是機(jī)械重復(fù)的訓(xùn)練不利于學(xué)生的身心發(fā)展，“題海戰(zhàn)術(shù)”只是事倍功半的做法。學(xué)生難于處理較難的杠桿問題，例如變值問題、最值問題等等。

四、對(duì)教師的分析

教材的呈現(xiàn)是影響教學(xué)的一部分原因，教師自身的素養(yǎng)也是重要原因，也應(yīng)該仔細(xì)剖析。

1．對(duì)教材的處理不當(dāng)。雖然教材是教學(xué)的重要依據(jù)，但是教材畢竟只是教材，很難做到面面俱到，教師需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)教材進(jìn)行加工和處理，當(dāng)然要足夠地重視教材上著墨較多的地方，因?yàn)檫@些地方往往是教學(xué)的重點(diǎn)所在。更要對(duì)教材的留白處多加留意，因?yàn)檫@些地方恰恰給教師提供了自由發(fā)揮的空間。教材是需要教師進(jìn)一步開發(fā)和拓展的平臺(tái)，而不是限制教師創(chuàng)造能力的桎梏。對(duì)力臂概念，教師應(yīng)當(dāng)要在分析學(xué)情的基礎(chǔ)上作出其為教學(xué)難點(diǎn)的判斷，在教材留白處應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶钛a(bǔ)，而不是對(duì)問題視而不見。

2．對(duì)教與學(xué)的規(guī)律認(rèn)識(shí)不清。教學(xué)自有其一套規(guī)律可循，概念的教學(xué)必須遵從教學(xué)的規(guī)律，必須符合學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)知心理。所以在講授力臂概念時(shí)，如果學(xué)生沒有足夠的心理準(zhǔn)備，對(duì)杠桿沒有足夠的感性認(rèn)識(shí)作基礎(chǔ)，教師不加任何引入和鋪墊就直接告知力臂的概念對(duì)學(xué)生來說是難于接受的。

3．教學(xué)的手段和方法不夠。教學(xué)的方法和手段的匱乏也造成了教師們習(xí)慣性的照本宣科或是選擇題海戰(zhàn)術(shù)。物理學(xué)科稍特殊一些，課堂上總要做點(diǎn)實(shí)驗(yàn)才像物理課，于是怎么省事就怎么做，做到最后學(xué)生以為杠桿就只有在水平方向靜止才算平衡，而杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的力臂和力大小的變化對(duì)學(xué)生來說難以理解，教師除了用蒼白的語言和蹩腳的粉筆畫外再也想不出什么其他的辦法讓杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的變化直觀地得到展現(xiàn)。

五、改進(jìn)建議

以下嘗試對(duì)力臂概念的教學(xué)提出些許建議，還望各位行家俚手批評(píng)指正。首先要做足引入的功夫。由于力臂這一概念對(duì)學(xué)生來說是十分陌生的，要在引入的過程中讓他們意識(shí)到力臂這一概念對(duì)杠桿來說有著非常重要的意義。引入的方法有很多，可以采用情境創(chuàng)設(shè)法、體驗(yàn)法、演示實(shí)驗(yàn)法等具體的方法進(jìn)行，例如在掰手腕這一游戲情景中對(duì)力臂進(jìn)行現(xiàn)場體驗(yàn)，引導(dǎo)同學(xué)體會(huì)由于作用點(diǎn)不同造成的杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)難易不同，如圖1所示。在推門這一情景中感受不同受力方向帶來的杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)難易不同，如圖2所示。先建立好豐富的感性認(rèn)識(shí)，不急于向同學(xué)們告知力臂的概念，讓他們自己萌生出造成杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)難易的原因既不在于力的作用點(diǎn)也不在于力的方向，而與力的大小、力和支點(diǎn)之間的位置有著某種聯(lián)系，進(jìn)而進(jìn)行猜想和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這個(gè)時(shí)候教師進(jìn)一步設(shè)置問題進(jìn)行引導(dǎo)，如何才能四兩撥千斤？可以帶領(lǐng)學(xué)生到一個(gè)場地較大的地方，做一個(gè)大杠桿吊重物，讓學(xué)生想辦法找出最佳的出力方案如圖3所示。學(xué)生一定會(huì)很好奇地思考這一問題，他們?nèi)菀紫氲搅α吭酱笤饺菀讓⒏軛U轉(zhuǎn)動(dòng)從而把重物抬起，但是對(duì)于同一個(gè)人來說力量的大小是相對(duì)固定的，他們會(huì)進(jìn)一步從嘗試調(diào)整力的作用點(diǎn)和方向上來想辦法。此時(shí)教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，提出作用點(diǎn)在什么位置最好，力在什么方向最佳？學(xué)生找到在杠桿末端用力而且方向要與杠桿垂直才最好。當(dāng)學(xué)生能夠通過自己的嘗試找到最佳的位置和方向，有了必備的體驗(yàn)儲(chǔ)備之后，教師便可以引出力臂概念，從而幫助學(xué)生理解為什么要在這個(gè)位置和這樣的方向才最好。這樣一個(gè)能夠幫助理解和解決問題的概念教學(xué)學(xué)生是愿意接受的。而且這樣的概念引入能促使他們對(duì)杠桿的認(rèn)識(shí)更加地深入，還能夠體會(huì)到概念的背后有著深邃的智慧和深刻的思考。概念教學(xué)的前提是要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到這個(gè)概念因何而存在，沒有力臂這一概念盡管也能夠使用杠桿，卻沒辦法說清楚其中的道理。概念教學(xué)的目的不僅僅是要讓學(xué)生知道有這么一個(gè)概念更重要的應(yīng)該是讓學(xué)生知道這一觀念產(chǎn)生的因由和體會(huì)到其產(chǎn)生過程中所包含的物理方法和思維方式，以及這一概念產(chǎn)生以后所帶來的便利的影響。要想辦法讓概念盡可能直觀的得到。力臂概念對(duì)中學(xué)生而言是比較抽象的，僅僅靠老師言語描述是難于被接受和掌握的，在教學(xué)過程中需要教師想想辦法讓這些不能直接進(jìn)行觀察和測量的概念得到展現(xiàn)，從而便于學(xué)生學(xué)習(xí)。一般的方法都是采用畫圖的方法來展示力臂，當(dāng)然這也算是一種直觀的方式，但不能產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的效果。杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，力臂也隨著它的轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生相應(yīng)的變化，一個(gè)靜態(tài)的圖難于說明一個(gè)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)變化的概念，所以完全采用畫力臂圖的方法是很局限的。在這里介紹兩種方法來動(dòng)態(tài)地展示力臂。第一種方法是自制教具。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室雖能提供杠桿相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材，但是不能直接顯現(xiàn)出力臂的大小，更不能實(shí)時(shí)地反應(yīng)出其板在數(shù)學(xué)中應(yīng)用的比較多，其強(qiáng)大的幾何繪圖功能變化。在進(jìn)行杠桿的實(shí)驗(yàn)時(shí)老師總是要求學(xué)生讓杠也很適合表現(xiàn)物理中的動(dòng)態(tài)變化，如果用幾何畫板桿在水平位置達(dá)到平衡，以便直接在杠桿上讀出力來繪制杠桿力臂，其變化過程將一覽無余。臂的大小。這樣的做法有特殊取代一般之嫌，容易導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生“杠桿只有在水平位置靜止才算平衡狀態(tài)”的錯(cuò)覺。老師之所以這樣去要求學(xué)生其實(shí)也是無奈之舉，因?yàn)樽尭軛U在其他位置平衡，力與杠桿不垂直，力臂便不在杠桿上，學(xué)生無法得出力臂的大小，實(shí)驗(yàn)將不能便利地進(jìn)行下去。如果對(duì)實(shí)驗(yàn)室提供的器材進(jìn)行改造，使其具備展現(xiàn)力臂的功能，學(xué)生學(xué)起來將會(huì)順利很多。對(duì)力臂演示教具的制作可以參考同心切線圓（如圖4所示）和十字移動(dòng)尺（如圖5所示）的方案。

六、感悟

上好力臂概念教學(xué)課，對(duì)初中物理教學(xué)來說意義深遠(yuǎn)，影響重大。筆者認(rèn)為概念教學(xué)完全可以擺脫生硬的說教和機(jī)械反復(fù)的演練，完全可以做到有血有肉和生動(dòng)形象。只有在情理之中才能夠有血有肉，只有把抽象的變的具體才能做到生動(dòng)形象。好的概念教學(xué)課是可以激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的濃厚興趣的，是可以幫助學(xué)生形成正確的物理觀念，養(yǎng)成科學(xué)的思維方式，陶冶其積極的情感態(tài)度和價(jià)值觀的，進(jìn)而形成其物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。因此物理教師應(yīng)該重視物理概念的教學(xué)，想辦法教好物理概念。

參考文獻(xiàn)：

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作者：張鐘文 周新雅 丁紅 單位：江西師范大學(xué)