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教学“杠杆”时引入支架式教学策略

  • 投稿吴域
  • 更新时间2015-10-11
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王润滋

“杠杆”内容教学主要有两个活动:

第一个活动是认识杠杆。通过对撬棍、老虎钳等工具的使用,认识什么是杠杆以及工作的杠杆都有用力点、阻力点、支点,同时对杠杆类工具有初步的识别能力。

第二个活动是研究杠杆的秘密。在第一个活动的基础上,引导学生对杠杆进行深入探究,通过实验研究发现杠杆省力、费力以及不省力不费力的规律:用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离时,杠杆省力;用力点到支点的距离小于阻力点到支点的距离时,杠杆费力;用力点到支点的距离等于阻力点到支点的距离时,杠杆不省力不费力。

从多年的教学实践和学生实际情况看,本课中的杠杆实验操作和实验数据的收集对于学生来说并不难,但是对于实验数据的分析存在困难。究其原因,主要有两个方面。

一是记录表格的问题。由于实验中会出现省力、费力、不省力不费力三种情况,记录的数据相应有这三类,而教材所采用的是表格式的记录,将所有数据集中在一个表格中(如图1所示),虽然有用力情况的记录,但是由于比较分散,在分析这些数据时,面对满满的一个表格,学生感到迷茫,找不到其中的规律。

二是实验时学生不能很好地对实验中的省力、费力情况进行判断,也就是说,当挂上钩码杠杆平衡后,学生不明白是省力还是费力情况,以致表格中的“用力情况”记录错误,影响后续研究的进行。

正因为以上因素的存在,在对数据进行分析讨论时,往往很难达到预期的效果,很多情况下是老师得出的结论。

为了让学生顺利认识三类杠杆的特点,教学中采取支架式教学的策略,能促进学生对科学概念的理解。

所谓支架式教学是根据维果斯基的最近发展区理论,对较复杂的问题通过建立“支架式”的框架,使得学习者自己能沿着“支架”逐步攀升,从而完成对概念意义建构的一种教学策略。支架式教学事先把复杂的学习任务加以分解,以便于把学习者的理解逐步引向深入。在本课中,为了解决学生学习的难点,更好地理解三类杠杆的特点,为学生搭建的支架如下:

支架一:使用直观记录表

教学时舍弃教材上的记录表,代之以直观的记录表(如图2所示)。记录表中的刻度完全与实验中使用的杠杆尺一致。直观记录的作用体现在两个方面:一是学生把在“探究使杠杆尺平衡的钩码挂法”的活动后所发现的多种挂法记在直观记录表上,即画出钩码的挂法。二是记录表上的“直观”线段。学生在认识了杠杆“省力”“费力”情况后,在记录表上画出阻力点到支点、用力点到支点的线段(如图3所示),并进行比较。

由于记录表上线段的直观性,学生很轻松、准确地推导出杠杆省力、费力、不省力不费力的原理。这种“直观”记录表的使用,更加关注信息呈现的直观性,过滤了很多其他不利信息,避免了学生在面对很多看起来没有条理的数据时的茫然无措,便于学生分析,提高了学习效率。

支架二:对比分析,感知省力、费力

在分析数据资料时,考虑到学生处理信息的能力有限,没有采用“撒大网”式的研讨模式,如笼统地提“这些数据说明什么?”而是采用“扶放结合,有扶有放”的师生共同研讨的模式。在研讨过程中,先展示省力状态和费力状态的两张记录表,通过简单研讨,认识这两者的根本性区别,并让学生将手中的记录表分类整理。这样,既减轻了学生认知上的难度,也有利于后续研讨的深入。

支架三:有效迁移,灵活运用概念

在实验研究得到杠杆省力、费力、不省力不费力的规律后,进一步联系生活实际,拓展对杠杆省力、费力原理的认识。教学中设计三个活动:以弱胜强游戏、老虎钳的使用、火钳的使用。以弱胜强的游戏即通过男女生对抗的方式,让力气小的女生翘起力量大的男生,通过游戏体验支点位置改变引起用力大小的改变;老虎钳夹断铁丝,让学生感受到老虎钳作为一个省力杠杆工具的强大;火钳的使用是通过手拎铁块和用火钳夹铁块的比较,感受火钳是一个费力的杠杆工具。

通过这些活动,让学生实际体验杠杆工具的效用,从而加深对杠杆省力、费力原理的理解,灵活运用概念。也正是这些实践体验活动,让学生头脑中抽象的科学概念化为具体、生动的应用实例,巩固了概念的记忆,并反过来加深了对杠杆省力、费力原理的理解。

教学中,学生在分析老虎钳的省力原理之后,还可以提出“铁丝放在钳口的哪个位置最省力”这个问题,通过铁丝在老虎钳钳口位置的变化,让学生认识到钳口位置(阻力点位置)的变化对用力大小的影响。由于科学概念与实践体验的紧密结合,学生通过这个应用环节的学习,对于杠杆省力、费力原理的理解大大深化。学生在这个环节中学得既开心,又有效率。

湖南省长沙市岳麓区博才咸嘉学校( 410013)