(南京信息工程大學(xué)附屬中學(xué)，江蘇 南京 210044)

綜合實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)的嘗試與思考
——“桿秤制作”案例分析①

張興安

(南京信息工程大學(xué)附屬中學(xué)，江蘇 南京 210044)

在綜合實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)中，教師要做好活動(dòng)動(dòng)員、活動(dòng)過(guò)程中的難點(diǎn)指導(dǎo)和活動(dòng)評(píng)價(jià)這三項(xiàng)工作，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究能力起著非常重要的作用。筆者以“桿秤制作”教學(xué)為例，闡述自己的嘗試與思考。

綜合實(shí)踐活動(dòng)；桿秤制作；案例分析

1 背景

圖1

在一次初三“簡(jiǎn)單機(jī)械和功”的復(fù)習(xí)課上，筆者在講解一道關(guān)于桿秤的例題時(shí)(如圖1)發(fā)現(xiàn)：學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了杠桿的平衡條件，可是在面對(duì)這道題目時(shí)，很多學(xué)生很難想到應(yīng)該用什么原理解答。于是筆者要求學(xué)生課后利用學(xué)過(guò)的知識(shí)自己動(dòng)手制作一個(gè)桿秤，以備第二天在課堂上進(jìn)行交流討論。

2 活動(dòng)前的動(dòng)員

2.1 問(wèn)題的討論

在課堂上，筆者先給學(xué)生展示了一些關(guān)于桿秤的圖片和視頻，學(xué)生大致了解了桿秤的結(jié)構(gòu)、組成等。接下來(lái)筆者要求學(xué)生分小組討論如下兩個(gè)問(wèn)題：(1)如何選擇器材？(2)如何準(zhǔn)確地標(biāo)出秤桿上的刻度？并且要求在討論后，每個(gè)小組派出一名代表匯報(bào)本組討論的結(jié)果。

各個(gè)小組的匯報(bào)情況如下：(1)關(guān)于器材的選擇，學(xué)生基本上都能做到側(cè)重于利用身邊的生活物品進(jìn)行簡(jiǎn)單的改造或者廢物利用。比如制作秤盤(pán)的主要材料是利用塑料杯蓋、一次性塑料杯、蚊香盤(pán)、小塑料盒等，秤桿主要是利用家里吃飯用的筷子、小木棍等，秤砣主要是利用質(zhì)量較大的螺栓、螺帽等。(2)關(guān)于如何準(zhǔn)確標(biāo)出秤桿上的刻度，學(xué)生所用方法概括起來(lái)有兩種，即“理論計(jì)算法”和“實(shí)驗(yàn)法”。理論計(jì)算法就是將被測(cè)重物和秤盤(pán)對(duì)秤桿的拉力視為動(dòng)力F1，秤盤(pán)懸掛點(diǎn)到提紐的距離視為動(dòng)力臂L1，將秤砣對(duì)秤桿的拉力視為阻力F2，利用杠桿的平衡條件F1L1=F2L2，求出不同的物重條件下的阻力臂L2,然后在秤桿對(duì)應(yīng)的位置標(biāo)出相應(yīng)的刻度。實(shí)驗(yàn)法的思路就是利用標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的物體(如實(shí)驗(yàn)室的砝碼)分別放在桿秤的秤盤(pán)里，調(diào)節(jié)秤砣的位置，直到秤桿在水平位置平衡時(shí)為止，并且在秤砣所在的相應(yīng)位置按照對(duì)應(yīng)砝碼的質(zhì)量，標(biāo)出刻度。

筆者在聽(tīng)取了學(xué)生的討論后，并沒(méi)有直接對(duì)學(xué)生的想法給予評(píng)判，只是鼓勵(lì)他們大膽地對(duì)兩種方法進(jìn)行嘗試，看看標(biāo)出來(lái)的刻度是否一致，并且思考其中產(chǎn)生偏差的原因。

評(píng)析：如何標(biāo)定秤桿上的刻度是本次活動(dòng)的一個(gè)難點(diǎn)，也是關(guān)系到產(chǎn)品制作能否成功的關(guān)鍵。教師在課題動(dòng)員過(guò)程中提出問(wèn)題，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)過(guò)的物理知識(shí)和方法，充分思考討論各自的想法。這一過(guò)程首先激發(fā)了學(xué)生對(duì)相關(guān)問(wèn)題的思考，同時(shí)也是暴露學(xué)生思考過(guò)程中存在問(wèn)題的好機(jī)會(huì)，為教師下一步在學(xué)生的課題實(shí)施過(guò)程中進(jìn)行指導(dǎo)提供了參考。教師在討論結(jié)束的時(shí)候，沒(méi)有針對(duì)學(xué)生的討論結(jié)果直接給出評(píng)判，只是鼓勵(lì)他們將自己的想法付諸實(shí)施，并且對(duì)兩種方案標(biāo)出的刻度進(jìn)行比較，這樣也為學(xué)生在活動(dòng)中自主發(fā)現(xiàn)、思考和解決問(wèn)題提供了一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。

2.2 成立活動(dòng)小組

筆者在組建活動(dòng)小組之前提出了要求：(1)小組內(nèi)全員參與，每一個(gè)人都要有相應(yīng)的任務(wù)；(2)在活動(dòng)過(guò)程中定刻度時(shí),理論法和實(shí)驗(yàn)法要由不同的人完成；(3)每個(gè)小組要有專人負(fù)責(zé)課外查找關(guān)于桿秤的資料，供大家了解桿秤的相關(guān)知識(shí)；(4)每個(gè)小組要有一個(gè)小組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)小組內(nèi)的協(xié)調(diào)，并且在課題結(jié)束時(shí)代表本組做匯報(bào)。每個(gè)小組人數(shù)不得超過(guò)6個(gè)人，并且在組成小組的時(shí)候就要把每個(gè)人的任務(wù)明確下來(lái)。

學(xué)生聽(tīng)了筆者提出的這些要求之后，開(kāi)始自己組建活動(dòng)小組。他們?cè)诮M建過(guò)程中，基本上都能考慮到本組內(nèi)要確保一個(gè)理論分析能力強(qiáng)的、動(dòng)手能力強(qiáng)的、網(wǎng)絡(luò)能力高的以及協(xié)調(diào)組織能力強(qiáng)的同學(xué)等等。

評(píng)析：物理綜合實(shí)踐活動(dòng)是一種基于物理知識(shí)和科學(xué)方法的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，整個(gè)活動(dòng)需要小組內(nèi)全員協(xié)作完成。初中階段的學(xué)生在自發(fā)進(jìn)行小組組建的時(shí)候，往往會(huì)有盲目性，如果單純根據(jù)各自之間的人際關(guān)系組建小組，可能會(huì)導(dǎo)致某一方面能力過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱的學(xué)生集中到一起，不利于活動(dòng)的有效開(kāi)展。教師首先給出任務(wù)要求，學(xué)生在組建小組的時(shí)候也就有了參考依據(jù)。這樣不僅有利于每個(gè)小組在人員組成上的優(yōu)化，同時(shí)也體現(xiàn)了教師對(duì)學(xué)生的尊重。

3 學(xué)生在活動(dòng)實(shí)施過(guò)程中遇到的困難和問(wèn)題的解決

3.1 在標(biāo)定零刻度位置時(shí)，秤桿無(wú)法平衡

在標(biāo)定秤桿上的零刻度位置時(shí)，學(xué)生的想法是先不在秤盤(pán)內(nèi)放置重物，調(diào)節(jié)秤砣的位置使秤桿在水平位置平衡，則此時(shí)秤砣的懸掛位置就是零刻度的位置?？墒窃诰唧w操作時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)在不放置重物的情況下懸掛秤盤(pán)的一端總是上翹無(wú)法平衡，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)法標(biāo)出零刻度。

學(xué)生的解決方案為：(1)將提紐適當(dāng)向遠(yuǎn)離秤盤(pán)的方向移動(dòng)。(2)采用“配重法”即增加秤盤(pán)的質(zhì)量，在秤盤(pán)上三個(gè)對(duì)稱位置固定三個(gè)質(zhì)量較大的金屬螺母(如圖2)。

圖2

圖3

3.2 運(yùn)用理論計(jì)算法和實(shí)驗(yàn)法確定的刻度偏差過(guò)大

在課題實(shí)施期間，六個(gè)小組負(fù)責(zé)定刻度的學(xué)生拿著他們的產(chǎn)品到辦公室來(lái)向筆者展示，并利用砝碼進(jìn)行驗(yàn)證(如圖3)，發(fā)現(xiàn)用實(shí)驗(yàn)法定出的刻度與砝碼的質(zhì)量比較吻合，而通過(guò)“理論計(jì)算法”標(biāo)出來(lái)的刻度偏差較大。當(dāng)問(wèn)他們是如何計(jì)算的，有三個(gè)學(xué)生的思路就是將秤盤(pán)和被測(cè)物體的總重力看作是動(dòng)力F1，將秤盤(pán)懸掛點(diǎn)到提紐的距離視為L(zhǎng)1，將秤砣重力看作是阻力F2進(jìn)行計(jì)算。但是另外兩個(gè)學(xué)生意識(shí)到還要考慮秤桿重力的影響，可是，學(xué)生不會(huì)計(jì)算這種在三個(gè)力矩下平衡的問(wèn)題。筆者帶著這幾個(gè)學(xué)生(都是學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的)到實(shí)驗(yàn)室，指導(dǎo)他們利用課堂上探究杠桿平衡條件的方式，自行探究杠桿在多個(gè)力矩作用下的平衡條件。大約三天后有其中兩個(gè)學(xué)生給筆者看了他們重新計(jì)算的結(jié)果，并且證明出了秤桿上的刻度應(yīng)該是均勻的，回去之后重新進(jìn)行計(jì)算，標(biāo)定桿秤的刻度，雖然重新標(biāo)定的刻度并非絕對(duì)完美，但是相對(duì)原先的結(jié)果，偏差明顯減小了很多。

評(píng)析：學(xué)生在面對(duì)第一個(gè)問(wèn)題時(shí)，通過(guò)結(jié)合課堂所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行定性分析，不僅找到了有效解決問(wèn)題的方法，而且還加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。在面對(duì)第二個(gè)問(wèn)題時(shí)，教師并未急于給出問(wèn)題的答案，而是讓學(xué)生在討論中自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的根源，進(jìn)而認(rèn)識(shí)到所學(xué)知識(shí)的局限性，由此激發(fā)了學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的熱情。接下來(lái)教師僅僅為學(xué)生提供器材，引導(dǎo)學(xué)生利用課堂上學(xué)過(guò)的方法去探索新知識(shí)，進(jìn)而解決新問(wèn)題。通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生經(jīng)歷了一個(gè)完整的、真正意義上的自主探究過(guò)程，他們不僅體驗(yàn)到了成功的喜悅，而且也切實(shí)提升了自身的能力。

4 活動(dòng)評(píng)價(jià)

4.1 評(píng)價(jià)細(xì)則的制定

為了對(duì)學(xué)生的活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)并更好地促進(jìn)學(xué)生發(fā)展，筆者在和教研組內(nèi)其他教師研討的基礎(chǔ)上，編制這次活動(dòng)評(píng)價(jià)的細(xì)則(如表1)。

表1 活動(dòng)評(píng)價(jià)細(xì)則

4.2 評(píng)價(jià)的實(shí)施

活動(dòng)的評(píng)委由三位物理教師和全體學(xué)生共同擔(dān)任。首先由每個(gè)小組的組長(zhǎng)代表本組制作PPT課件，將本組的整個(gè)活動(dòng)過(guò)程向大家進(jìn)行介紹，同時(shí)展示各自產(chǎn)品的性能和誤差大小。全體學(xué)生以活動(dòng)小組為單位進(jìn)行討論，并以上述評(píng)價(jià)細(xì)則為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行排序打分；參評(píng)教師則是依據(jù)評(píng)分細(xì)則獨(dú)立地對(duì)每個(gè)產(chǎn)品排序打分。最后將每個(gè)參評(píng)教師和活動(dòng)小組打出的分?jǐn)?shù)相加就是每個(gè)產(chǎn)品的最終得分。另外，每個(gè)參評(píng)教師和小組都要對(duì)各個(gè)產(chǎn)品排序打分高低的原因給出文字說(shuō)明，并反饋給各個(gè)小組的同學(xué)。

評(píng)析：為了使學(xué)生能夠獲得更大的進(jìn)步，不能簡(jiǎn)單地給出一個(gè)分?jǐn)?shù)，本次活動(dòng)與以往的評(píng)價(jià)相比有了如下一些改進(jìn)：首先，評(píng)價(jià)過(guò)程改變了過(guò)去教學(xué)中由教師單方面評(píng)價(jià)的局面，學(xué)生不僅是活動(dòng)的參與者，同時(shí)也是評(píng)價(jià)者。這樣不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生參與活動(dòng)的積極性，同時(shí)也可以讓學(xué)生在評(píng)價(jià)別人的同時(shí)反思自己的優(yōu)點(diǎn)和不足，更加有利于學(xué)生的進(jìn)步；其次，評(píng)價(jià)內(nèi)容更加全面，不僅僅包括相關(guān)物理知識(shí)、技能的運(yùn)用，同時(shí)也包括對(duì)學(xué)生的綜合素養(yǎng)的考查。例如產(chǎn)品的美觀程度的考核使學(xué)生認(rèn)識(shí)到在關(guān)注產(chǎn)品的精確度的時(shí)候，也要使產(chǎn)品給人以美的享受；再者，本次評(píng)價(jià)不僅鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)也鼓勵(lì)合作共贏，并且要尊重他人的勞動(dòng)成果，例如對(duì)“知識(shí)產(chǎn)權(quán)”項(xiàng)目的考查實(shí)質(zhì)就是鼓勵(lì)學(xué)生要學(xué)會(huì)合作，合作雙方都可以在共同的研究中獲益，通過(guò)這一項(xiàng)目的評(píng)價(jià)也培養(yǎng)了學(xué)生尊重他人知識(shí)產(chǎn)權(quán)的意識(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次的活動(dòng)，學(xué)生將自己課堂上所學(xué)的物理知識(shí)、方法運(yùn)用進(jìn)來(lái)，經(jīng)歷了常規(guī)物理課堂教學(xué)無(wú)法經(jīng)歷的完整的自主合作探究過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生不僅僅重溫了所學(xué)知識(shí)，學(xué)到了解決物理問(wèn)題的方法，同時(shí)經(jīng)過(guò)與他人合作也培養(yǎng)了合作意識(shí)。另外在網(wǎng)絡(luò)查找過(guò)程中，學(xué)生了解了我國(guó)桿秤發(fā)展的歷史和制作方法，人文精神和民族自豪感也得到了提升。

①本文系南京市十三五規(guī)劃課題“建構(gòu)‘初中物理綜合實(shí)踐活動(dòng)’有效教學(xué)體系的實(shí)踐研究”(課題編號(hào)：L/2016/066)的階段性成果之一。