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运用构建模型法突破“力臂”教学难点的尝试　 浣江教育集团浣东初中 蒋中林　　　 　　　 [摘 要]在现行的科学教学中，教师对于力臂的教学大多采用了直接讲述的方法，其结果是学生很难理解力臂这一概念，更不用说熟练处理力臂的有关问题了。而构建模型法正是突破抽象科学概念这一教学难点的一把利器，它能使学生面对具体模型作积极的思考，既能大大降低教学难度，又能使学生学到处理问题的方法，提高学生学习科学的能力。　　 [关键词]力臂 构建模型 科学教学　 [正 文]在现行的科学教材中，对于力臂的教学采用了直接讲述的方法，许多科学老师在进行这一概念的教学中也大都采用这种方法，直截了当地讲出杠杆的五要素，但是，力臂这个概念非常抽象，这种开门见山的方式,显然比较生硬，忽视了在形成这个概念时，对于科学方法的学习和认知能力的培养,使学生在具体认识过程中有突兀感,难以被同化、吸收并储存，其结果是学生搞不清楚为什么要引入这个概念，对于如何处理力臂的问题，死记硬背的多，画错的、判断错的不计其数，使得老师又不得不化大量时间进行纠错。　 那么，如何能突破这一教学难点呢？笔者从长期教学实践中得出：采用构建模型法较为行之有效。　　 构建模型法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式，建立科学模型和由模型来研究问题，是科学研究中常用的理想化方法，是连接理论和应用的桥梁。其实学生对构建模型法并不陌生，初中科学教材中的原子结构模型、磁感线、化学式、细胞结构图、等高线等等都是科学模型，这些模型大大方便了学生对相关抽象的科学概念的认识与理解，对抽象概念的教学难度将会大大降低。正如钱学森所说：“模型就是通过我们对问题的分析，利用我们考察来的机理，吸收一切主要因素，略去一切不主要因素所创造出来的一幅图画”。抽象化的科学概念要正确体现其认识功能，必须具体化为某个特定的模型，才能发挥理论指导实践的作用。下面,笔者就谈谈突破这一难点的教学设计思路及实施步骤?　　 一．圆盘的制作　　　 需要制作的杠杆模型必须为轻质杠杆，但同时又要具备一定的强度，所以可以选择厚度为10MM的泡沫塑料板（即KT板），为了增加实验的可见度，板的面积在1.5平方米左右，然后确定板的中心，以中心为圆点，画出一个半径为0.5米的圆，将多余部分沿圆边小心剪去（如图1）。在制作好的圆盘上，用较粗的记号笔描出圆心O及A1、A2、A1′、A2′、B1、　 　 　　　 　 　　　 　　 　　 　　 　 　　 图1　 图1　 B2、B1′、B2′等点，其中A1、B1距圆心的距离相等，A2、B2距圆心的距离相等，O A2的长度是O A1的两倍，O A1′、O A2′、O B1′、O B2′的长度相等，A1 A1′与A1B1垂直，A2A2′与A2B2垂直， B1 B1′与A1B1垂直，B2B2′与A2B 二．教学过程　 图2　1．引入问题情境：在指导学生认识并建立杠杆、动力、动力作用点、阻力、阻力作用点、力的作用线等基本概念后，可设计比较有趣味性的活动来引发学生讨论力对杠杆的转动效果跟哪些因素有关，如请出全班力气最大和最小的同学，来进行一场推门比赛，看谁能赢（如图2）；又或者让学生讨论并演示用撬棒撬石块，怎样更有效果。在讨论过程中，大部分学生可能猜想：力对杠杆的转动效果（1）与力的大小有关；（2）与力的作用方向有关；（3）与支点到力的作用点间的距离有关。在这个设计环节中，笔者认为应尽量把知识性、趣味性、科学性融为一体，让学生在兴致勃勃、情趣盎然中进入对新知识的求索过程；调动学生的各种感官以最佳应激状态参与到教学活动中，以发展兴趣，积极思考；应尽量选用常见的器具进行活动的设计和实施，可提高课堂资源的利用率，也有助于学生能尽快发现问题，积极思考，作出猜想。 图2　 2．引发认知冲突：在引入问题情境中，给学生们提供的感知材料是与日常生活中的相关知识相接近的,因此,学生们在归纳小结时,绝大部分都非常容易地归纳出了影响杠杆转动效果的因素除了力的大小以外，就是“从支点到力的作用点之间的距离”,且不少同学脸上露出了既轻松又得意的神情?教学实践表明,对于在这种思维定势消极作用下所归纳出的结论,要消除其影响,最理想的解决办法是采用变式教学法,让学生从不同的角度去认识事物,让其自行发现矛盾,认清谬误,从而自觉地消除错误的认识，此时就可以出示自制圆盘进行实验演示。　　　 那圆盘是否是杠杆呢?学生刚刚接触杠杆，对于典型的直杠杆还不是非常熟悉，此时出现这种变形的杠杆，需要给学生一定时间进行认识，同时这一步骤也能进一步巩固学生对杠杆本质的认识。学生通过对圆盘的分析，很容易得出，这是一根硬棒，而且能绕固定点转动，教师可补充说明，为了便于问题的处理，将作用在A点的力作为动力，作用在B点的力作为阻力。如果在A1、B