“三环节有效教学法”教学案例研究
2022-06-08
摘 要：课前预学，课上对话交流及课后复习反思的“三环节有效教学”是以学生的学习为主，培养学生学习的自主能动性，提高学生学习素养的教学模式。本文以高中物理必修1“力的分解”为例，在教学中实施“三环节有效教学法”，旨在提高物理课堂教学效率的同时提高学生的自主学习能力。
关键词：“三环节有效教学法”；对话交流；力的分解
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）4-0074-4
新课程关注学生的学习过程，包括课堂中师生互动、自主学习、分组合作中的行为表现、参与热情和探究思考的过程等[1]。我校创新提出的“三环节有效教学法”要求学生课前自主预学——做好课前预习，明确新课的重点和难点；在课堂上有针对性的学习——培养学生自学能力；课中对话交流——在教学中创设物理情景，让学生在体验中发现问题，解决问题；课后复习反思——物理问题来源于生活，建构模型，反馈于生活，体验学习的乐趣。
本节课从生活实际中提炼出模型，理论分析后能应用于解释生活中的物理现象。坚持以学生体验为中心，创设几个实验情境：泥坑拉车模型，斜拉物体模型，斜面上物体模型等，让学生充分体验和认识具体问题中力产生的实际效果，初步掌握力的分解方法，会用作图求分力，并能用力的分解知识解释生活实例。
【课前预学】
1.力的合成、合力与分力的关系、平行四边形定则、作图法求合力。
2.力的分解的一般步骤、力的分解的生活实例。
【课上对话交流】
1 小实验引入课题
先让学生拉绑在两根棍子间的钢丝，看能否拉断？然后老师演示：借助活页板一掌断钢丝，引入力的分解，如图1。
课堂实录1：
一个男同学试拉，没有拉断，后面变成两个同学一起拉，在比较吃力的情况下拉断了钢丝。
[老师] 演示用活页板一掌断钢丝。
[老师] 是老师的力气变大了吗？
[学生] 部分学生认为是，部分学生认为不是。
[老师] 比较轻松地借助活页板把钢丝压断，为什么呢？（引入力的分解）
老师先用一个弹簧秤把小车吊起来，然后用两个弹簧成一定角度地把小车吊起来对比两者的效果，从力的合成引出力的分解，并强调合力与分力的关系——等效替代，如图2。
课堂实录2：
[教师] 演示用一个弹簧秤将小车提起来，再演示两个弹簧秤成一定角度地把小车提起来。
[学生] 观察总结：两次提小车的作用效果是相同的，对比力的合成，得出力的分解概念。
[学生] 练习将一个已知的恒力进行分解，即以一个恒力为对角线作平行四边形，不作限制。
[教师] 选几个分力夹角不同的分解方案进行展示。
[教师] 提问：不作限制的情况下，能作出多少平行四边形？
[学生] 无数个。
[教师] 作出总结，没有限制的情况下，同一个力可分解成无数对大小、方向不同的分力，因为相同对角线的平行四边形可有无数个。在实际进行力的分解时，我们应根据力的作用效果进行分解。
点评：刚开始教师的准备是让一个学生去拉钢丝是拉不断的，但是上来了两个学生，把钢丝拉断了，两个学生亲自体验拉断钢丝的“难”，也能反映后面老师借助活页板一掌斩断钢丝的“易”，形成学生感官上的深刻感受，引起学生的极大兴趣。教师开放性地让学生体验更能保证学生的主体地位。教师引入课题后，学生亲自动手，不加限制地对一个恒力为对角线作平行四边形，能作出很多个，学生直接对比各自的作图成果更容易得出力的分解的多解性。
2 实验探究
2.1 探究1
从课本示例“拖拉机拉耙”和生活实例“拉皮箱”中建立模型——用斜向上的拉力拉水平面上的物体，如图3。将一小车放在台秤上，用一与水平方向成θ角的力F拉小车，让学生观察，研究这个斜向上拉力的作用效果，如图4。
课堂实录：教师演示一个台秤上面放一个小车，竖直向上轻拉小车，会看到台秤的示数变小。然后用斜向上的拉力拉小车。
[学生A] 可以看到台秤的示数也变小，说明拉力有竖直向上的作用效果，小车还可以被拉向前，说明拉力还有水平向前的作用效果。
[教师] 我们可以将斜向上的拉力F分解到水平方向和竖直方向，当确定两个分力方向，能作几个平行四边形呢？
[学生] 在课堂同步练习上进行尝试，得出只能作一个平行四边形的结论。
[学生] 通过平行四边形定则在课堂练习上画出分力，用几何知识推导分力大小。
[教师] 展示学生B求解的结果：F1=Fcosθ，F2=Fsinθ。
[教师] 拓展：如果将作用于物体上的力改为斜向下，你认为该力产生什么效果？
点评：斜力拉车、拉行李等实例在生活中十分常见，学生都有体验。对此建立模型，让学生体会建模过程，通过把小车放在台秤上拉动，让学生直观感受到斜向上的拉力拉物体的作用效果，这种容易观察到实验现象有效减低了学生的学习难度。
2.2 探究2
从正在水上滑梯滑下的人和大桥引桥上的汽车建立模型：用塑料尺子当作斜面，尺子顶端挂弹簧，弹簧下连着一辆小车，讨论斜面上物体所受重力产生的作用效果，如图5。
课堂实录：
[教师] 课件展示大桥引桥和水上滑梯，提出问题，假如滑梯和引桥的坡度互换会怎么样？
[学生C] 大桥太高了，假如变得比较陡，很难爬上去，滑梯假如变得比较平缓，那滑得都不爽，就是太慢了。
[教师] 在引桥上的车和滑梯上的人可以统一为一个物理模型——斜面上的物体，下面我们通过一些实验来探究一下斜面上的物体的受力情况。[学生] 展开活动：用尺子当作斜面，斜面顶端挂有弹簧，弹簧下连着小车。
[学生D]我观察到放上小车以后尺子变弯了，说明小车压尺子，弹簧也变长了。
[教师] 说明小车的重力有往哪个方向的作用效果呢？
[学生D] 有垂直于尺子（斜面）向下和拉弹簧的效果。
[教师] 我们用规范的用语可以表达为重力有垂直于斜面向下和沿斜面向下的作用效果。
[教师] 重力可以分解到垂直斜面向下和沿斜面向下的两个方向，如图6。
[学生] 展开活动：在同步练习上对斜面上物体的重力进行分解。利用几何知识求解得G1=Gsinθ，G2=Gcosθ。
[教师] 随着斜面与地面的夹角增大，观察尺子和弹簧如何变化？
[学生] 增大斜面夹角，观察实验现象。
[学生E] 看到尺子弯曲程度变小了，弹簧被拉得更长了，这说明重力沿斜面向下的分力变大了。
[教师] 回到开始时引桥和滑梯的问题，能用物理知识分析了吗？
[学生E] 水上滑梯需要很陡，是为了增大斜面倾角，增大沿斜面向下的分力，可以快速滑下，更加刺激。大桥引桥比较长是为了降低坡度，减小沿斜面向下的分力，容易爬坡。
[教师] 上坡的时候需要降低坡度，减少阻力，那下坡的时候呢？同样也不能太陡，太陡了下坡会很快，这样不安全，出行的时候安全才是第一的。
[教师] 拓展，解释盘山公路。
点评：学生在用尺子作为斜面这个简单实验中直观地看到了重力所产生的两个作用效果，并从逐渐增大斜面倾角的体验中了解坡度变化导致两个重力分力大小的变化，从而容易解析大桥引桥和水上滑梯坡度的设计原因，也能轻易解析盘山公路等生活实例。
2.3 探究3
从如何单人把汽车从野外的泥坑中拉出来这个实际问题出发让学生思考和讨论，寻找各种方法，然后把条件限定为只有一根绳子如何把汽车拉上一个小台阶去建立模型。
课堂实录：
[教师] 喜欢自驾游的人开车到野外时，有可能碰上泥泞的路而陷进泥坑里，这个时候如何把车拉出来呢？
[学生] 可以在轮子底下垫木板；可以打救援电话；可以找人帮忙拉；可以往泥坑里放碎石头……
[教师] 引导学生建立模型：假如只有一根绳子，没有其他人帮忙，能不能把车拉出来？
[学生] 体验用两根橡皮筋拉起小车，逐渐增大两橡皮筋的夹角，仔细观察。
[教师] 让两个学生到讲台上来，用一根绳子把一桶水吊起来，逐渐增大两绳夹角。
[学生F] 随着夹角的增大，橡皮筋被拉长了，拉力增大了。
[教师] 引导：小车的重力变了吗？
[学生F] 小车的重力没有变化，橡皮筋对手的拉力增大了。
[教师] 小车的重力可以怎么分解？小车对橡皮筋的拉力随夹角的增大如何变化？
[学生F] 小车的重力可以分解到沿绳子伸长的两个方向，并且在合力一定的时候，随着两个分力的夹角越大，分力越大。
[教师] 给你一根绳子，能不能把汽车拉上一个台阶？如图7。
（让学生观看视频：用一根绳子绑住汽车和一棵树，让绳子绷紧，侧拉绳子，把汽车拉上来，如图8。）
学生解析生活现象——一掌断钢丝模型转化：
[学生G] 往下压活页板的过程中，两活页板的夹角越来越大，产生的分力越来越大，故能把钢丝撑断。
[教师] 拓展：高压电缆，石拱桥。
点评：这里从泥坑里把汽车拉出来的生活实例提出问题，让学生想方法解决，不做限制的时候学生思维具有发散性，能想出很多有个性的方法，不管方法是否能实现都应加以鼓励，这里突出了学生个性发展，留给学生发挥创造力的空间。在学生充分想象以后抛出限制条件——单人用一根绳子把汽车拉上一个小台阶，学生也能朝着老师引导的方向对比之前所体验过的实验想出解决问题的办法。在对话交流中发现学生的各种想法，因势利导，把学生的思维引导到物理分析的道路上来，能够充分锻炼学生的思维能力，并相应地完成具体的物理教学，学到知识。
3 本课小结
课堂作诗总结：力的效果定方向，平行四边作图像，几何知识求大小，学好分解心飞扬！
【课后反思】
要在课中引导学生思考讨论本节课的学习核心，老师需要做到以下3个方面：
（1）充分的准备。对“力的分解”相应知识和生活实例的丰富储备，对创设物理情境所需物理实验条件的准备，对学生体验、思考、讨论过程中所衍生问题的充分考虑。
（2）开放的课堂。合理而适时的设疑，让学生充分思考和讨论，允许犯错，允许走偏，贯穿整个探索过程的对话，从中发现问题，解决问题，重视学生思考、分析和得出结论的过程。
（3）协作学习。学生之间协作学习，相互讨论能导出新问题、新想法、新方法。本节课准备的6个实验全部来源于生活并分类呈现，逐个展示，层层递进，学生在每个实验中都能体验到相应的物理知识，充分激发了学生的学习兴趣。
参考文献：
[1]沈明光.关注物理探究过程 创新多元探究方法[J].物理教学探讨，2008，26（11）：10—13.
关键词：“三环节有效教学法”；对话交流；力的分解
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）4-0074-4
新课程关注学生的学习过程，包括课堂中师生互动、自主学习、分组合作中的行为表现、参与热情和探究思考的过程等[1]。我校创新提出的“三环节有效教学法”要求学生课前自主预学——做好课前预习，明确新课的重点和难点；在课堂上有针对性的学习——培养学生自学能力；课中对话交流——在教学中创设物理情景，让学生在体验中发现问题，解决问题；课后复习反思——物理问题来源于生活，建构模型，反馈于生活，体验学习的乐趣。
本节课从生活实际中提炼出模型，理论分析后能应用于解释生活中的物理现象。坚持以学生体验为中心，创设几个实验情境：泥坑拉车模型，斜拉物体模型，斜面上物体模型等，让学生充分体验和认识具体问题中力产生的实际效果，初步掌握力的分解方法，会用作图求分力，并能用力的分解知识解释生活实例。
【课前预学】
1.力的合成、合力与分力的关系、平行四边形定则、作图法求合力。
2.力的分解的一般步骤、力的分解的生活实例。
【课上对话交流】
1 小实验引入课题
先让学生拉绑在两根棍子间的钢丝，看能否拉断？然后老师演示：借助活页板一掌断钢丝，引入力的分解，如图1。
课堂实录1：
一个男同学试拉，没有拉断，后面变成两个同学一起拉，在比较吃力的情况下拉断了钢丝。
[老师] 演示用活页板一掌断钢丝。
[老师] 是老师的力气变大了吗？
[学生] 部分学生认为是，部分学生认为不是。
[老师] 比较轻松地借助活页板把钢丝压断，为什么呢？（引入力的分解）
老师先用一个弹簧秤把小车吊起来，然后用两个弹簧成一定角度地把小车吊起来对比两者的效果，从力的合成引出力的分解，并强调合力与分力的关系——等效替代，如图2。
课堂实录2：
[教师] 演示用一个弹簧秤将小车提起来，再演示两个弹簧秤成一定角度地把小车提起来。
[学生] 观察总结：两次提小车的作用效果是相同的，对比力的合成，得出力的分解概念。
[学生] 练习将一个已知的恒力进行分解，即以一个恒力为对角线作平行四边形，不作限制。
[教师] 选几个分力夹角不同的分解方案进行展示。
[教师] 提问：不作限制的情况下，能作出多少平行四边形？
[学生] 无数个。
[教师] 作出总结，没有限制的情况下，同一个力可分解成无数对大小、方向不同的分力，因为相同对角线的平行四边形可有无数个。在实际进行力的分解时，我们应根据力的作用效果进行分解。
点评：刚开始教师的准备是让一个学生去拉钢丝是拉不断的，但是上来了两个学生，把钢丝拉断了，两个学生亲自体验拉断钢丝的“难”，也能反映后面老师借助活页板一掌斩断钢丝的“易”，形成学生感官上的深刻感受，引起学生的极大兴趣。教师开放性地让学生体验更能保证学生的主体地位。教师引入课题后，学生亲自动手，不加限制地对一个恒力为对角线作平行四边形，能作出很多个，学生直接对比各自的作图成果更容易得出力的分解的多解性。
2 实验探究
2.1 探究1
从课本示例“拖拉机拉耙”和生活实例“拉皮箱”中建立模型——用斜向上的拉力拉水平面上的物体，如图3。将一小车放在台秤上，用一与水平方向成θ角的力F拉小车，让学生观察，研究这个斜向上拉力的作用效果，如图4。
课堂实录：教师演示一个台秤上面放一个小车，竖直向上轻拉小车，会看到台秤的示数变小。然后用斜向上的拉力拉小车。
[学生A] 可以看到台秤的示数也变小，说明拉力有竖直向上的作用效果，小车还可以被拉向前，说明拉力还有水平向前的作用效果。
[教师] 我们可以将斜向上的拉力F分解到水平方向和竖直方向，当确定两个分力方向，能作几个平行四边形呢？
[学生] 在课堂同步练习上进行尝试，得出只能作一个平行四边形的结论。
[学生] 通过平行四边形定则在课堂练习上画出分力，用几何知识推导分力大小。
[教师] 展示学生B求解的结果：F1=Fcosθ，F2=Fsinθ。
[教师] 拓展：如果将作用于物体上的力改为斜向下，你认为该力产生什么效果？
点评：斜力拉车、拉行李等实例在生活中十分常见，学生都有体验。对此建立模型，让学生体会建模过程，通过把小车放在台秤上拉动，让学生直观感受到斜向上的拉力拉物体的作用效果，这种容易观察到实验现象有效减低了学生的学习难度。
2.2 探究2
从正在水上滑梯滑下的人和大桥引桥上的汽车建立模型：用塑料尺子当作斜面，尺子顶端挂弹簧，弹簧下连着一辆小车，讨论斜面上物体所受重力产生的作用效果，如图5。
课堂实录：
[教师] 课件展示大桥引桥和水上滑梯，提出问题，假如滑梯和引桥的坡度互换会怎么样？
[学生C] 大桥太高了，假如变得比较陡，很难爬上去，滑梯假如变得比较平缓，那滑得都不爽，就是太慢了。
[教师] 在引桥上的车和滑梯上的人可以统一为一个物理模型——斜面上的物体，下面我们通过一些实验来探究一下斜面上的物体的受力情况。[学生] 展开活动：用尺子当作斜面，斜面顶端挂有弹簧，弹簧下连着小车。
[学生D]我观察到放上小车以后尺子变弯了，说明小车压尺子，弹簧也变长了。
[教师] 说明小车的重力有往哪个方向的作用效果呢？
[学生D] 有垂直于尺子（斜面）向下和拉弹簧的效果。
[教师] 我们用规范的用语可以表达为重力有垂直于斜面向下和沿斜面向下的作用效果。
[教师] 重力可以分解到垂直斜面向下和沿斜面向下的两个方向，如图6。
[学生] 展开活动：在同步练习上对斜面上物体的重力进行分解。利用几何知识求解得G1=Gsinθ，G2=Gcosθ。
[教师] 随着斜面与地面的夹角增大，观察尺子和弹簧如何变化？
[学生] 增大斜面夹角，观察实验现象。
[学生E] 看到尺子弯曲程度变小了，弹簧被拉得更长了，这说明重力沿斜面向下的分力变大了。
[教师] 回到开始时引桥和滑梯的问题，能用物理知识分析了吗？
[学生E] 水上滑梯需要很陡，是为了增大斜面倾角，增大沿斜面向下的分力，可以快速滑下，更加刺激。大桥引桥比较长是为了降低坡度，减小沿斜面向下的分力，容易爬坡。
[教师] 上坡的时候需要降低坡度，减少阻力，那下坡的时候呢？同样也不能太陡，太陡了下坡会很快，这样不安全，出行的时候安全才是第一的。
[教师] 拓展，解释盘山公路。
点评：学生在用尺子作为斜面这个简单实验中直观地看到了重力所产生的两个作用效果，并从逐渐增大斜面倾角的体验中了解坡度变化导致两个重力分力大小的变化，从而容易解析大桥引桥和水上滑梯坡度的设计原因，也能轻易解析盘山公路等生活实例。
2.3 探究3
从如何单人把汽车从野外的泥坑中拉出来这个实际问题出发让学生思考和讨论，寻找各种方法，然后把条件限定为只有一根绳子如何把汽车拉上一个小台阶去建立模型。
课堂实录：
[教师] 喜欢自驾游的人开车到野外时，有可能碰上泥泞的路而陷进泥坑里，这个时候如何把车拉出来呢？
[学生] 可以在轮子底下垫木板；可以打救援电话；可以找人帮忙拉；可以往泥坑里放碎石头……
[教师] 引导学生建立模型：假如只有一根绳子，没有其他人帮忙，能不能把车拉出来？
[学生] 体验用两根橡皮筋拉起小车，逐渐增大两橡皮筋的夹角，仔细观察。
[教师] 让两个学生到讲台上来，用一根绳子把一桶水吊起来，逐渐增大两绳夹角。
[学生F] 随着夹角的增大，橡皮筋被拉长了，拉力增大了。
[教师] 引导：小车的重力变了吗？
[学生F] 小车的重力没有变化，橡皮筋对手的拉力增大了。
[教师] 小车的重力可以怎么分解？小车对橡皮筋的拉力随夹角的增大如何变化？
[学生F] 小车的重力可以分解到沿绳子伸长的两个方向，并且在合力一定的时候，随着两个分力的夹角越大，分力越大。
[教师] 给你一根绳子，能不能把汽车拉上一个台阶？如图7。
（让学生观看视频：用一根绳子绑住汽车和一棵树，让绳子绷紧，侧拉绳子，把汽车拉上来，如图8。）
学生解析生活现象——一掌断钢丝模型转化：
[学生G] 往下压活页板的过程中，两活页板的夹角越来越大，产生的分力越来越大，故能把钢丝撑断。
[教师] 拓展：高压电缆，石拱桥。
点评：这里从泥坑里把汽车拉出来的生活实例提出问题，让学生想方法解决，不做限制的时候学生思维具有发散性，能想出很多有个性的方法，不管方法是否能实现都应加以鼓励，这里突出了学生个性发展，留给学生发挥创造力的空间。在学生充分想象以后抛出限制条件——单人用一根绳子把汽车拉上一个小台阶，学生也能朝着老师引导的方向对比之前所体验过的实验想出解决问题的办法。在对话交流中发现学生的各种想法，因势利导，把学生的思维引导到物理分析的道路上来，能够充分锻炼学生的思维能力，并相应地完成具体的物理教学，学到知识。
3 本课小结
课堂作诗总结：力的效果定方向，平行四边作图像，几何知识求大小，学好分解心飞扬！
【课后反思】
要在课中引导学生思考讨论本节课的学习核心，老师需要做到以下3个方面：
（1）充分的准备。对“力的分解”相应知识和生活实例的丰富储备，对创设物理情境所需物理实验条件的准备，对学生体验、思考、讨论过程中所衍生问题的充分考虑。
（2）开放的课堂。合理而适时的设疑，让学生充分思考和讨论，允许犯错，允许走偏，贯穿整个探索过程的对话，从中发现问题，解决问题，重视学生思考、分析和得出结论的过程。
（3）协作学习。学生之间协作学习，相互讨论能导出新问题、新想法、新方法。本节课准备的6个实验全部来源于生活并分类呈现，逐个展示，层层递进，学生在每个实验中都能体验到相应的物理知识，充分激发了学生的学习兴趣。
参考文献：
[1]沈明光.关注物理探究过程 创新多元探究方法[J].物理教学探讨，2008，26（11）：10—13.