一、研究背景

新颁布的《义务教育物理课程标准(2022版)》(简称《新课标》)提出了突出核心素养导向的物理教学，并就“以核心素养内涵为依据，以学生身心发展特点为导向，确定课程目标，体现物理课程独特的育人价值”，给出了教学实施建议。

二、结合教材与学情，设置教学目标和教学手段

“二力平衡”是初中力学的一节重要内容，既融合了“力的合成”的知识，同时也是学生理解“力与运动关系”的关键。八年级学生在日常生活中对“平衡”积累了丰富的体验。因此本节教学目标设置如下：(1）通过对生活中常见事物的分析和归纳，了解平衡状态和二力平衡的概念；(2)经历探究二力平衡的条件的过程，了解二力平衡的条件；(3)对有关现象能运用二力平衡的知识加以说明。本节课的教学重点是：二力平衡的条件。教学难点是：探究过程中实验方案的设计。

以多媒体的形式生动地展现“平衡”神奇的一面，让学生在真实的活动情境获得感知，做到教学有的放矢、重点突出、难点突破。从提出问题，到通过探究解决问题，并在已有基础上提出新问题，以问题链的形式层层递进，潜移默化中培养学生的实验探究能力。

三、教学过程

1、趣味引入，创设激发学习兴趣的具体情境

网络上有一群视频创作者，他们有一门独特的“平衡绝技”，善于将生活中常见的形状各异的物品堆叠得很高而不倒。在观看了一场表演视频后，学生以小组为单位，在规定时间内比谁的积木搭的更高，并交流分享经验。

【设计意图】堆积木是学生在小时候常玩游戏，随着高度的提升，保持平衡会愈发困难。通过在课堂上亲身感受平衡，既能有效激发学生的探究兴趣，达到智力活动的最佳状态，又能启发学生从物理的角度重新审视自己熟悉的事物。

2、通过模型的构建形成物理的正确概念

教师引导学生对课件上展示的6个场景(神舟15号点火升空、火车匀速行驶、静止的吊灯、跳伞、空中悬停的直升飞机、匀速吊起的货物)进行分类并说出分类的依据。学生们发现，吊灯和直升飞机都处于静止状态，火车和货物都在做匀速直线运动。由此，引出“平衡状态”的概念。接着，教师组织学生对处于平衡状态的4个物体的受力情况进行分析，并在学习活动单上画出受力示意图，引出“二力平衡”和“平衡力”的概念，并对二力平衡的条件做出猜想。

【设计意图】人们通过模型对某种特定对象做简化概括性的描述。通过画力的示意图，教师将平衡状态以模型的形式构建了出来，将抽象的物理概念形象化，使学生形成正确物理概念，培养学科思维能力。除此以外，力的示意图也是学生对二力平衡的条件做出猜想的重要依据。

3、通过实验探究获得证据，进行推理

实验方案的设计是本节课的重点，也是需要突破的难点。以下是笔者为引导学生开始实验探究所设计的两个问题：

问题1：要达到两力平衡的状态，你认为需要满足哪些条件？

问题２：如何设计实验来验证你的猜想？

对于第1个问题，同学们根据生活经验和力的示意图上的特征，纷纷提出了自己的猜想。对于问题２，教师没有组织开展讨论，而是直接让学生利用桌面上的器材，自主设计方案进行实验。因此涌现出了多种多样的方法：有用两个弹簧测力计对拉的，也有用弹簧测力计拉同一根绳套的，还有用弹簧测力计拉同一个钩码的等。

教师将实时生成的探究方案第一时间捕捉下来，利用投屏的方式展示在屏幕上，并组织学生讨论每个方案中存在的问题和利弊，最后归纳出最佳方案，完成实验。这个过程中既是对学生积极主动参与教学的邀约，也有效唤醒了学生的提问意识。

【设计意图】根据新课标的要求，本设计另学生亲历物理探究的完整过程，积极主动地获取证据来验证猜想，领悟物理探究的方法，将发展学生的科学探究能力作为物理教学的重要目标。而完整的科学探究环节，必须要经历“问题、证据、解释、交流”的过程。在探究二力平衡条件时，教师放手让学生自主设计实验方案，通过及时有效的讨论交流，逐渐完善优化实验方案。

4.  利用反证法获得证据，验证猜想

通过实验探究，学生验证了一对平衡力“等大、共线、方向相反”的猜想，但是对于“作用在同一物体上”这一猜想，却没有获得有效的证据。

师：以纸板为研究对象，如何探究一对平衡力必须作用在同一物体上？

生：用剪刀将纸板一剪为二，观察纸板是否仍能保持静止，若打破了纸板的平衡，则表示一对平衡力必须作用于同一件物件。(同学们上台做示范)

师：（表扬）这就是物理探究中的反证法。当两个力没有作用在同一张纸板上时，纸板将无法保持静止状态，也就说明了，要使纸板静止，两个力必须要作用在同一张纸板上。

【设计意图】物理教育重在培养学生的科学思维，而反证法是物理学中一种重要的科学思维方法。当有些问题无法从正面入手时，对命题合理进行反设，如果新的现象或结论与预设相悖，则证明原命题结论的正确性。教师通过设计恰当的问题串，渗透反证的科学思维，更有利于学生思维品质的发展和学科素养的提高，从而给学生创造有梯度、有难度和有挑战性的思维环境。

5.探究过程中控制变量思想的实施和应用

师：“作用在同一直线上”这一特点能否也用反证法证明？

两组同学上台做示范，展示了以下两种方案。松开手后，纸板转动，均不能保持平衡。

师：你们觉得哪一组方案更好？

生：（经过讨论后）第二组方案更好，因为第一组方案在“改变不在同一直线上”时，并未控制两个力的方向相反。

在教师的启发下，同学们再次重新设计实验方案，结合反证法和控制变量的要求，再次验证了一对平衡力“大小相等”、“方向相反”的猜想。

【设计意图】在运用控制变量法时，只能改变一个自变量，而保持其他自变量不变，观察对因变量产生的影响，从而发现两者的关系。通过实际操作的直观展示，引导学生对比思考，为得出正确的方案作铺垫，有利于正确理解并熟练运用控制变量的思想进行探究。

6.  追问结合引导，提升学生思维品质

师：我们采用正反结合的方法探究了处于静止状态下二力平衡的条件。请问我们的探究过程完整吗？

生：不完整。平衡状态包括静止和匀速直线运动状态，对于做匀速直线运动的物体二力平衡的条件，我们还没有探究。

由于用手难以使纸板保持匀速直线运动，因此借助DIS设备完成了实验探究。

【设计意图】本设计还探究了匀速直线运动状态下猜想的正确性。通过环环相扣的问题链让学生的思维一直处于活跃状态，教师的身份从传统课堂的主导者，转变为了课堂气氛的烘托者、课堂讨论的串场者。

四、 结语

本节设计构建了二力平衡的模型，引导学生运用生活经验、物理观念和学科思维，构建两力平衡的概念。在学生探究活动中充分落实新课标的要求，采用归纳法、控制变量法、反证法等科学方法，使学生经历“问题、证据、解释、交流”的全过程，最终准确地得出两力平衡的条件。

新课标指出，在物理课堂教学的实施过程中，不能只着眼于知识的传授，更要关注学生思维品质和探究能力的培养。笔者将不断顺应变化，主动作为，以人为本，使物理教学真正促进学生核心素养的提高。

参考文献：

[1] 核心素养导向下初中物理设计性实验教学研究[J]. 谢丽平. 教师, 2020(12)

[2] 面向核心素养的初中物理课程教学研究——从《浮力》教学出发[J]. 周志巍. 数理天地(初中版), 2022(16)

[3] 基于问题驱动的初中物理科学探究教学浅谈[J]. 孔维华. 理科爱好者, 2022(05)

[4] 中华人民共和国教育部. 义务教育初中课程标准(2011年版)[M]. 北京:北京师范大学出版社, 2012:2

[5] “探究二力平衡的条件”实验器材的改进及其意义[J]. 蔡剑. 中学物理教学参考, 2016(21)