(浙江省宁波市北仑明港高级中学，浙江 宁波 315800)

1 建立“力的分解”学习进阶的必要性

学习进阶是指随着教学的深入，学生对某一学习主题的思考和认识不断丰富、精致和深入的过程。学习进阶也称学习进程，是对学生在各学段学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径的描述，一般呈现为围绕核心概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的概念序列。

“力的分解”是继力的合成以后，对力的等效替代的进一步学习，是以后解决力学问题的一个重要方法，也是中学阶段其他矢量运算的基础。根据对教材和所在学校高一学生的学情进行分析，笔者认为建立“力的分解”的学习进阶有助于学生对于这一重要知识点的理解，为以后的矢量运算以及力学问题解决打下基础。

1.1 教材分析

“力的分解”是人教版物理必修1第三章第五节的内容。教材中通过简单例子的引入，从等效替代角度理解力的分解，通过逻辑推理让学生了解力的分解是合成的逆运算，之后通过案例分析，指出力的分解是按照实际效果分解的，最后通过介绍力的分解在生产、生活中的应用，培养学生应用知识解决实际问题的能力。

1.2 学情分析

在必修1第一章和第二章中学习了速度和加速度的概念，对于矢量也有了初步的了解。在学习“力的分解”之前，学生已经学习了力的图示、力的合成、力的作用效果以及等效替代方法等。

虽然学生学习了力的合成的方法，但对于矢量的运算法则还是不太熟悉，再加上力的分解具有无数种可能，要求学生判断出力的实际作用效果，根据作用效果进行分解，这对于高一学生来讲是一大难点，教师对此难点的学习引导就起到了尤其重要的作用。

综合教材和学情的分析，教师要多创设有趣的实验，引发学生的感性认识，构建“力的分解”的“学习进阶”，使学生依次进阶，逐步攻克该节课的学习难点。

2 对“力的分解”的进阶起点和终点进行预判

基于学生已掌握的知识和方法，笔者预判进阶起点为：合力和分力是等效替代的关系。关于“力的分解”的进阶终点，笔者分析了普通高中物理课程标准和教师教学用书的相关内容，预判高中阶段的进阶终点为：根据实际效果来确定分力的方向进行分解。

3 进阶水平的划分与核心教学活动设计

根据学生的认知发展，结合课程标准的要求和自身的教学经验，同时参考基于学习进阶的教学设计模型，设计了具有针对性的教学过程，引导学生逐步跨越学习台阶，突破力的分解要根据实际作用效果进行分解这一难点。

台阶1：知道引入原因，通过情景观察、认识力的作用效果，从而知道为什么要学习“力的分解”。

对于一个新的知识点，最好让学生知道为什么要学习这个知识点。从生活经验出发，创设物理情境，引起学生的好奇心，激发学生学习的内在动力，这是进阶过程的第一个“台阶”。

师：同学们都看过拔河比赛吧，倘若举行的是一个女生和两个大男生之间的拔河比赛，那我们来猜测一下，是女生赢得比赛还是男生赢得比赛？

生：应该是男生吧，男生力气大。

教师准备现场进行实验，找两个很高大的男生和一个女生，大家都站在一样的地面上，不过拔河的方式要发生点变化，绳子绕过滑轮，两个男生分别抓住绳子的一端，滑轮另一端绑定一条绳子，具体操作如图1所示，请同学们仔细观察实验现象。

图1

师：最后谁赢得了比赛？

生：女生。

师：根据生活经验，我们都清楚男生的力气比女生的大，但在这场比赛中，男生却输了，为什么会出现这种情况呢？

活动分析：学生通过观察拔河比赛的实验过程，意识到已有的知识已经无法解释实验现象了，需要学习新的知识来解释实验结果。

台阶2：对力的分解产生感性认识，理解力的分解是合成的逆过程，同时能够进一步强化等效替代的物理思想。

在认知发现学习理论中，布鲁纳认为发现学习是学习知识的最佳方式。发现学习就是指利用教材或教师提供的条件自己独立思考，自主建构知识的意义，掌握原理和规律，从而使学生对学习产生浓厚的兴趣。由此，通过实验理解力的分解是合成的逆运算，强化等效替代的物理思想成为学习进阶的第二个“台阶”。

师：如图2所示，用一根弹簧将结点拉到O点，同时做下记号，现在请同学来演示一下，用两根弹簧拉结点到相同的位置。

学生将结点拉到O点，改变两根弹簧的方向和大小，发现只要大小和方向合适，结点处在位置O不变。

图2

师：说明什么问题？

生：两根弹簧的作用效果和一根弹簧的作用效果相同，两根弹簧产生的力是一根弹簧产生力的分力。

师：求几个力的合力的过程称为力的合成，那么求一个力的分力的过程称为力的分解。从刚才的实验过程发现力的合成与分解具有什么联系？

生：分解是合成的逆运算，两者都遵循平行四边形定则。

师：你们还有没有发现不同点?

生：已知分力求合力时结果是确定的，而已知合力求分力时是不确定的，有无数种结果。

师：那我们在实际过程中应如何对力进行分解?

活动分析：通过实际场景，切身体会实验过程能有效强化等效替代的物理思想，学生通过分析，总结得到力的分解是合成的逆运算，加深了对平行四边形定则的认识。力的分解具有无数种结果，让学生意识到如何进行分解的必要性，然后引导学生迈向第三个台阶。

台阶3：进行定量计算，能根据实际效果确定分力的方向，并能计算出分力的大小。

对于学生来讲，从感性认识到理性认识的过程，是量变到质变的过程，需要教师从已有的知识来引导学生，从“低台阶”跨上“高台阶”。学生在学习力的分解之前，已经知道了力的作用效果是改变运动状态或发生形变，故在确定分力的方向时可以引导学生从作用效果出发，观察作用效果来确定分力的方向，此后根据分解遵循平行四边形定则引导学生分解力，由几何知识得到分力的大小。

师：演示图3和图4这两个实验，并仔细观察，你们发现什么现象没有?

图3

图4

生：在图3所示实验中，台秤的示数减小，同时站在台秤上的人有向右倾倒的趋势。在图4所示的实验中发现重物在下滑，同时尺子弯曲了。

师：说明图3中的拉力有什么效果？图4中重物的重力产生了什么效果？

生：图3中的拉力有往上拉和水平向右拉的效果，图4中的重力产生了使物体沿斜面向下滑动和使尺子发生形变的效果。

师：如何将图3中的拉力和图4中的重力进行分解?

生：将图3中拉力沿竖直向上和水平向右分解，将图4中重力沿斜面向下和垂直于斜面进行分解。

师：现在请同学们根据刚才实验得到的结论来分析一个题目：把一个重力大小为G的物体放在倾角为的斜面上，重力的两个分力分别是什么?

生：沿斜面向下的分力，垂直于斜面向下的分力。

师：思考一下，为什么高大的桥梁都要建很长的引桥？

生：建设很长的引桥是为了减小倾角，从而使上桥容易，下桥安全。

活动分析：利用已学过的知识，通过实际场景让学生感受作用效果，进一步加深对等效替代思想和平行四边形定则的理解。学生自己分解和运算，可以实现从感性认识到定量计算的跨越。

台阶4：打破思维定势，力的分解并不都是沿相互垂直的方向进行分解。

思维定势就是按照积累的思维活动经验教训和已有的思维规律，在反复使用过程中形成的比较稳定的且定型化了思维路线、方式、程序、模式。在刚才的两个例子当中，力的分解都是沿着互相垂直的方向分解的，学生可能会理所当然地认为分解都是沿着相互垂直的方向分解的，此时教师要引导学生打破这种思维定势，让学生意识到并不是所有的分力都是互相垂直的。

师：每个人的课桌上都放着“三角架”实验器材，现在请同学们亲身感受一下支架的作用效果(如图5)，之后将重力进行分解。

图5

生：由感受可知此时重锤的重力产生的分力沿着绳子斜向下和沿着牙签方向，通过运算可得到沿细绳向下的分力、沿牙签方向的分力大小。

师：结合数学知识，比较一下合力与分力的大小，能得到什么结论？

生：分力可以大于合力。

活动分析：在实际教学过程中，教师要时刻关注学生的认知发展过程，引导学生避免进入思维定势的误区，这对培养学生的创新思维有积极作用。

4 结语

依据学习进阶设置的“力的分解”的教学设计在实践中取得了良好的效果，对于学生是否达到某一进阶水平，可以根据学生的课堂表现和测试等方式进行判断。在物理教学中，教师要站在学生的角度，结合学生已有的知识和认识，设置合理的学习进阶，逐步引导学生掌握新的知识，实现对知识的深度理解。