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[摘要]质量是重要的物理概念，掌握好这一概念对学生的后续学习非常重要。为了有效提高学生的学习效率，可以在学生原有知识经验的基础上，运用探究式教学法，引导学生动手操作、合作探究提高教学质量。
[关键词]质量测量；教学设计；教学过程
[中图分类号]G633.7 [文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2017）23-0045-03
测量需要仪器，学生通过第一章的学习，已经掌握了测量的基本方法，学生能够对一些现象作简单解释。但托盘天平是学生第一次使用的较为精密的仪器，教学时应让学生亲自体验，感知天平的设计和结构原理。另外，使用托盘天平则是学生动手操作的好时机，七年级学生比较好动，接受能力强，通过动手能进一步促进其对天平构造的理解，掌握天平的使用方法，进而提高学生的综合能力。
一、教学目标
1.知识与技能
（1）知道测量质量的工具；
（2）了解托盘天平的设计过程；
（3）学会规范使用托盘天平测量物体质量。
2.过程与方法
通过对托盘天平结构和设计思路的了解，提高学生使用托盘天平的能力，让学生体会科学就在身边。
3.情感态度与价值观
（1）通过教学活动，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望，培养学生实事求是的科学态度；
（2）鼓励学生积极参与探究活动，引导学生分析现象和发现科学规律；
（3）密切联系实际，提高学生将科学技术应用于日常生活和社会的意识。
二、教学重点
还原托盘天平的结构及设计过程。
三、教学难点
用托盘天平测物体质量的实际操作。
四、教学过程
（一）引课
出示一张看起来质量差别很大的甲、乙两位同学的照片。
问题一：你能比较两位同学的质量大小吗？
生（笑笑）：甲同学的质量肯定大于乙同学的质量。
师：你的理由是什么？
生1：因为甲同学比乙同学高。
生2：因为甲同学的体积比乙同学的体积大。（学生发笑）
生3：我认为他们说的不完整，应该是甲同学比乙同学强壮。（全班大笑）
生4：看上去甲同学所含的物质明显比乙同学多嘛！
[设计思路：通过身边的同学引入课题，既激发了学生的学习兴趣，又起到了复习之效。正如布卢姆所说的，学生学习的最大动力是对学习材料的兴趣。]
师：同学们都凭借感官来判断，但往往这种判断是不可靠的。同学们能否利用自己的生活经验进一步加以比较？
生：能，我玩过跷跷板，只要一端向下，就表明向下的一端的同学质量大，反之，向上跷的一端的同学质量就小。
师：不错。如图1，甲同学和乙同学一起在玩跷跷板，你能判断他们的质量大小吗？这又该如何解释？
[设计思路：引入跷跷板，符合学生对知识的建构规律；再通过经验与想象，使他们对原有知识的认知产生冲突，促进学生深入思考。]
生1：甲的质量发生了变化。
生2：不会的；质量是物体的一种属性，不会随着位置的变化而变化。
生3：因为她俩所在位置到中点的距离不一样。
生4：是的，小学已经学过。玩跷跷板时，两边的人离中点是一样的，现在甲同学坐在离中点近一些的位置，表明甲同学的质量大些。
师：很好；要想比较质量的大小，应该将物体放在离跷跷板中心等距离处。
[设计思路：在解决问题的过程中复习知识，还原天平是等臂杠杆的设计原理；还为引导学生了解天平的结构创设情境，调动了学生学习的积极性和主动性，使他们愿学、想学、乐学。]
（二）展开
课题一：实验室里，用来测量物体质量的仪器是如何设计的？
师：如果在离跷跷板的中心等距离的位置上，放两个其他物体也能比较出它们质量的大小吗？
生：可以。
师：那我们能否用这种方法比较一些质量小的物体的质量？
生1：可以。
生2：不可以，质量小的物体可能无法引起跷跷板明显的变化。
生3：可用一短小的硬棒代替跷跷板（如图2）。
[设计思路：运用类比法促进学生思考，促进学生交流。]
师：但是这样短的硬棒两边就不容易放上物体了，那怎么办？
生：只要在两边各放一个盘子就好了。
师：这个方法不错的。那我们给它们起什么的名称呢？
生：短棒叫横杆，盘子叫托盘。
师：好的。右图3就是按照大家的思路，画出来的。如何更准确地呈现两边物体的质量？
生：在中间加一个指针。
师：嗯，好的。那么加上的指针又如何反映两边物体的质量关系呢？
生：只要指针刚好在中间就表明两边物体的质量相等，如图4。
师：由于肉眼的局限，怎样才能更加精确地知道兩边物体的质量刚好相等？
生1：指针可以自由摆动，不好确定。
生2：只要再增加一个结构，作为参考就好了。
生3：可以增设一个像刻度尺一样的刻度。
生4：增加分度盘。（这时学生会很快从教材中获取答案，但通过刚才的讨论，清楚了分度盘的功能，学生也能初步感知天平的结构和功能）
[设计思路：通过不断提出问题和解决问题，完善学生的知识结构，培养学生分析和解决问题的能力。]
师：如图5，如果指针不指在分度盘的中间，发生了偏转说明了什么？
生1：说明了两边物体的质量是不一样的。 生2：如果指针偏向了左边，就表明了左边物体的质量大于右边物体的质量。指针偏向右边，就表明右边物体的质量大。
师：如果指针没有指在分度盘的中间，应该如何调整？
生1：增加物体。
生2：不行，但是……
生3：我认为加物体不可以，因为加物体后会使指针偏转的程度更明显。
生4：可以考虑在横杆上加一个能微调的物体。
生5：那就在横梁的两侧边缘各加螺母，可左右移动，从而达到目的，如图6。
[设计思路：体现新课程的“教师为主导，学生为主体”理念，让学生在不断纠错、完善中提升创新能力，感受科技就在身边。]
师：如果指针偏向左边，那么螺母怎么调整？
生：指针偏向左边，表明左边的质量大了，那么螺母就向右边移动，直到指针刚好指在中间。
师：很好，这时的天平就算是调平了，我们将这个螺母称为平衡螺母。
（三）整合
师生一起分析探讨解决称量过程中碰到的问题，帮助学生了解天平的结构和设计思路。
师：请仔细观察图7，了解这种天平的结构和使用方法。
生：现在的天平还少了横梁标尺、游码、砝码和镊子等。
师：这些东西有什么作用？
生1：测量是与标准量进行比较的过程，砝码和游码应该就是这架天平的标准量。
生2：游码可以在横梁标尺上左右移动。
生3：将游码往右移，指针会向右偏。
师：很好，这表明了什么？
生4：移动游码相当于在右盘加入一定质量的物体。
师：根据这个现象，开始称量前，游码应该放在哪里？
生5：应该移到最左边“0”刻度的位置上。
师：既然有了游码，那么砝码又有什么作用？
生6：横梁标尺上的刻度最大只有5克，也就是说游码的改变范围只有5克，无法称量质量大于5克的物体。
生7：质量大于5克的物体，应通过加大小不同的砝码来实现。
师：既然砝码和游码的作用相似，那么砝码要放在哪一边？
生8：应该放在右盘。因为这样取放方便。
生9：那么左盘就是放物体了。
生10：我清楚了。左盘物体的质量就是右盘砝码的质量加上游码的刻度值。
[设计思路：用已有的知识和经验分析，让学生理解“左物右码”。]
师：镊子有什么作用？
生：因为砝码和游码都是由金属制成的，易生锈，所以取放时都用镊子来完成。
在整个比较过程中，学生已经清楚了称量物体质量的基本操作流程。所以，教师只要提供一些物体，让学生“自由选择”想要称量的物体，以激发学生的兴趣。然后由学生选出代表，边演示边说出称量的基本步骤，并由学生加以评价和完善。
[设计思路：学生在自由选择中更好地发挥自己的水平，在轻松、愉悦的氛围中，学生的学习效率更高。]
（四）拓展
课题三：在实际操作中可能产生的新问题。
表面上，学生已经掌握了使用天平的基本操作方法，但由于可以自由选取物体称量，学生在自由操作过程中更容易产生一些新问题，实际课堂中产生的问题如下。
生1：为什么天平上标着的量程小于砝码盒里所有砝码之和？
生2：砝码用镊子取放可防止生锈，但砝码盒里的砝码已经生锈了，会影响测量结果吗？
生3：如果错将物体放在天平的右盘了，那物体的质量还能测出吗？
生4：天平的左右托盘调换了可以吗？
生5：称量时发现指针偏转，能否用平衡螺母来调节？
生6：如果要称量12克食盐，应该怎么操作？
生7：有了电子秤后，天平的使用显得很不方便，为什么还要学习？
[设计思路：以上问题，有些是教师可以预设的，也有些是课堂生成的，教师将这些问题一起呈现出来，然后由全班学生讨论，再由学生自己选择探究，这样可以让优生对相关问题有更深层次的理解。在这个阶段，教师可放手让学生讨论，关键时才点拨。1～5题应该是学生在称量过程中出现的问题；但第6、7两题，则表明学生已经基本掌握了天平的使用方法，并将相关知识应用到生活中。这样的问题教师应该鼓励学生思考，学习科学的目的就是让知识回归生活，服务于生活。]
师：学习就是解决问题，又不断产生新问题的过程，让我们在解决问题的过程中，提高自己的能力，有关质量的相关知识我们在下阶段还将继续研究。现将《质量的测量》的知识内容总结如下，如图8所示。
五、《质量的测量》的内容框图
六、作业布置
（1～6必做题，7～9选做题）
1.在使用天平之前，发现指针偏左，如何处理？
2.使用天平时，取放砝码必须用镊子，其原因是（ ）。
A.砝码不易弄脏生锈
B.可以轻轻地将砝码放在托盘上，不易损坏天平
C.传统的习惯
D.上述原因都不是
3.某同学用一架调节好的托盘天平测一本书的质量，天平平衡时，右盘上的砝码为：100克砝码一个，20克砝码两个，10克砝码一个，5克砝码一个，游码位置如图9所示。则这本书的质量为（ ）。
A.153.8克 B。156.2克
C.153.6克 D。156.8克
4.小明用托盘天平测物体的质量，他把托盘天平放在水平桌面上，旋转平衡螺母使横梁在水平位置平衡，但忘了将游码归零，这样称出的物体质量比真实值（ ）。
A.偏大 B.偏小 C.相等 D.不能确定
5.某同学在称一小铁块的过程中，发现指针偏左，如何处理？指针偏右呢？
6.一架天平的砝码由于使用不当而磨损了，用这架天平称物体的质量，其测量结果和物体的实际质量相比（ ）。
A.偏大 B.偏小 C.相等 D.不能确定
7.某同学称25克食盐的质量，发现指针偏右，如何处理？指针偏左呢？
8.某同学在称一小铁块的过程中，当他在调节平衡前，游码指在了0.6克处，则当他称20克物体时，结果是多少？
9.某同学在称一小铁块的过程中，错误地把物体放在了右盘，称得小铁块的质量为8.6克，则物体实际质量为多少？
[设计思路：运用超市式作业，能让学生根据自己的学习能力，自主选择，既可以检测学习过程中未真正理解的知识，又可以让优生有机会拓展思维，培养能力，起到了自然分层的作用。]
七、教学反思
通过对教材的分析及课堂中教师和学生的反馈，笔者有以下几方面的思考。
（1）位置变化。本节内容有一个重要的变化，就是将原先位于七年级上册第一章的内容推至七年级上册第四章。这样的调整，为学习密度、比热等重要概念缩短了时间，更體现了知识的系统性与整体性。
（2）学情变化。笔者曾将质量的概念、测量仪器和测量方法全部合为一课。从一些学生反馈的情况来看，学生对这节内容不能很好理解。虽然能结合图片和器材知道天平的结构，但信息量比较大，无法真正的理解，还需要课外花时间加以强化识记。根据学生的学情，将质量的概念以及特征放在第一课时；而将测量仪器和使用方法放在第二课时上，围绕问题解决展开学习。让学生在“做中学，学中做”，这样能促进学生对知识的理解，还会产生新的问题。这样的学习，学生热情更加高涨。
（3）教法变化。新课程强调课堂教学应以“学生为主体，教师为主导”，教师始终坚持以学生的已有经验和知识为基点，以学生已有的对“跷跷板”的经验为背景，设计和完善天平构造的教学。学生在学习过程中不断解决问题，又源源不断地产生新的问题，无形中提升了学生的科学素养。
（责任编辑易志毅）
[关键词]质量测量；教学设计；教学过程
[中图分类号]G633.7 [文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2017）23-0045-03
测量需要仪器，学生通过第一章的学习，已经掌握了测量的基本方法，学生能够对一些现象作简单解释。但托盘天平是学生第一次使用的较为精密的仪器，教学时应让学生亲自体验，感知天平的设计和结构原理。另外，使用托盘天平则是学生动手操作的好时机，七年级学生比较好动，接受能力强，通过动手能进一步促进其对天平构造的理解，掌握天平的使用方法，进而提高学生的综合能力。
一、教学目标
1.知识与技能
（1）知道测量质量的工具；
（2）了解托盘天平的设计过程；
（3）学会规范使用托盘天平测量物体质量。
2.过程与方法
通过对托盘天平结构和设计思路的了解，提高学生使用托盘天平的能力，让学生体会科学就在身边。
3.情感态度与价值观
（1）通过教学活动，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望，培养学生实事求是的科学态度；
（2）鼓励学生积极参与探究活动，引导学生分析现象和发现科学规律；
（3）密切联系实际，提高学生将科学技术应用于日常生活和社会的意识。
二、教学重点
还原托盘天平的结构及设计过程。
三、教学难点
用托盘天平测物体质量的实际操作。
四、教学过程
（一）引课
出示一张看起来质量差别很大的甲、乙两位同学的照片。
问题一：你能比较两位同学的质量大小吗？
生（笑笑）：甲同学的质量肯定大于乙同学的质量。
师：你的理由是什么？
生1：因为甲同学比乙同学高。
生2：因为甲同学的体积比乙同学的体积大。（学生发笑）
生3：我认为他们说的不完整，应该是甲同学比乙同学强壮。（全班大笑）
生4：看上去甲同学所含的物质明显比乙同学多嘛！
[设计思路：通过身边的同学引入课题，既激发了学生的学习兴趣，又起到了复习之效。正如布卢姆所说的，学生学习的最大动力是对学习材料的兴趣。]
师：同学们都凭借感官来判断，但往往这种判断是不可靠的。同学们能否利用自己的生活经验进一步加以比较？
生：能，我玩过跷跷板，只要一端向下，就表明向下的一端的同学质量大，反之，向上跷的一端的同学质量就小。
师：不错。如图1，甲同学和乙同学一起在玩跷跷板，你能判断他们的质量大小吗？这又该如何解释？
[设计思路：引入跷跷板，符合学生对知识的建构规律；再通过经验与想象，使他们对原有知识的认知产生冲突，促进学生深入思考。]
生1：甲的质量发生了变化。
生2：不会的；质量是物体的一种属性，不会随着位置的变化而变化。
生3：因为她俩所在位置到中点的距离不一样。
生4：是的，小学已经学过。玩跷跷板时，两边的人离中点是一样的，现在甲同学坐在离中点近一些的位置，表明甲同学的质量大些。
师：很好；要想比较质量的大小，应该将物体放在离跷跷板中心等距离处。
[设计思路：在解决问题的过程中复习知识，还原天平是等臂杠杆的设计原理；还为引导学生了解天平的结构创设情境，调动了学生学习的积极性和主动性，使他们愿学、想学、乐学。]
（二）展开
课题一：实验室里，用来测量物体质量的仪器是如何设计的？
师：如果在离跷跷板的中心等距离的位置上，放两个其他物体也能比较出它们质量的大小吗？
生：可以。
师：那我们能否用这种方法比较一些质量小的物体的质量？
生1：可以。
生2：不可以，质量小的物体可能无法引起跷跷板明显的变化。
生3：可用一短小的硬棒代替跷跷板（如图2）。
[设计思路：运用类比法促进学生思考，促进学生交流。]
师：但是这样短的硬棒两边就不容易放上物体了，那怎么办？
生：只要在两边各放一个盘子就好了。
师：这个方法不错的。那我们给它们起什么的名称呢？
生：短棒叫横杆，盘子叫托盘。
师：好的。右图3就是按照大家的思路，画出来的。如何更准确地呈现两边物体的质量？
生：在中间加一个指针。
师：嗯，好的。那么加上的指针又如何反映两边物体的质量关系呢？
生：只要指针刚好在中间就表明两边物体的质量相等，如图4。
师：由于肉眼的局限，怎样才能更加精确地知道兩边物体的质量刚好相等？
生1：指针可以自由摆动，不好确定。
生2：只要再增加一个结构，作为参考就好了。
生3：可以增设一个像刻度尺一样的刻度。
生4：增加分度盘。（这时学生会很快从教材中获取答案，但通过刚才的讨论，清楚了分度盘的功能，学生也能初步感知天平的结构和功能）
[设计思路：通过不断提出问题和解决问题，完善学生的知识结构，培养学生分析和解决问题的能力。]
师：如图5，如果指针不指在分度盘的中间，发生了偏转说明了什么？
生1：说明了两边物体的质量是不一样的。 生2：如果指针偏向了左边，就表明了左边物体的质量大于右边物体的质量。指针偏向右边，就表明右边物体的质量大。
师：如果指针没有指在分度盘的中间，应该如何调整？
生1：增加物体。
生2：不行，但是……
生3：我认为加物体不可以，因为加物体后会使指针偏转的程度更明显。
生4：可以考虑在横杆上加一个能微调的物体。
生5：那就在横梁的两侧边缘各加螺母，可左右移动，从而达到目的，如图6。
[设计思路：体现新课程的“教师为主导，学生为主体”理念，让学生在不断纠错、完善中提升创新能力，感受科技就在身边。]
师：如果指针偏向左边，那么螺母怎么调整？
生：指针偏向左边，表明左边的质量大了，那么螺母就向右边移动，直到指针刚好指在中间。
师：很好，这时的天平就算是调平了，我们将这个螺母称为平衡螺母。
（三）整合
师生一起分析探讨解决称量过程中碰到的问题，帮助学生了解天平的结构和设计思路。
师：请仔细观察图7，了解这种天平的结构和使用方法。
生：现在的天平还少了横梁标尺、游码、砝码和镊子等。
师：这些东西有什么作用？
生1：测量是与标准量进行比较的过程，砝码和游码应该就是这架天平的标准量。
生2：游码可以在横梁标尺上左右移动。
生3：将游码往右移，指针会向右偏。
师：很好，这表明了什么？
生4：移动游码相当于在右盘加入一定质量的物体。
师：根据这个现象，开始称量前，游码应该放在哪里？
生5：应该移到最左边“0”刻度的位置上。
师：既然有了游码，那么砝码又有什么作用？
生6：横梁标尺上的刻度最大只有5克，也就是说游码的改变范围只有5克，无法称量质量大于5克的物体。
生7：质量大于5克的物体，应通过加大小不同的砝码来实现。
师：既然砝码和游码的作用相似，那么砝码要放在哪一边？
生8：应该放在右盘。因为这样取放方便。
生9：那么左盘就是放物体了。
生10：我清楚了。左盘物体的质量就是右盘砝码的质量加上游码的刻度值。
[设计思路：用已有的知识和经验分析，让学生理解“左物右码”。]
师：镊子有什么作用？
生：因为砝码和游码都是由金属制成的，易生锈，所以取放时都用镊子来完成。
在整个比较过程中，学生已经清楚了称量物体质量的基本操作流程。所以，教师只要提供一些物体，让学生“自由选择”想要称量的物体，以激发学生的兴趣。然后由学生选出代表，边演示边说出称量的基本步骤，并由学生加以评价和完善。
[设计思路：学生在自由选择中更好地发挥自己的水平，在轻松、愉悦的氛围中，学生的学习效率更高。]
（四）拓展
课题三：在实际操作中可能产生的新问题。
表面上，学生已经掌握了使用天平的基本操作方法，但由于可以自由选取物体称量，学生在自由操作过程中更容易产生一些新问题，实际课堂中产生的问题如下。
生1：为什么天平上标着的量程小于砝码盒里所有砝码之和？
生2：砝码用镊子取放可防止生锈，但砝码盒里的砝码已经生锈了，会影响测量结果吗？
生3：如果错将物体放在天平的右盘了，那物体的质量还能测出吗？
生4：天平的左右托盘调换了可以吗？
生5：称量时发现指针偏转，能否用平衡螺母来调节？
生6：如果要称量12克食盐，应该怎么操作？
生7：有了电子秤后，天平的使用显得很不方便，为什么还要学习？
[设计思路：以上问题，有些是教师可以预设的，也有些是课堂生成的，教师将这些问题一起呈现出来，然后由全班学生讨论，再由学生自己选择探究，这样可以让优生对相关问题有更深层次的理解。在这个阶段，教师可放手让学生讨论，关键时才点拨。1～5题应该是学生在称量过程中出现的问题；但第6、7两题，则表明学生已经基本掌握了天平的使用方法，并将相关知识应用到生活中。这样的问题教师应该鼓励学生思考，学习科学的目的就是让知识回归生活，服务于生活。]
师：学习就是解决问题，又不断产生新问题的过程，让我们在解决问题的过程中，提高自己的能力，有关质量的相关知识我们在下阶段还将继续研究。现将《质量的测量》的知识内容总结如下，如图8所示。
五、《质量的测量》的内容框图
六、作业布置
（1～6必做题，7～9选做题）
1.在使用天平之前，发现指针偏左，如何处理？
2.使用天平时，取放砝码必须用镊子，其原因是（ ）。
A.砝码不易弄脏生锈
B.可以轻轻地将砝码放在托盘上，不易损坏天平
C.传统的习惯
D.上述原因都不是
3.某同学用一架调节好的托盘天平测一本书的质量，天平平衡时，右盘上的砝码为：100克砝码一个，20克砝码两个，10克砝码一个，5克砝码一个，游码位置如图9所示。则这本书的质量为（ ）。
A.153.8克 B。156.2克
C.153.6克 D。156.8克
4.小明用托盘天平测物体的质量，他把托盘天平放在水平桌面上，旋转平衡螺母使横梁在水平位置平衡，但忘了将游码归零，这样称出的物体质量比真实值（ ）。
A.偏大 B.偏小 C.相等 D.不能确定
5.某同学在称一小铁块的过程中，发现指针偏左，如何处理？指针偏右呢？
6.一架天平的砝码由于使用不当而磨损了，用这架天平称物体的质量，其测量结果和物体的实际质量相比（ ）。
A.偏大 B.偏小 C.相等 D.不能确定
7.某同学称25克食盐的质量，发现指针偏右，如何处理？指针偏左呢？
8.某同学在称一小铁块的过程中，当他在调节平衡前，游码指在了0.6克处，则当他称20克物体时，结果是多少？
9.某同学在称一小铁块的过程中，错误地把物体放在了右盘，称得小铁块的质量为8.6克，则物体实际质量为多少？
[设计思路：运用超市式作业，能让学生根据自己的学习能力，自主选择，既可以检测学习过程中未真正理解的知识，又可以让优生有机会拓展思维，培养能力，起到了自然分层的作用。]
七、教学反思
通过对教材的分析及课堂中教师和学生的反馈，笔者有以下几方面的思考。
（1）位置变化。本节内容有一个重要的变化，就是将原先位于七年级上册第一章的内容推至七年级上册第四章。这样的调整，为学习密度、比热等重要概念缩短了时间，更體现了知识的系统性与整体性。
（2）学情变化。笔者曾将质量的概念、测量仪器和测量方法全部合为一课。从一些学生反馈的情况来看，学生对这节内容不能很好理解。虽然能结合图片和器材知道天平的结构，但信息量比较大，无法真正的理解，还需要课外花时间加以强化识记。根据学生的学情，将质量的概念以及特征放在第一课时；而将测量仪器和使用方法放在第二课时上，围绕问题解决展开学习。让学生在“做中学，学中做”，这样能促进学生对知识的理解，还会产生新的问题。这样的学习，学生热情更加高涨。
（3）教法变化。新课程强调课堂教学应以“学生为主体，教师为主导”，教师始终坚持以学生的已有经验和知识为基点，以学生已有的对“跷跷板”的经验为背景，设计和完善天平构造的教学。学生在学习过程中不断解决问题，又源源不断地产生新的问题，无形中提升了学生的科学素养。
（责任编辑易志毅）