在“體驗實驗”中落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)

季鐘

[摘 要]以“摩擦力”一節(jié)的幾個教學片段為例，通過設(shè)置具體的實踐活動，讓學生經(jīng)歷由“定性體驗”到“定量體驗”的過程，讓學生在實踐中發(fā)展關(guān)鍵能力，提升核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]摩擦力；體驗教學；核心素養(yǎng)

[中圖分類號] G633.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）32-0046-02

物理學科的核心素養(yǎng)包括：“物理觀念”、“科學思維”、“實驗探究”和“科學態(tài)度與責任”。近年來，有關(guān)核心素養(yǎng)的文章很多，但如何在實際教學中落地生根值得探討。也許，進一步強調(diào)“體驗式”教學亦是一種有益的嘗試。所謂體驗式教學是指依據(jù)物理課的具體教學目標、教學內(nèi)容的難易程度、學生現(xiàn)有的知識水平和潛在的發(fā)展水平，通過創(chuàng)設(shè)特定的教學情境，有目的地設(shè)計相關(guān)教學活動，引導學生在體驗中發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，在解決問題的過程中建立物理觀念、實現(xiàn)能力的提升和情感的升華，從而有效落實學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標。本文以人教版高一物理必修1中“摩擦力”一節(jié)的幾個教學片段為例，具體談?wù)勼w驗式教學模式的應(yīng)用以及核心素養(yǎng)在實際教學中的落實。

一、學生前概念分析

在蘇教版初中物理教材中，“摩擦力”內(nèi)容是安排在八年級下學期的。從內(nèi)容的設(shè)計看，在教材的主體部分主要探討的是滑動摩擦力：①通過木塊在木板上的滑動，引出滑動摩擦力的概念；②通過一個探究活動，體會摩擦力的測量，如改變接觸面的粗糙程度和壓力大小等，尋找影響滑動摩擦力大小的因素，但沒有給出具體的表達式；③在“信息快遞”中設(shè)計了在勻速狀態(tài)下，利用二力平衡的方法測量摩擦力；④“靜摩擦力”則是安排在本章教材尾頁的“信息庫”中，屬于知識拓展項。

二、學生潛在水平發(fā)展

通過對初中物理教材的研讀，發(fā)現(xiàn)教材主要以“一動一靜”物體模型為例，沒有涉及“相對”運動情景，這將是高中物理相關(guān)章節(jié)教學的一個重點和難點；從以往教學經(jīng)驗看，學生對“靜摩擦力”這一部分知識的掌握情況不容樂觀，一部分原因是該力的“善變”，導致可能的情況較多，需要學生結(jié)合物體的狀態(tài)和其他外力分析、探討，二是該力的“不可觀”性，使得學生無法直接觀察。基于以上分析，在本節(jié)的教學設(shè)計中，教師需要依據(jù)學生現(xiàn)有的認知水平和教學素材，充分創(chuàng)設(shè)體驗情境，讓學生在實踐活動中體驗、感知、理解。

三、體驗式教學的應(yīng)用

1.影響f大小的因素和“相對情境”探究

定性體驗：①在體驗滑動摩擦力與壓力大小的關(guān)系時，可以讓學生利用自己的手擠壓臺面，先后兩次分別是“輕輕擠壓臺面”和“盡可能用力擠壓臺面”，在此過程中同時要求學生的手要相對臺面滑動，讓學生親身感受壓力對滑動摩擦力大小的影響；②在體驗滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系時，可以利用學生的“手”和教室課桌的臺面（比較光滑）、午休用的毛毯；③由于影響滑動摩擦力的因素較多，因此在體驗中，教師可以先通過問題引導，讓學生自行分析、思考，得出控制變量法，并將其應(yīng)用于上述的具體體驗中。

上述的定性體驗，充分利用教室里的物品，再現(xiàn)初中物理教材內(nèi)容，讓學生在熟悉的場景下進入本節(jié)課的學習，同時在本次體驗中，也引導學生關(guān)注科學研究的方法——控制變量法。從課堂教學效果看，學生參與度較高，課堂實踐氛圍較濃。

圖1

定量體驗：①器材——木塊、較光滑的木板、力傳感器、數(shù)據(jù)采集器、細線、較粗糙的毛巾，按圖1所示安裝。②第一次體驗——將木塊直接放在木板上，用力拉動木板，這時從電腦屏幕上可以觀測到一些數(shù)據(jù)，即表明了細線對木塊有拉力的作用，說明有其他的外力（即摩擦力）需要細線上的拉力平衡，然后通過“二力平衡”可以判斷出木塊所受滑動摩擦力的方向。③第二次體驗——用毛巾把物塊包住，重復上述實驗，通過第一次和第二次的數(shù)據(jù)比較，感知在相同壓力下， f的大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系；④第三次體驗——在物塊上面疊放不同重量的物體，觀測不同壓力下，f的大小變化。

上述的定量體驗，化“不可視”為“可視”，證明了f的大小與接觸面粗糙程度、壓力大小有關(guān)，為其表達式的得出提供了可靠的證據(jù)。

“相對”體驗：①如圖2所示安裝相關(guān)裝置，同時拉動兩個物體，且使物塊的速度大于木板的速度，感知f的方向；②將兩個物體分別反向拉動，感知f的方向；③結(jié)合前面的“定性體驗”和“定量體驗”中f的方向的特點，請學生分組討論歸納。

圖2

2. f 大小和方向的體驗

定性體驗：從不同方向輕推教室里的講臺（注：不要推著其移動），從“二力平衡”角度定性分析f大小和方向的特征。從而得出f大小和方向與研究對象所受的外力的大小和方向有關(guān)，且在上述定性體驗中，教師還可以引導學生初步關(guān)注“相對運動趨勢”，為后面的難點突破打下基礎(chǔ)。

圖3

定量體驗：①按如圖3所示安裝相關(guān)裝置，不加任何水平外力時，整個裝置處于靜止狀態(tài)，此時木板刷的鬃毛基本處于豎直形狀；②第一次體驗——固定木板，對木板刷施加一個水平向右且逐漸增大的拉力，此時可以觀測到鬃毛形狀的變化，從而判斷出相對運動趨勢和感知f大小的變化、最大值的存在；③第二次體驗——將木板放在一個盡可能光滑的桌面上，用恰當?shù)牧景逅?，使木板刷帶動木板，觀測鬃毛形狀的變化；④第三次體驗——拉動木板，且讓木板帶動木板刷一起加速，在不同的拉力下，觀測鬃毛形狀的變化。

上述體驗中，通過不同情景下木板刷鬃毛形狀的變化可以判斷f的方向，同時結(jié)合物體實際運動方向、相對運動方向等，歸納得出f的方向特征；利用數(shù)字化實驗的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以定量感知f最大值的存在。

四、總結(jié)

從上述兩個教學片段可發(fā)現(xiàn)，整個教學設(shè)計是傳統(tǒng)與現(xiàn)代的結(jié)合，注重了“從生活實際出發(fā)”，充分利用學生手邊的物品展開體驗，從而為后面的學習獲取第一手感性認識；利用數(shù)字化實驗，使實驗數(shù)據(jù)具體化、可視化。學生在實踐活動中體會和感悟研究的科學方法，發(fā)展觀察能力、信息提取能力，這樣的教學設(shè)計，能使物理學科的核心素養(yǎng)在實際課堂教學中落地、生根、開花、結(jié)果。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 肖建華.舊調(diào)重彈：用“教材”教讓學科核心素養(yǎng)落地：以“交變電流”為例[J].物理教師，2018（3）：12-14+18.

[2] 李鐵美.高中物理體驗式教學研究[D].北京：首都師范大學，2007.

（責任編輯 易志毅）