重視科學(xué)探究，提升核心素養(yǎng)

薛建珍

【摘要】 核心素養(yǎng)是學(xué)生個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。本文以粵教版高中物理必修1《研究摩擦力》教學(xué)設(shè)計和實(shí)施過程為例，闡述如何通過開展科學(xué)探究活動，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】 核心素養(yǎng) 摩擦力 科學(xué)探究 設(shè)計思想

【中圖分類號】 G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2019）03-003-02

一、前言

“教育部將組織研究提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核必素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。要求從實(shí)際情況和學(xué)生特點(diǎn)出發(fā)，把核心素養(yǎng)落實(shí)到學(xué)科教學(xué)中”。

“物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的待帶有物理學(xué)科特征的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分”。物理學(xué)科的核心素養(yǎng)包括理“物理觀念”、“科學(xué)思維”、“實(shí)驗(yàn)探究”、“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個維度。

常言道“教書育人”，是通過學(xué)科教學(xué)的“潤物細(xì)無聲”來提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，達(dá)到育人目標(biāo)。本文以粵教版高中物理必修1《研究摩擦力》為例，介紹如何在物理教學(xué)中開展科學(xué)探究活動，提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生終生發(fā)展的關(guān)鍵能力。

二、教學(xué)過程及設(shè)計思想

（一）巧設(shè)情景，引入課題

實(shí)驗(yàn)探究1：夾珠子比賽

活動規(guī)則：班上選出一男一女兩名學(xué)生，講臺上有一個裝有珠子的盒子，女生用較為粗糙的木筷，男生用光滑的不銹鋼筷子，1分鐘看哪位同學(xué)夾出來珠子較多便獲勝。

教師：夾珠子比賽中，為什么女生會獲勝？是誰幫了女生的忙？

學(xué)生：女生用的木筷子摩擦力大，所以容易夾就獲勝了，是摩擦力幫了忙。

教師：我們生活中還有那些跟摩擦力有關(guān)的例子？

學(xué)生：走路、爬桿、拔河……

設(shè)計思想：巧設(shè)情境，讓學(xué)生參與趣味活動.通過學(xué)生親身體驗(yàn)，感知物理，有利于激發(fā)學(xué)生探究問題的激情。

（二）溫故知新，鞏固概念

思考與交流1：物體靜止在固定的粗糙的木板上，逐漸抬高木板，分析木塊是否受摩擦力作用？

學(xué)生通過對各情景的受力分析，總結(jié)產(chǎn)生摩擦力的條件：（1）接觸面粗糙；（2）兩物體間有彈力；（3）有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢。

設(shè)計思路：此活動培養(yǎng)學(xué)生的分析歸納能力。師生互動的方式培養(yǎng)了學(xué)生的語言表達(dá)能力。

思考與交流2：下面說法是否正確（ ）

A.物體受到摩擦力作用時，一定受到彈力作用

B.具有相對運(yùn)動的兩物體間一定存在滑動摩擦力作用

C.只有運(yùn)動的物體才能受到滑動摩擦力作用

D.運(yùn)動的物體不會受靜摩擦力

設(shè)計思路：通過學(xué)生思考和概念辨析，強(qiáng)化“理解摩擦力產(chǎn)生的條件”，并突破教學(xué)難點(diǎn)“相對運(yùn)動和相對運(yùn)動趨勢的理解”。

（三）實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)能力

實(shí)驗(yàn)探究2：研究摩擦力的方向

每組發(fā)刷子，按在桌子上施加一定的力，觀察刷子上的毛彎曲的方向。

總結(jié)：摩擦力的方向與物體相對運(yùn)動趨勢或相對方向相反。

設(shè)計思路：學(xué)生通過動手探究體驗(yàn)，在直觀的觀察和思考總結(jié)出摩擦力的方向。

思考與交流3：人拿杯子時，杯子受到的摩擦力方向如何？人向上爬桿時受到的摩擦力方向如何？如何找出物體相對運(yùn)動趨勢？（引導(dǎo)學(xué)生用假設(shè)法判斷靜摩擦力的有無和方向）

設(shè)計思路：通過設(shè)立各種情景，強(qiáng)化理解“相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢”的含義。

實(shí)驗(yàn)探究3：研究摩擦力的大小

教師演示1：用彈簧測力計拉放在桌面的木塊，逐漸增大拉力，觀察物體從靜止到勻速運(yùn)動過程中，彈簧測力計讀數(shù)大小如何變化？

教師演示2：利用力的傳感器測出靜摩擦力隨外力變化的情況，利用DISlab系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)，在電腦中呈現(xiàn)出f-t圖像。

設(shè)計思路：通過教師演示傳感器測摩擦力，讓學(xué)生了解到新科技手段的優(yōu)越性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和好奇心。

分組實(shí)驗(yàn)：探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)？

小組討論：設(shè)計出他們認(rèn)為合理的方案，教師引導(dǎo)學(xué)生分析方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

教師：一般同學(xué)設(shè)計的是直接讓物體進(jìn)行勻速直線運(yùn)動來求出物體所受的摩擦力的大小，但很難保證物體一定做勻速直線運(yùn)動，故不選擇圖5，應(yīng)選擇圖6為實(shí)驗(yàn)裝置。

探究1：接觸面相同的情況下，壓力大小不同

探究2：壓力大小一定的情況下，粗糙程度不同的接觸面

通過合作探究，找出摩擦力和壓力的定量關(guān)系，畫出f —FN圖像圖像，對實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論進(jìn)行評估和交流。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出滑動摩擦力的計算公式：f=μFN.

總結(jié)：（1）靜摩擦力的大小由 二力平衡 得出，靜摩擦力的大小范圍是 0

（2）滑動摩擦力的大小計算公式： f=μFN.

設(shè)計思路：通過分組實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰陀^察能力。讓學(xué)生學(xué)會在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)出物理規(guī)律。

練習(xí)3：一個重600N的物體放在水平地面上，要使它從原地移動，最小要用190N的水平推力，若移動后只需180N的水平推力即可維持物體勻速運(yùn)動，那么：

（1）物體與地面間的動摩擦因數(shù)是多少？

（2）物體靜止在地面，用150N推物體，摩擦力為多大？

（3）物體靜止在地面，用250N推物體，摩擦力為多大？

（四）總結(jié)升華，形成思維

引導(dǎo)學(xué)生學(xué)生通過總結(jié)歸納得出摩擦力產(chǎn)生的條件、方向的確定和大小的計算方法。

設(shè)計思路：通過練習(xí)強(qiáng)化學(xué)生對物理規(guī)律的應(yīng)用能力，總結(jié)歸納知識，形成思維方法，把知識轉(zhuǎn)化為能力。

三、物理核心素養(yǎng)的提升

（一）關(guān)于物理觀念

物理觀念包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應(yīng)用等要素。在這堂課中，利用生活中的珠子、筷子、牙刷等生活中的物體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，所引入的探究活動都來源于生活，充分體現(xiàn)了核心素養(yǎng)中的物質(zhì)觀念。整堂課從學(xué)習(xí)摩擦力的產(chǎn)生條件、探究摩擦力的方向和大小，知識環(huán)環(huán)相扣，思維層層推進(jìn)，體現(xiàn)了物理的相互作用觀念。

（二）關(guān)于科學(xué)思維

科學(xué)思維包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。通過巧設(shè)“木塊在不同傾斜角度的面上”的物理情景，并抽象成“面面接觸”的模型。

（三）關(guān)于實(shí)驗(yàn)探究

在本節(jié)課中先是提出問題“如何測量摩擦力大小”到大膽猜想“摩擦力跟什么因素有關(guān)”，根據(jù)學(xué)生的猜想，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計方案，改進(jìn)方案，利用控制變量法動手實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，通過科學(xué)推理最終得出結(jié)論“滑動摩擦力的大小與正壓力成正比”。

（四）關(guān)于科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)倫理、STSE等。本節(jié)課中利用“夾珠子比賽、拿水杯、爬桿”等生活實(shí)例激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的求知欲。從“用彈簧測力計測摩擦力”到“用力的傳感器測摩擦力”，研究手段先進(jìn)，體現(xiàn)了科技與社會環(huán)境的聯(lián)系。通過實(shí)驗(yàn)探究活動，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和合作精神，也培養(yǎng)學(xué)生“實(shí)踐——認(rèn)識（規(guī)律）——實(shí)踐（解決實(shí)際問題）“”的科學(xué)思想。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1]教育部.《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》.2014年3月.

[2]教育部.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（修訂稿）》.2015 年10月.

[3]林崇德.我國基礎(chǔ)教育和高等教育階段學(xué)生核心素養(yǎng)總體框架研究項(xiàng)目研究成果.