《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》教學(xué)案例與評(píng)析

《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》為教科版四年級(jí)上冊(cè)第三單元第五課。該課以“怎樣減小摩擦力”為主線，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)解決真實(shí)情境搬箱子費(fèi)勁，探究滑動(dòng)時(shí)的摩擦力大小和滾動(dòng)時(shí)的摩擦力大小，通過(guò)搜集數(shù)據(jù)證明自己的猜測(cè)。如何搜集可靠、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖C據(jù)，學(xué)生可通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、探究合作等環(huán)節(jié)，親身經(jīng)歷探究過(guò)程，在不斷思維碰撞的過(guò)程中、探究實(shí)驗(yàn)中明白搜集可靠證據(jù)的意義。

一、教學(xué)分析

《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》是四年級(jí)上冊(cè)《運(yùn)動(dòng)和力》單元的第5課。本單元的第1課已為本課的探索情境做了鋪墊，第1課主要是研究多大的拉力能使重物運(yùn)動(dòng)起來(lái)，以及用更大的拉力后，重物運(yùn)動(dòng)的快慢會(huì)怎樣變化，本課將研究重點(diǎn)定位至剛好使物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)的拉力就相當(dāng)于最少要用多大的力，才能克服摩擦力讓小車動(dòng)起來(lái)。學(xué)生弄清楚這個(gè)知識(shí)點(diǎn)后，在后續(xù)的“利用墊圈個(gè)數(shù)表示測(cè)量摩擦力大小”的活動(dòng)中，才會(huì)有更好的實(shí)踐體驗(yàn)。

在四年級(jí)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)中，對(duì)“摩擦力”這個(gè)詞已經(jīng)比較熟悉，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)會(huì)受到摩擦力的現(xiàn)象也不陌生。但是，對(duì)摩擦力的概念以及如何知道摩擦力的大小、如何減小摩擦力等問(wèn)題還要進(jìn)行深入了解，因此本課將以此作為學(xué)習(xí)的起點(diǎn)。在動(dòng)手能力方面，墊圈掛法操作對(duì)四年級(jí)學(xué)生還是有一定難度，需要教師在前課以及實(shí)驗(yàn)前強(qiáng)調(diào)并演示，指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。同時(shí)，四年級(jí)的學(xué)生雖已養(yǎng)成了記錄習(xí)慣、實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，認(rèn)真傾聽他人發(fā)言還有待加強(qiáng)。

二、教學(xué)流程

（一）創(chuàng)設(shè)情境提出問(wèn)題

為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境，認(rèn)識(shí)到物體在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生并受到摩擦力。由真實(shí)情境搬箱子費(fèi)勁引出摩擦力的概念——摩擦發(fā)生在運(yùn)動(dòng)物體的接觸面之間，提出產(chǎn)生摩擦的兩個(gè)條件：①兩個(gè)物體相互運(yùn)動(dòng);②兩個(gè)物體接觸。由“摩擦”理解“摩擦力（運(yùn)動(dòng)的物體往往會(huì)受到一種阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫做摩擦力）”，學(xué)生會(huì)理解得更加透徹。

在理解摩擦力的概念后，聯(lián)系三年級(jí)下冊(cè)第一單元所學(xué)的物體的運(yùn)動(dòng)方式，分析箱子在地面上的運(yùn)動(dòng)方式——滑動(dòng)。再重回真實(shí)情境：同學(xué)在拖動(dòng)箱子時(shí)很費(fèi)勁，箱子在地面上滑動(dòng)時(shí)的摩擦力大小到底是多少呢？由此聚焦第一個(gè)探究問(wèn)題：滑動(dòng)的方式下物體受到的摩擦力大小。

（二）小組合作探究實(shí)驗(yàn)

出示實(shí)驗(yàn)材料：木板（帶滑輪）、系好繩子的小車（無(wú)輪子）、若干墊圈。學(xué)生通過(guò)本單元的第一節(jié)課《讓小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)》能夠知曉墊圈所產(chǎn)生的拉力能夠克服阻力，從而設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)測(cè)量摩擦力大小。這部分活動(dòng)是模擬真實(shí)情境中的搬箱子，以木板模擬地面，小車模擬重物，墊圈模擬拖動(dòng)重物的力，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生模擬搬運(yùn)重物來(lái)體驗(yàn)，并用墊圈個(gè)數(shù)表示摩擦力的大小。

1.探究滑動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式與摩擦力的關(guān)系

測(cè)量滑動(dòng)時(shí)的摩擦力大小時(shí)，要求學(xué)生根據(jù)出示的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

墊圈如何掛？觀察什么？記錄什么？在本單元第一節(jié)課《讓小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)》學(xué)生已知曉墊圈輕掛輕放，并且只能一個(gè)一個(gè)增加，一邊觀察小車是否滑動(dòng)，不能一次性增加多個(gè)墊圈，否則實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)不準(zhǔn)確。在向?qū)W生提問(wèn)墊圈掛到什么時(shí)候就不掛時(shí)，此問(wèn)題指向目標(biāo)中的“會(huì)用墊圈數(shù)表示摩擦力的大小”，有了本單元之前的課的鋪墊，部分學(xué)生能夠說(shuō)出墊圈數(shù)量代表摩擦力的大小，這也從另一層面認(rèn)識(shí)物體在木板上是會(huì)受到摩擦力的，因此阻礙了它從靜止到運(yùn)動(dòng)。其實(shí)，這是物體受到的靜摩擦力。這里學(xué)生從感知摩擦力上升到對(duì)摩擦力有了進(jìn)一步的理解和體驗(yàn)，但限于學(xué)生的認(rèn)知程度，在第一部分只是給出了動(dòng)摩擦力的定義。

實(shí)驗(yàn)表格中記錄墊圈數(shù)量涉及到三次實(shí)驗(yàn)取“平均值”，通過(guò)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)四年級(jí)的學(xué)生還未系統(tǒng)地學(xué)習(xí)“平均數(shù)”，故從三年級(jí)數(shù)據(jù)處理的三種方式——平均數(shù)、眾數(shù)、中位數(shù)中，選取“中位數(shù)”的處理方式。一來(lái)，三次實(shí)驗(yàn)不一定出現(xiàn)“眾數(shù)”;二來(lái)，取“平均數(shù)”難免出現(xiàn)小數(shù)，但墊圈數(shù)量為整數(shù)。取中位數(shù)的方法更加直截了當(dāng)。

實(shí)驗(yàn)完成后，引導(dǎo)學(xué)生思考：墊圈很少時(shí)，小車為什么不滑動(dòng)？有了前面第一節(jié)課《讓小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)》的知識(shí)鋪墊，學(xué)生能夠較容易聯(lián)想到墊圈重力所產(chǎn)生的拉力不能克服阻力，所以小車不動(dòng)。部分同學(xué)能夠明確指出這個(gè)阻力即為摩擦力。學(xué)生在此的想法是墊圈的拉力“小于”摩擦力。這里教師不給予否定、肯定學(xué)生的思路，但是要求學(xué)生以更加規(guī)范的用語(yǔ)去描述：小車要運(yùn)動(dòng)，墊圈所產(chǎn)生的拉力要克服摩擦力。

2.探究滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式與摩擦力的關(guān)系

第二個(gè)活動(dòng)是用簡(jiǎn)單工具改變物體的運(yùn)動(dòng)方式?；诖?，教學(xué)巧借了古人用滾木搬運(yùn)重物的場(chǎng)景，提示學(xué)生思考此種運(yùn)動(dòng)方式——滾動(dòng)，是如何滿足人類生產(chǎn)生活的需要。學(xué)生提出猜測(cè)，滾動(dòng)時(shí)可以減小摩擦力。但是猜測(cè)沒有證據(jù)支撐，所以我們用證據(jù)來(lái)說(shuō)話。

本探究實(shí)驗(yàn)操作步驟和第一個(gè)活動(dòng)的基本一致，在小車下添加兩根木棍，同樣要求學(xué)生一邊一個(gè)一個(gè)增加墊圈，一邊觀察小車是否開始運(yùn)動(dòng)，記錄恰好發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)的墊圈數(shù)。在對(duì)比滑動(dòng)時(shí)與滾動(dòng)時(shí)兩種運(yùn)動(dòng)方式下摩擦力大小時(shí)，學(xué)生能夠通過(guò)記錄的數(shù)據(jù)，分析出滾動(dòng)時(shí)的墊圈數(shù)量比滑動(dòng)時(shí)的墊圈數(shù)量少，代表著滾動(dòng)時(shí)的摩擦力比滑動(dòng)時(shí)的摩擦力要小，這也就意味著采用滾動(dòng)的方式拉動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的力要小一些，可以省力。

教科書提示學(xué)生思考滾木的優(yōu)缺點(diǎn)，所以我們重回古人使用滾木搬運(yùn)大石塊的情境，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)使用滾木的優(yōu)缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是可以省力，缺點(diǎn)是需要重復(fù)搬滾木，這也引導(dǎo)學(xué)生思考技術(shù)的改進(jìn)對(duì)滿足人們需求的影響。那什么樣的方法既可以省力，又能夠方便一些呢？順理成章的承接到第三個(gè)活動(dòng)——使用輪子。

3.探究“輪子”給人類帶來(lái)的好處

第三個(gè)探究活動(dòng)是給小車加上輪子，學(xué)生重復(fù)相同的操作。與前面情況相比，加上輪子后，所使用的墊圈數(shù)與使用滾木的相差不大，說(shuō)明可以省力;學(xué)生還觀察到，輪子可以持續(xù)不斷的滾動(dòng)，使用更加方便。在此要進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生從技術(shù)與工程的角度去思考，技術(shù)的不斷改進(jìn)能否滿足人類生產(chǎn)生活的需要。由此，承接到下一活動(dòng)——生活中需要增大摩擦與減小摩擦的例子。

（三）擴(kuò)展視野聯(lián)系生活

輪子的發(fā)明將物體運(yùn)動(dòng)改變?yōu)闈L動(dòng)，這是人類技術(shù)的一個(gè)偉大進(jìn)步，有了輪子，我們就發(fā)明了自行車、汽車、火車等。從滑動(dòng)到滾動(dòng)，從滾動(dòng)到使用輪子，摩擦力減小，我們的出行速度更加快捷。如果還想要交通工具的摩擦力減小，人類發(fā)明了氣墊船與磁懸浮列車，比普通的船與火車速度快很多。如果想要磁懸浮列車停下來(lái)，需要?jiǎng)x車，剎車是需要增大摩擦的。從此處讓學(xué)生知道，生活之中不是一味的減小摩擦，有的地方是需要增大摩擦，并讓學(xué)生舉例哪些地方是增大摩擦。

在學(xué)生知曉生活中根據(jù)人們不同的需求需要增大或減小摩擦的基礎(chǔ)上，教師出示既有增大摩擦，又有減小摩擦的物品——自行車，讓學(xué)生指出哪些地方增大或減小摩擦，并說(shuō)明理由，進(jìn)一步加深“人類可以不斷改進(jìn)技術(shù)來(lái)滿足增大或減小摩擦力的需求”的理解。

三、教學(xué)評(píng)析

科學(xué)課應(yīng)當(dāng)充分體現(xiàn)“探究”，注重學(xué)生證據(jù)意識(shí)、科學(xué)思維的培養(yǎng)。通過(guò)將本堂課的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行“編碼”，在創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境下，讓學(xué)生親身經(jīng)歷搜集證據(jù)的過(guò)程，并思考證據(jù)是否嚴(yán)謹(jǐn)、可靠。

（一）巧用情境 解決真實(shí)問(wèn)題

問(wèn)題情境要求教師在一定科學(xué)教學(xué)目標(biāo)的引導(dǎo)下，以問(wèn)題為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，將學(xué)生帶入真實(shí)情境，促使學(xué)生思考，開展科學(xué)探究。真實(shí)的問(wèn)題情境貼近學(xué)生的學(xué)習(xí)生活，學(xué)習(xí)情境的本質(zhì)是生動(dòng)的生活事件，包含與教學(xué)內(nèi)容相應(yīng)的、具有內(nèi)在聯(lián)系的問(wèn)題，所以學(xué)習(xí)情境是問(wèn)題，但不是知識(shí)本身。學(xué)習(xí)要讓學(xué)生重回情境進(jìn)入發(fā)生狀態(tài)。如在本課中由真實(shí)情境搬箱子費(fèi)勁，指向如何搬箱子不費(fèi)勁，通過(guò)比較滑動(dòng)摩擦與滾動(dòng)摩擦，重回搬箱子的情境，真實(shí)體驗(yàn)滾動(dòng)時(shí)的摩擦比滑動(dòng)時(shí)的摩擦小。

科學(xué)講究思維，杜威在《我們?cè)鯓铀季S》中提出：思維最主要的一個(gè)功能就是在新情境中解答問(wèn)題，排除疑慮，整個(gè)思維的過(guò)程其實(shí)就是梳理、分析和解決問(wèn)題的過(guò)程。換句話說(shuō)，就是人的思維始于疑問(wèn)。運(yùn)用情境，可以促進(jìn)學(xué)生思維訓(xùn)練與應(yīng)用。在《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》一課中，學(xué)生的思維始于“如何搬運(yùn)箱子不費(fèi)勁”，此后圍繞這一問(wèn)題進(jìn)行探究解決，由此調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛能，主動(dòng)靈活地建構(gòu)知識(shí)，在掌握科學(xué)概念的同時(shí)，還能掌握思考的方法。

教學(xué)情境重在“引”，通過(guò)情境設(shè)計(jì)將學(xué)生引入學(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)。在《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》一課中，開課創(chuàng)設(shè)了指向問(wèn)題的真實(shí)情境——搬箱子。從學(xué)生生活中熟悉的搬箱子費(fèi)勁入手，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)理解摩擦力的概念，體會(huì)阻礙物體運(yùn)動(dòng)的摩擦力。第二教師給予學(xué)生更多學(xué)用結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)列舉生活中需要增大摩擦的例子，加深“人類對(duì)技術(shù)的改進(jìn)是為了滿足人類的不同需求”;并且學(xué)生通過(guò)尋找自行車增大或減小摩擦的地方，思考增大或減小摩擦的原因，解決與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的關(guān)聯(lián)，體現(xiàn)科學(xué)的學(xué)科價(jià)值。

（二）尋找數(shù)據(jù) 培養(yǎng)證據(jù)意識(shí)

在尋找怎樣搬運(yùn)重物更加省力時(shí)，學(xué)生聯(lián)系古人搬運(yùn)大石頭的場(chǎng)景，推測(cè)使用滾木會(huì)減小摩擦力，但是科學(xué)講究證據(jù)。所以，師生圍繞“滑動(dòng)方式下摩擦力小，滾動(dòng)方式下摩擦力大”的推測(cè)尋找證據(jù)。怎樣讓證據(jù)更可靠，要從實(shí)驗(yàn)材料及方法入手，盡量排除一切可能干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素、如接觸面的粗糙程度、墊圈大小、墊圈掛法、小車擺放位置等，至于如何去排除這些因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，教師要引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)材料入手，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)探究既要培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、質(zhì)疑與求實(shí)精神，又要培養(yǎng)證據(jù)意識(shí)與設(shè)計(jì)控制變量的本質(zhì)。

證據(jù)意識(shí)是立身之本，作為獲得證據(jù)的過(guò)程，不是老師直接告知，而是通過(guò)做實(shí)驗(yàn)獲得。證據(jù)，必須嚴(yán)謹(jǐn)，能夠經(jīng)得起反復(fù)驗(yàn)證。而在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為什么要這么做去獲得數(shù)據(jù)，是需要老師引導(dǎo)學(xué)生去思考的。如在探究小車為何要擺在小框內(nèi)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考此種做法是為了“排除小車位置不正而帶來(lái)的其他摩擦力”;墊圈為何要要輕掛輕放，是為了“排除實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范使得墊圈數(shù)量不準(zhǔn)確”。

（三）結(jié)構(gòu)組織 提升科學(xué)思維

人的工作記憶只有5-9個(gè)板塊，但是在《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》這節(jié)課中，四維目標(biāo)共10個(gè)。如何在一節(jié)課當(dāng)中，讓學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)，這就牽扯到“組塊化”?！敖M塊化”是將項(xiàng)目組織成熟悉的、有意義的單元，其實(shí)，老師在不斷修改教學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，就是在不斷地進(jìn)行編碼，將本節(jié)課所涉及的目標(biāo)編碼到一個(gè)板塊當(dāng)中，促使學(xué)生能夠在理解概念的基礎(chǔ)上，形成科學(xué)概念體系架構(gòu)，鍛煉科學(xué)思維。

另外，“組塊化”與學(xué)生的習(xí)得情境息息相關(guān)。學(xué)習(xí)的遷移和保持是教學(xué)的重要目的之一。從習(xí)得情境遷移到其他情境，“組塊化”過(guò)程顯得尤為重要。如果“組塊化”成功，代表著復(fù)雜的認(rèn)知過(guò)程發(fā)展形成，它們不僅會(huì)長(zhǎng)期保留在記憶中，還會(huì)幫助理解復(fù)雜程度較低的教學(xué)目標(biāo)。科學(xué)學(xué)習(xí)不限時(shí)間空間，常從課堂延伸至課外，科學(xué)概念通過(guò)教師編碼使得其“組塊化”，學(xué)生將會(huì)擁有更加充分的思考空間，更加科學(xué)的思考方式，便于學(xué)生遷移運(yùn)用，解決生活中真實(shí)存在的問(wèn)題。

（四）探索求知 堅(jiān)持求真精神

在探索知識(shí)時(shí)，要本著求真的原則，求的是真知識(shí)，通過(guò)科學(xué)方法的驗(yàn)證，去偽存真。

在探究滑動(dòng)時(shí)的摩擦力大小與滾動(dòng)時(shí)的摩擦力大小時(shí)，從班級(jí)記錄表顯示來(lái)看，每個(gè)小組都存在微小的差異，這是不可避免的。有的學(xué)生在看到其他小組測(cè)出來(lái)的墊圈數(shù)大多偏向“1”時(shí)，會(huì)跟風(fēng)修改數(shù)據(jù)，認(rèn)為其他小組的墊圈數(shù)都是“1”，而自己小組的墊圈數(shù)為“2”，肯定不對(duì)。教師此時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)是經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的，而不是隨心所欲地修改數(shù)據(jù)、建構(gòu)理論與概念?？茖W(xué)研究要以實(shí)際出發(fā)，面對(duì)客觀事實(shí)，不唯書，不唯上，只唯實(shí)。堅(jiān)持實(shí)事求是的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，追求真理。

（張小迪，四川成都人，碩士，吉林省成都高新區(qū)尚陽(yáng)小學(xué)科學(xué)教師，研究方向：科學(xué)與技術(shù)教育。）

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