指向核心素養(yǎng)的初中物理多維鏈接教學(xué)實(shí)踐①
——以“摩擦力”教學(xué)為例

莊益君

(江蘇省江陰市禮延實(shí)驗(yàn)學(xué)校,江蘇 無(wú)錫 214432)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》注重培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),重視物理課程的基礎(chǔ)性、實(shí)踐性與發(fā)展性,凸顯物理概念和規(guī)律與實(shí)驗(yàn)探究的聯(lián)系,體現(xiàn)物理課程的特點(diǎn)及育人功能。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)(Project Based Learning,縮寫為PBL)是以項(xiàng)目為核心開展的學(xué)習(xí)活動(dòng),基于真實(shí)情境、問(wèn)題、任務(wù)、項(xiàng)目進(jìn)行學(xué)習(xí),可借助Burke提出“6E”的教學(xué)法:引入、探究、解釋、工程、豐富、評(píng)價(jià),解決來(lái)自真實(shí)情境的復(fù)雜問(wèn)題,從而指向核心素養(yǎng)、發(fā)展高階思維、促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

筆者在2022年10月的“江蘇省新時(shí)空·名師空中課堂”執(zhí)教時(shí)進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐,教學(xué)內(nèi)容為蘇科版初中物理八年級(jí)下冊(cè)第八章第三節(jié)“摩擦力”,基于項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)探究,實(shí)現(xiàn)多維鏈接,教學(xué)設(shè)計(jì)如圖1。

圖1

1 與課標(biāo)鏈接,引入項(xiàng)目學(xué)習(xí)靶向目標(biāo)

本節(jié)課力求踐行“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”的課程理念,確定了以下教學(xué)目標(biāo):通過(guò)常見(jiàn)事例了解摩擦力;通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,得出物理規(guī)律;會(huì)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量滑動(dòng)摩擦力的大小;探究并了解滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān);運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決增大有益摩擦和減小有害摩擦的具體問(wèn)題;在體驗(yàn)與實(shí)踐中初步形成運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念,并能運(yùn)用這種觀念解釋生活現(xiàn)象。

2 與課時(shí)鏈接,創(chuàng)設(shè)微項(xiàng)目解釋學(xué)習(xí)內(nèi)容

與課時(shí)鏈接,基于微項(xiàng)目的學(xué)習(xí)可以切實(shí)解釋學(xué)習(xí)內(nèi)容。在基于課時(shí)的“微項(xiàng)目”實(shí)施時(shí),要做到以下3個(gè)聚焦。

2.1 聚焦選題

本課的探究主題是“摩擦力”,核心內(nèi)容是探究滑動(dòng)摩擦力的影響因素。教學(xué)中選擇的第一個(gè)微項(xiàng)目是讓學(xué)生組成男女兩隊(duì)進(jìn)行趣味拔河比賽。在這個(gè)以贏得比賽為目標(biāo)的游戲中,學(xué)生積極參與活動(dòng),為“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素”實(shí)驗(yàn)做好鋪墊,如猜想滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力、接觸面的粗糙程度、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度等因素有關(guān),都在比賽中進(jìn)行一一滲透。教學(xué)中,選擇的第二個(gè)微項(xiàng)目是負(fù)重運(yùn)輸賽,為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中測(cè)量滑動(dòng)摩擦力的方法教學(xué)做好了鋪墊。

2.2 聚焦指向

物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任,這些都需在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中得到培養(yǎng)。

在趣味拔河比賽中,以“玩”引入,以“做”深入,以“思”介入。在首戰(zhàn)中,男生選用四輪小推車助陣,輸了比賽(圖2)。學(xué)生在哄堂大笑之后,通過(guò)鮮明對(duì)比,引發(fā)了思考:要贏得比賽,就要受到較大的摩擦力。再戰(zhàn),男生甩掉推車,與女生站在同樣的地面上,卻又因手拉的一端桿上被裁判悄悄涂了洗手液,再度敗北。在此情境下,教師適當(dāng)引導(dǎo),學(xué)生就會(huì)對(duì)摩擦力有所感悟。

圖2

2.3 聚焦思維

在負(fù)重運(yùn)輸賽中,男、女兩隊(duì)同時(shí)拉動(dòng)兩個(gè)外表相同的沙箱,看誰(shuí)先把沙箱拉到終點(diǎn)。這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)看似只是簡(jiǎn)單的趣味比賽,其實(shí)隱藏著思維的聚焦。在用繩子拉沙箱的實(shí)驗(yàn)中測(cè)量滑動(dòng)摩擦力,為學(xué)生探究滑動(dòng)摩擦力的影響因素提供方法支持;在如何贏得比賽的討論環(huán)節(jié),引發(fā)學(xué)生思考并聯(lián)想到減小摩擦力的方法,為實(shí)驗(yàn)探究做好鋪墊。

3 與實(shí)驗(yàn)鏈接,實(shí)施科學(xué)探究

科學(xué)探究的重要方式之一是實(shí)驗(yàn)探究,項(xiàng)目學(xué)習(xí)旨在培養(yǎng)學(xué)生基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問(wèn)題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋、針對(duì)科學(xué)探究過(guò)程進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力。學(xué)生經(jīng)過(guò)兩個(gè)比賽項(xiàng)目之后,再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究就水到渠成。

3.1 學(xué)生猜想

比賽的體驗(yàn)為學(xué)生的猜想做好了鋪墊,他們猜想滑動(dòng)摩擦力的大小可能與壓力的大小、接觸面粗糙程度、接觸面積、運(yùn)動(dòng)速度等有關(guān)。

3.2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

(1) 如何測(cè)量滑動(dòng)摩擦力的大小?

剛才我們是通過(guò)繩子的拉力來(lái)判斷摩擦力的大小,有沒(méi)有更精確的儀器可用于測(cè)量呢?斜著拉時(shí),拉力與摩擦力大小相等嗎?引出課本“信息快遞”中提供的方法:將物體置于水平桌面上,用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉動(dòng),使其做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于物體所受滑動(dòng)摩擦力的大小。

(2) 如何改變各因素?

經(jīng)過(guò)微項(xiàng)目的鋪墊,學(xué)生能輕松完成實(shí)驗(yàn)探究,在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中正確運(yùn)用控制變量法。

3.3 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

除了教材上的常規(guī)實(shí)驗(yàn)器材外,為了體現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的豐富性,還給學(xué)生提供了橡皮筋等,讓學(xué)生利用隨手可得的書和筆作為實(shí)驗(yàn)器材,從另外一個(gè)角度完成探究,進(jìn)一步探究滾動(dòng)摩擦與滑動(dòng)摩擦的關(guān)系。

4 與資源鏈接,打破項(xiàng)目學(xué)習(xí)的時(shí)空壁壘

與資源鏈接,多方開發(fā)實(shí)驗(yàn)資源,針對(duì)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,運(yùn)用自制教具拓展項(xiàng)目學(xué)習(xí)的空間,引導(dǎo)學(xué)生利用生活器材,深入探究。

4.1 利用自制教具突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)

在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中師生發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)突出的困難:(1) 勻速拉動(dòng)較難實(shí)現(xiàn);(2) 彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不夠穩(wěn)定。針對(duì)以上困難,筆者嘗試自制教具,借助力傳感器、皮帶輪和電動(dòng)機(jī)的組合(圖3),加入工程設(shè)計(jì)元素,解決以上難點(diǎn)。改變壓力、速度、接觸面積,觀察摩擦力的變化。

圖3

4.2 利用生活器材,拓展項(xiàng)目研究

教師布置研究項(xiàng)目,要求學(xué)生利用生活器材,深化對(duì)摩擦力的探究,并錄制實(shí)驗(yàn)視頻。有學(xué)生用橡皮筋勻速拉動(dòng)書本,增加書的本數(shù),改變書與桌子接觸面處的粗糙程度,探究滑動(dòng)摩擦力的大小與正壓力的大小、接觸面粗糙程度的關(guān)系;在書本的下面墊幾支鉛筆,發(fā)現(xiàn)在相同條件下用滾動(dòng)代替滑動(dòng)可以減小摩擦。

5 與評(píng)價(jià)鏈接,達(dá)成項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)

本課的評(píng)價(jià)遵循“目標(biāo)—學(xué)習(xí)—評(píng)價(jià)—改進(jìn)”的路徑。基于探究、應(yīng)用摩擦力的學(xué)習(xí)目標(biāo),緊扣整堂課的學(xué)習(xí)內(nèi)容,學(xué)生在新課結(jié)束后對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)進(jìn)行多元評(píng)價(jià),并提出改進(jìn)意見(jiàn)。

生1:在拔河比賽中,男同學(xué)輸?shù)煤茉?原因是他手拉的一端桿上被涂上了洗手液。如果涂上鎂粉,再穿上新鞋,增大接觸面的粗糙程度,他就能贏得比賽。

生2:在書本下墊幾支鉛筆的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),與古人運(yùn)輸木材相似,以滾動(dòng)代替滑動(dòng),可以減小摩擦。

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)中引入“云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”,利用視頻觀察、評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成情況。學(xué)生在做分組實(shí)驗(yàn)時(shí),可以利用“云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”的攝像和大數(shù)據(jù)傳輸功能,將分組實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)場(chǎng)景呈現(xiàn)到教室的主屏幕上(圖4),為現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)提供了有效的資源平臺(tái)。

圖4

6 結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目學(xué)習(xí)將綜合性實(shí)踐活動(dòng)引入到初中物理教學(xué)中,實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科融合學(xué)習(xí),符合課程改革理念,這種學(xué)習(xí)方式的效能可以利用表現(xiàn)性評(píng)價(jià)、學(xué)業(yè)測(cè)試提供佐證。項(xiàng)目學(xué)習(xí)使學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生,切實(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的核心素養(yǎng)。