基于核心素養(yǎng)的初中物理教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“科學(xué)探究：摩擦力”為例

文| 魏 霞

物理是研究物質(zhì)、運(yùn)動規(guī)律、相互作用的自然學(xué)科。進(jìn)入新時(shí)期，初中物理教學(xué)被賦予了新的使命，在關(guān)注學(xué)生物理成績提升的同時(shí)，還需關(guān)注學(xué)生在物理學(xué)科素養(yǎng)方面的發(fā)展情況，培養(yǎng)學(xué)生的終身發(fā)展能力、社會適應(yīng)能力等，從而推動學(xué)生的健康發(fā)展。文章結(jié)合“科學(xué)探究：摩擦力”一節(jié)，進(jìn)行基于核心素養(yǎng)的初中物理教學(xué)設(shè)計(jì)，以此來為學(xué)生創(chuàng)造更加良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，深化學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)感知，使其在物理學(xué)習(xí)進(jìn)程中有更多收獲。

一、教材分析

摩擦力是力學(xué)中三種重要性質(zhì)的力之一，亦是學(xué)生學(xué)習(xí)中感覺最困難的一個(gè)知識點(diǎn)，“科學(xué)探究：摩擦力”一節(jié)的難點(diǎn)在于摩擦力分析，研究重點(diǎn)在滑動摩擦力，要求學(xué)生會計(jì)算其大小、判斷其方向。教學(xué)中從產(chǎn)生的條件、影響摩擦力大小的因素、摩擦力的方向及其計(jì)算來理解認(rèn)識兩種摩擦力的異同，通過探究實(shí)驗(yàn)加深鞏固，教材從生活中的摩擦現(xiàn)象引入，以探究靜摩擦力和滑動摩擦力與哪些因素有關(guān)為主線，安排了學(xué)生猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)探究、合作交流等教學(xué)過程，通過本節(jié)的學(xué)習(xí)將更加深入地理解摩擦力的產(chǎn)生條件、大小和方向，為以后能對物體進(jìn)行正確的受力分析奠定基礎(chǔ)。

二、學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)“科學(xué)探究：摩擦力”章節(jié)之前，學(xué)生已經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)了彈力、重力、二力平衡等理論知識，能獨(dú)立應(yīng)用彈簧測力計(jì)等開展力的測量實(shí)驗(yàn)。基于此，教師組織學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)、常見事例探索摩擦力，可引導(dǎo)學(xué)生從日常生活中一些細(xì)節(jié)入手加以探究，如“走路時(shí)，鞋與地面之間的摩擦”“手握筷子時(shí)的摩擦”“爬樹時(shí)，人與樹之間的摩擦”“剎車時(shí)，車輪胎與地面間的摩擦”等，從學(xué)生日常生活入手，讓學(xué)生更具代入感，豐富學(xué)生對摩擦現(xiàn)象的感性認(rèn)識，但因教師未對其進(jìn)行理性分析，很多學(xué)生對摩擦力分類、影響因素等存在較多疑問。在明確學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上，筆者進(jìn)行“科學(xué)探究：摩擦力”的物理教學(xué)設(shè)計(jì)。

三、教學(xué)目標(biāo)

從物理核心素養(yǎng)出發(fā)，確定該章節(jié)的物理教學(xué)目標(biāo)：

1.形成正確的物理觀念：在本章節(jié)學(xué)習(xí)后，能經(jīng)親身體驗(yàn)、日?，F(xiàn)象觀察等，感知、發(fā)現(xiàn)摩擦現(xiàn)象；了解影響滑動摩擦力大小的關(guān)鍵因素；能從實(shí)際生活出發(fā)，舉例闡釋造成摩擦力減小或者增大的具體原因、方法等。

2.具備科學(xué)思維：在本章節(jié)學(xué)習(xí)后，能獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的搜集、整理，提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)因素，對其加以綜合分析、質(zhì)疑創(chuàng)新，關(guān)注細(xì)節(jié)部分，得出可靠、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并在此過程中逐步形成科學(xué)思維，繼而快速地解決相關(guān)物理問題。

3.提升科學(xué)探究能力：在組織“科學(xué)探究：摩擦力”教學(xué)活動中，發(fā)揮學(xué)生在其中的關(guān)鍵作用，使其在提出問題、細(xì)化問題、尋找證據(jù)、討論交流、解釋現(xiàn)象的一系列的科學(xué)探究進(jìn)程中，體會變量控制的思維方法，進(jìn)而提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)搜集、實(shí)驗(yàn)信息處理等方面的能力。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：在本章節(jié)學(xué)習(xí)中，能舉例分析減小有害摩擦、增大有益摩擦物理現(xiàn)象，認(rèn)識到科學(xué)技術(shù)對日常生活、社會發(fā)展帶來的各種影響，讓學(xué)生初步具備靈活應(yīng)用物理知識造福社會的意識，并在討論交流中提升語言表達(dá)能力、信息交流能力等。

四、教學(xué)準(zhǔn)備

一塊棉布、一條毛巾、一塊長木板、一個(gè)長方體木板、四個(gè)鉤碼、一個(gè)彈簧測力計(jì)、課件。

五、教學(xué)過程

因?yàn)椤翱茖W(xué)探究：摩擦力”章節(jié)對學(xué)生來說具有一定難度，所以教師通過創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境來深化學(xué)生的學(xué)習(xí)感受，適當(dāng)拓展教學(xué)內(nèi)容，開闊學(xué)生視野，關(guān)注以下要點(diǎn)。

（一）創(chuàng)設(shè)情境，深化摩擦力感受

教師通過創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生在具體的情境中感受摩擦力的產(chǎn)生、增強(qiáng)、減弱過程，形成對其更加直觀的感受與理解。

教師可預(yù)設(shè)教學(xué)流程，先留出5 分鐘用于學(xué)生閱讀“科學(xué)探究：摩擦力”相關(guān)概念性知識，包括“摩擦力的方向”“摩擦力的分類”“增大有利摩擦的方法”“摩擦力的計(jì)算公式”等，以此來形成對摩擦力的初步印象，為后續(xù)探究活動做好準(zhǔn)備。

情境一：教師可從學(xué)生日常生活入手，創(chuàng)設(shè)情境，提出問題：“如何抓住一條泥鰍？”讓學(xué)生嘗試在教師提供的設(shè)備中找到實(shí)物、現(xiàn)場操作，能達(dá)到更好的效果，為學(xué)生提供工具：帶螺紋的鉗夾、筷子、鑷子、膠手套、面粉等。教師以問題引出后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容，將學(xué)生帶到具體的情境中：“你會怎么做？哪些工具能幫到你？為何要做這種選擇？”

情境二：教師應(yīng)總結(jié)學(xué)生給出的生活實(shí)例，如“在搬運(yùn)重物時(shí)，在底下墊上一截圓木”“鐵鎖經(jīng)久不用，滴入潤滑油后馬上能打開”“溜冰時(shí)必須穿上專用溜冰鞋”“東北冬季開車時(shí)為輪胎裝上防滑鏈”等，讓學(xué)生思考其中的具體原因。

引發(fā)思考：為培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，教師可引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)給出具體的抓泥鰍方案，并討論各類方案的有效性，總結(jié)其中關(guān)于摩擦力的理論知識，后續(xù)讓學(xué)生想一想：“生活中還有哪些關(guān)于摩擦力的現(xiàn)象？”

（設(shè)計(jì)意圖：教師通過創(chuàng)設(shè)生活化情境，激發(fā)學(xué)生的參與興趣，使其能迅速帶到物理學(xué)習(xí)氛圍中，表現(xiàn)出對摩擦力學(xué)習(xí)較高的興趣，以此來提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。）

（二）組織實(shí)踐活動，感知摩擦現(xiàn)象

如果教師單單依靠情境教學(xué)法，一些思維能力較弱的學(xué)生可能難以產(chǎn)生比較真實(shí)的感受。故而，教師應(yīng)組織實(shí)踐活動，讓更多的學(xué)生加入其中，實(shí)際感知摩擦現(xiàn)象，具體包括以下兩種活動。

1.手掌摩擦桌面活動。這種活動相對比較簡單、容易實(shí)現(xiàn)，教師可準(zhǔn)備桌子、紙張、橡皮等各種工具，讓學(xué)生舉手參與實(shí)驗(yàn)，上臺演示，用手掌壓在桌面上嘗試左右、上下滑動，并在此過程中解說桌面對手掌產(chǎn)生的阻礙作用；用橡皮涂改紙上的錯(cuò)誤之處，感受紙張對橡皮產(chǎn)生的阻礙作用；在走路時(shí)，用腳壓在地面上前后滑動，感受地面對腳產(chǎn)生的阻礙作用。在學(xué)生做完以上活動后，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：“以上現(xiàn)象中有什么共同點(diǎn)？是什么原因產(chǎn)生的阻礙作用？”以此引申出“滑動摩擦”“滑動摩擦力”的具體概念，還可再結(jié)合教材知識對其進(jìn)行解析，為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

2.毛刷滑動演示實(shí)驗(yàn)。首先明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模骸翱偨Y(jié)滑動摩擦力的具體方向”，依然是教師先演示操作方法：保持紙板不動，操控刷子向左運(yùn)動，可觀察到刷毛向右彎曲。基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出問題：“相對紙板，刷子向哪個(gè)方向運(yùn)動？”“相對地面，刷子向哪個(gè)方向運(yùn)動？”“刷毛向哪個(gè)方向彎曲？為什么？”以此來得出以下結(jié)論：“刷子所受滑動摩擦力的方向與紙板運(yùn)動的方向相反?！边M(jìn)行第二次操作：“保持刷子不動，操控紙板向左運(yùn)動，觀察到刷毛向右彎曲?！痹俅翁岢鲆陨蠁栴}，得出的結(jié)論相同。

（設(shè)計(jì)意圖：教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對以上活動實(shí)驗(yàn)加以總結(jié)，如滑動摩擦力產(chǎn)生阻礙作用，而力的方向與接觸物體方向相反，以此來形成對滑動摩擦力正確的認(rèn)知。）

（三）實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，拓寬摩擦力研究空間

問題導(dǎo)學(xué)：以相關(guān)問題引出實(shí)驗(yàn)過程，教師應(yīng)注意問題的難度，既不能過難也不能過于簡單，讓學(xué)生能通過探索得出答案，如“滑動摩擦力大小與什么因素有關(guān)？”，如有的學(xué)生提出“滑動摩擦力與接觸面粗糙程度有關(guān)”；有的學(xué)生提出“可能與接觸面積有關(guān)”；有的學(xué)生提出“可能與物體滑動速度有關(guān)”；有的學(xué)生提出“可能與壓力有關(guān)”……教師應(yīng)鼓勵學(xué)生基于猜想，設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)、制訂探究計(jì)劃。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：通過控制變量法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，總結(jié)學(xué)生的猜想因素，加以分析、匯總。提供實(shí)驗(yàn)器材，包括長木板、長方體木塊、四個(gè)鉤碼、一個(gè)彈簧測力計(jì)等，以小組分工合作的形式展開實(shí)驗(yàn)，具體方案流程：首先，探究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度之間的關(guān)系，保持其他因素不變，只改變接觸面的粗糙程度，可通過在木板或者長方體木塊上增加劃痕的方式來改變接觸面粗糙程度。其次，探究滑動摩擦力與接觸面積之間的關(guān)系，保持其他因素不變，只改變接觸面積，可將長木板分成兩半或者靈活操控長木板的一半來接觸長方體木塊來實(shí)現(xiàn)。再次，探究滑動摩擦力與滑動速度之間的關(guān)系，保持其他因素不變，只改變滑動速度，可操控長方體木塊加速或減速。最后，探究滑動摩擦力與壓力之間的關(guān)系，保持其他因素不變，只改變壓力，可通過改變校車上的鉤碼數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)操作：教師先演示具體操作：雙手操控木板在長木板上做直線運(yùn)動，按照二力平衡原則，測量滑動摩擦力值。后續(xù)教師再讓學(xué)生在獨(dú)立操作，并在實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)程中可鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，如有學(xué)生提出：“測力計(jì)示數(shù)波動，難以讀出準(zhǔn)確讀數(shù)？”“在拉長方體木塊時(shí)，容易偏離測力計(jì)中心軸線，造成測數(shù)不準(zhǔn)。”“在操控木塊運(yùn)動時(shí)，難以保持勻速直線運(yùn)動。”教師引導(dǎo)學(xué)生思考上文中提到的毛刷實(shí)驗(yàn)，提出“固定木塊，拉動木板是否可行？”的問題，其后演示具體實(shí)驗(yàn)過程：豎直懸掛彈簧測力計(jì)，減少外界干擾，提升讀數(shù)的準(zhǔn)確度；固定滑輪，操控細(xì)線繞過定滑輪，兩端分別連接木板、彈簧測力計(jì)掛鉤，以定滑輪來改變力的方向，并可直接調(diào)節(jié)定滑輪的高度來保持小車運(yùn)動方向、拉力水平；為避免木板滑移，在木板下方墊上紙板，拉動紙板，形成滑動摩擦力。教師讓學(xué)生在操作中具備發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與操作意識。

分組實(shí)驗(yàn)、交流展示：教師要求學(xué)生自由分為若干個(gè)3~4 人的小組，以小組的形式按照上述實(shí)驗(yàn)方法完成實(shí)驗(yàn)探究，確保更多的學(xué)生參與其中，分工合作，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再以小組為單位推舉一名代表，輪流上臺演示實(shí)驗(yàn)操作、給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致的小組可質(zhì)疑，最后教師再進(jìn)行總結(jié)，形成一套完成的實(shí)驗(yàn)探究機(jī)制，讓學(xué)生在辨析、思考的進(jìn)程中加深對摩擦力的理解、掌握與靈活應(yīng)用能力。

（四）延伸課堂，鞏固知識體系

為進(jìn)行摩擦力相關(guān)知識的查漏補(bǔ)缺，進(jìn)一步鞏固學(xué)生的知識體系，教師可延伸知識，具體包括以下兩種。

布置課堂作業(yè)：隨機(jī)提出關(guān)于摩擦力的相關(guān)問題，讓學(xué)生舉手回答，如“怎樣避免快速剎車時(shí)跌倒？”“擰不開瓶蓋時(shí)怎么辦？”“怎樣在生活中更好地應(yīng)用摩擦力？”以此來加深物理知識學(xué)習(xí)與生活之間的關(guān)聯(lián)，以物理知識解釋生活現(xiàn)象、解決生活問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感。注意從學(xué)情出發(fā)，控制課堂作業(yè)的難度，如此才能讓學(xué)生更加積極地參與其中，以此來創(chuàng)造積極的教學(xué)環(huán)境，拉近師生之間的關(guān)系，讓師生在同一個(gè)平臺上進(jìn)行有效的溝通，提升教學(xué)實(shí)效。

布置實(shí)踐作業(yè)：可布置長期探究性作業(yè)，如“靜止摩擦力與滑動摩擦力有什么區(qū)別，請結(jié)合生活中的小案例來給出答案。”“如果我們生活中的摩擦力消失，會發(fā)生什么現(xiàn)象？”這種探究型的實(shí)驗(yàn)作業(yè)，可有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，使其能注意到日常生活中的物理現(xiàn)象，并嘗試與物理知識結(jié)合，以此達(dá)到以生活經(jīng)驗(yàn)解決物理問題、以物理理論知識解決生活問題的目的，讓學(xué)生的生活能真正與物理相結(jié)合，對提升學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)有著積極的意義。

六、結(jié)語

結(jié)合“科學(xué)探究：摩擦力”進(jìn)行初中物理教學(xué)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，深化學(xué)生對學(xué)科知識的認(rèn)知、了解，對降低學(xué)生物理學(xué)習(xí)難度、提升物理學(xué)習(xí)效果有著較大的幫助，關(guān)鍵在于拓寬學(xué)生的物理學(xué)習(xí)思路，使其不再拘泥于教材中給出的物理學(xué)習(xí)方法，讓更多的學(xué)生樂于嘗試不同的方法，進(jìn)一步鞏固物理知識、技能體系，對后續(xù)的物理學(xué)習(xí)也有較大的幫助。