研究性學(xué)習(xí)視域下的初中物理教學(xué)

摘 要：研究性學(xué)習(xí)是學(xué)生基于學(xué)習(xí)資源所開展的和科學(xué)家進行科學(xué)研究類似的探究式學(xué)習(xí)活動。在初中物理課堂中，教師可發(fā)現(xiàn)基于研究性學(xué)習(xí)實施教學(xué)。教師創(chuàng)設(shè)情境、提出問題，引導(dǎo)學(xué)生自主研究相關(guān)問題，建構(gòu)抽象概念，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。研究性學(xué)習(xí)真正確立了學(xué)生的主體地位，有利于提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。本文以

蘇科版初中物理八年級下冊中“摩擦力”一節(jié)的教學(xué)為例，探討了研究性學(xué)習(xí)視域下的初中物理教學(xué)。

關(guān)鍵詞：初中物理；研究性學(xué)習(xí)；摩擦力

建構(gòu)主義的認知學(xué)習(xí)理論認為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者對知識意義的自主建構(gòu)過程，學(xué)習(xí)者以自己原有的知識和經(jīng)驗為基礎(chǔ)，對新信息重新認知和編碼，從而獲得對知識意義的理解。［1］研究性學(xué)習(xí)是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生利用各種學(xué)習(xí)資源，實施合作探究，尋求事物內(nèi)在規(guī)律的活動形式。［2］研究性學(xué)習(xí)真正確立了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，滿足學(xué)生對自主建構(gòu)的需求，并能將教師的主導(dǎo)作用發(fā)揮出來。在研究性學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生經(jīng)歷了知識的形成過程，更容易對物理思想方法形成深刻的認識；研究性學(xué)習(xí)有利于學(xué)生將探究獲得的物理知識用來解決實際問題，起到學(xué)以致用的效果。因此，研究性學(xué)習(xí)十分有利于發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)?！澳Σ亮Α笔浅踔形锢碇蟹浅Ｖ匾囊还?jié)，在傳統(tǒng)講授式教學(xué)模式下，學(xué)生在學(xué)習(xí)摩擦力時會出現(xiàn)許多困惑。在教學(xué)過程中，教師若應(yīng)用研究性學(xué)習(xí)方式，則可有效地解決這些問題，促進教學(xué)效率的提升。

1 感受摩擦力

研究性學(xué)習(xí)并非空中樓閣，而是在肯定學(xué)生具有前認知基礎(chǔ)上所實施的探究學(xué)習(xí)活動。正確的前認知對學(xué)習(xí)有促進作用，錯誤的前認知對學(xué)習(xí)有阻礙作用。在教學(xué)時，教師借助學(xué)生所熟悉的各種生活實例，引導(dǎo)學(xué)生討論，將學(xué)生正確的和錯誤的前認知都提煉展示出來。教師利用學(xué)生正確的前認知引導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)，利用矛盾沖突幫助學(xué)生糾正錯誤的前認知，實現(xiàn)學(xué)生思維上的飛躍。

【教學(xué)實例】

學(xué)生活動：①將籃球放在地面上向前推出，籃球滾動一段距離后停止運動；②將木塊放在地面上向前推出，木塊滑行一段距離后停止運動；③將手掌壓在桌面上用力向前推動；④用書本將紙片壓在桌面上，用力拉出紙片。

教師提問：在這些活動中，你們感受到了什么？

學(xué)生回答：我們感受到了摩擦力。

教師提問：你們對摩擦力有哪些認識？

學(xué)生討論后說出的對摩擦力的認識（學(xué)生的前認知），主要集中在這幾個方面：①摩擦力發(fā)生在相互接觸的兩個物體之間；②摩擦力只發(fā)生在相互運動的兩個物體之間；③摩擦力阻礙物體的運動；④摩擦力廣泛存在于生活中；⑤摩擦力對我們的生活沒有好處；⑥兩個物體間壓得緊一些，它們之間的摩擦力則大一些。

教師將學(xué)生對摩擦力的認識展示在課件中，作為后續(xù)討論的基礎(chǔ)。

教學(xué)意圖：摩擦力在日常生活中無所不在，但是，學(xué)生并沒有刻意地去研究過它，對摩擦力的認識是模糊的。在本教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師指導(dǎo)學(xué)生通過幾個活動親身體驗?zāi)Σ亮?，并讓學(xué)生說出對摩擦力的認識。教師不必糾結(jié)學(xué)生這些認知的正誤，只管有條理地展示出來，讓學(xué)生厘清自己已有的關(guān)于摩擦力的認識。這是研究性學(xué)習(xí)的開端，也是研究性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

2 建構(gòu)摩擦力的概念

概念是物理學(xué)的基石。在初中物理教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生感受物理現(xiàn)象，可以讓學(xué)生產(chǎn)生建構(gòu)概念的想法，但是學(xué)生無法自主建構(gòu)出概念，教師必須正確引導(dǎo)。研究性學(xué)習(xí)的核心在于學(xué)生的自主探究，概念的建構(gòu)同樣需要學(xué)生去努力探究。教師可以引導(dǎo)學(xué)生做一些簡單的實驗，深化學(xué)生對概念的認識。

【教學(xué)實例】

教師提問：什么是摩擦力？

這個問題涉及摩擦力的定義，具有高度的抽象性，學(xué)生無法清晰地說出概念。教師拿出兩只毛刷，讓學(xué)生做實驗。學(xué)生將一只毛刷壓在桌面上，用力拉動毛刷，如圖1所示。學(xué)生觀察到：刷毛彎曲的方向和毛刷的運動方向相反。學(xué)生得出結(jié)論：摩擦力阻礙物體的運動。教師讓學(xué)生將兩只毛刷壓在一起向相反的方向拉動。學(xué)生觀察到現(xiàn)象：兩只毛刷上刷毛彎曲的方向都和它們運動的方向相反。學(xué)生得出結(jié)論：摩擦力是阻礙物體間相對運動的一種力。這一結(jié)論并不全面。

教師提問：摩擦力是不是只存在于相對運動的物體間？

教師要求學(xué)生用實驗來回答問題。學(xué)生重新做了毛刷實驗。學(xué)生控制好力度，使毛刷不運動。此時，學(xué)生同樣觀察到了刷毛的彎曲現(xiàn)象。實驗說明：摩擦力可以出現(xiàn)在相對靜止的兩個物體間。學(xué)生總結(jié)：摩擦力是發(fā)生在兩個物體的接觸面間，阻礙物體相對運動或者相對運動趨勢的一種力。這個定義已經(jīng)能夠準(zhǔn)確地描述摩擦力了。

教師提問：根據(jù)你們的研究，摩擦可以分為哪幾種類型？

學(xué)生回答：滑動摩擦和靜摩擦。

教師播放視頻，視頻介紹了車軸中的鋼珠作用。觀看過視頻后，教師讓學(xué)生補充。學(xué)生認為還需要加入滾動摩擦。

教師提問：如果在壓力大小等條件相同的情況下，滾動摩擦和滑動摩擦哪個大？

教師讓學(xué)生利用身邊的器材做實驗。學(xué)生將鉛筆盒放置在桌面上，使用彈簧測力計緩慢拉動。根據(jù)二力平衡原理，彈簧測力計對鉛筆盒的拉力等于鉛筆盒受到桌面對其的滑動摩擦力。然后，學(xué)生在鉛筆盒下面放置兩根截面為圓形的鉛筆，重復(fù)實驗。學(xué)生發(fā)現(xiàn)此時只需要很小的拉力就可以拉動鉛筆盒。學(xué)生得出結(jié)論：在壓力大小等條件相同的情況下，滾動摩擦要比滑動摩擦小得多。

教師讓學(xué)生說一說日常生活中應(yīng)用這一規(guī)律的情形。學(xué)生舉出了許多實例，如滾動門、滑板、車輪等。

教師提問：我們之前對摩擦力的認識哪些是錯誤的？

學(xué)生回答：第②條是錯誤的（對照學(xué)生前面的認識）。

教學(xué)意圖：在本教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師引導(dǎo)學(xué)生探究了摩擦力的概念。教師指導(dǎo)學(xué)生通過毛刷實驗來進行研究性學(xué)習(xí)。通過實驗，學(xué)生歸納出了摩擦力的定義。在學(xué)生歸納出摩擦力的定義后，教師再讓學(xué)生研究摩擦的分類。學(xué)生知道了摩擦可以分為三種，而且對它們的關(guān)系有了一定認識。雖然此時學(xué)生的前認知還存在著許多錯誤，但是學(xué)生已經(jīng)可以排除掉一些錯誤的認知，離真理更近一步。研究性學(xué)習(xí)的過程是由淺入深的，不可能一下子完全認識并揭示物理規(guī)律。這符合學(xué)生的認知特點，也有助于學(xué)生形成對摩擦力的科學(xué)認知。

3 研究摩擦力的大小

研究性學(xué)習(xí)要求學(xué)生自主收集材料、自主開展實驗、自主得出結(jié)論。在做好充分準(zhǔn)備后，教師可以指導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)。教師將學(xué)生分為若干個研究小組，通過合作探究的方式揭示物理規(guī)律。沒有目標(biāo)的研究是盲目無效的，教師要為學(xué)生制定具體的研究目標(biāo)。在學(xué)生開展研究的過程中，教師要指導(dǎo)學(xué)生使用各種研究工具和技術(shù)。

【教學(xué)實例】

教師提問：如何知道靜摩擦力的大??？

教師讓學(xué)生做實驗研究這個問題。學(xué)生將鉛筆盒放置在桌面上，使用彈簧測力計來拉鉛筆盒。學(xué)生發(fā)現(xiàn)：在拉力較小的情況下，鉛筆盒不會運動。根據(jù)二力平衡原理，學(xué)生可以求出靜摩擦力的大小。通過這一研究，學(xué)生知道了靜摩擦力的大小可以在一定范圍內(nèi)變化，其大小可以使用二力平衡的原理測出。

教師提問：滑動摩擦力的大小和哪些因素有關(guān)？

教師同樣讓學(xué)生做實驗進行研究。

學(xué)生使用實驗裝置（如圖2所示）來研究滑動摩擦力大小的因素。第一步，改變木塊上的鉤碼質(zhì)量，學(xué)生發(fā)現(xiàn)鉤碼質(zhì)量越大，勻速拉動木塊需要更大的力，即滑動摩擦力越大；第二步，改變接觸面的粗糙程度，學(xué)生在木板上鋪不同的材料，如毛巾、玻璃板等。學(xué)生發(fā)現(xiàn)材料越粗糙，勻速拉動木塊需要的拉力越大，即滑動摩擦力越大。通過實驗研究，學(xué)生得出結(jié)論：滑動摩擦力的大小和壓力的大小、接觸面的粗糙程度有關(guān)。

教師提問：滑動摩擦力的大小和木塊的運動速度有關(guān)系嗎？

許多學(xué)生認為兩者有關(guān)系，教師讓學(xué)生做實驗證明。學(xué)生嘗試使用更快的速度勻速拉動木塊。通過實驗，學(xué)生發(fā)現(xiàn)即使速度再大，滑動摩擦力的大小也沒有變化。此實驗說明了滑動摩擦力的大小和物體間相對運動速度的大小沒有關(guān)系。

教師提問：滑動摩擦力的大小和接觸面積的大小有關(guān)系嗎？

許多學(xué)生認為有關(guān)系。學(xué)生做實驗嘗試將木塊從木板邊緣拉出，發(fā)現(xiàn)在木塊被拉出木板的過程中，滑動摩擦力的大小并沒有發(fā)生變化。此研究說明了滑動摩擦力的大小和接觸面積的大小沒有關(guān)系。

教師布置任務(wù)：請對上面的研究進行總結(jié)。

學(xué)生總結(jié)：滑動摩擦力的大小和壓力的大小、接觸面的粗糙程度有關(guān)系，和相對運動速度大小、接觸面積大小沒有關(guān)系。

教師提問：通過觀察，我發(fā)現(xiàn)上述實驗在操作過程中，很難讓木塊做勻速直線運動。如何改進實驗方案？

教師讓學(xué)生討論，然后說出他們的改進方案。改進后的實驗方案（如圖3所示）更為合理，學(xué)生拉動木板時不需要保持勻速直線運動。此實驗裝置可以很方便地研究滑動摩擦力大小和相對運動速度大小、接觸面積大小之間的關(guān)系。

教學(xué)意圖：在本教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師讓學(xué)生使用實驗研究了靜摩擦力和滑動摩擦力的大小。學(xué)生通過實驗研究發(fā)現(xiàn)靜摩擦力的大小可以使用二力平衡的原理來求解，而且靜摩擦力的大小和外力有關(guān)系。對滑動摩擦力的研究是本次研究性學(xué)習(xí)的重點。學(xué)生對影響滑動摩擦力大小的各種因素進行了探究，最終得出了正確的結(jié)論。在得出實驗結(jié)論后，教師還要求學(xué)生改進實驗方案，以進一步提升學(xué)生的研究能力。通過上述一系列研究性學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生真正全面地認識摩擦力。

4 應(yīng)用摩擦力

初中物理研究性學(xué)習(xí)的最后一個環(huán)節(jié)是應(yīng)用。通過研究性學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對相關(guān)的物理規(guī)律有了深入認識，但是還需要提升他們應(yīng)用物理規(guī)律的能力。教師可以針對相關(guān)物理知識提出聯(lián)系實際情境的應(yīng)用問題，要求學(xué)生利用剛剛獲取的物理知識去解決問題。教師還可以提出新的研究問題，要求學(xué)生在課外開展研究，拓展教學(xué)時空。

【教學(xué)實例】

教師提問：摩擦力是不是只能作為阻力？

學(xué)生討論后舉例回答：爬桿時，桿對人手的靜摩擦力向上，人向上運動。在這個過程中，靜摩擦力提供了動力，這是靜摩擦力提供動力的實例。將物體輕輕地放到傳送帶上，物體和傳送帶之間會打滑，傳送帶對物體的滑動摩擦力提供了物體加速運動的動力，這是滑動摩擦力提供動力的實例。通過對這一問題的分析，學(xué)生認識到他們前認知中的③是錯誤的。

教師提問：在日常生活中，我們能不能利用摩擦力？

學(xué)生討論后舉例：人手能夠拿住東西是依靠摩擦力，人走路是依靠摩擦力。顯然，摩擦力在日常生活中無處不在，人們的生活根本就沒有辦法離開摩擦力。顯然，學(xué)生前認知中的⑤是錯誤的。

教師展示課件，播放與自行車有關(guān)的視頻。

教師提問：自行車在行駛過程中，有些地方的摩擦是有益的，有些地方的摩擦是有害的。請找出自行車中一個有益的摩擦和一個有害的摩擦實例，并提出增大有益摩擦和減小有害摩擦的方法。

有益的摩擦：車輪與地面之間的摩擦。如果車輪和地面之間的摩擦過小，自行車在行駛的過程中會出現(xiàn)滑動而摔倒。增加車輪和地面之間摩擦的方法是在輪胎上刻上花紋。這種方法是通過增加接觸面的粗糙程度來增加摩擦力。有害的摩擦：車軸之間的摩擦。如果車軸之間的摩擦過大，人將難以騎動自行車。減小車軸間摩擦的方法是在車軸間添加潤滑油。

教學(xué)意圖：在本教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)到的摩擦力知識。首先，教師讓學(xué)生通過舉例的方式來說明摩擦力不僅可以作為阻力，也可以提供動力。在分析這個問題的過程中，學(xué)生需要分析摩擦力的方向、大小等。其次，教師要求學(xué)生分析自行車中的有益摩擦和有害摩擦。在分析此問題的過程中，學(xué)生認識到摩擦是一把雙刃劍。學(xué)生還探討了增加有益摩擦和減少有害摩擦的方法。這個教學(xué)環(huán)節(jié)可以看成研究性學(xué)習(xí)的延伸，讓學(xué)生將在研究性學(xué)習(xí)中獲取的知識應(yīng)用起來，提升學(xué)生的應(yīng)用能力。

5 結(jié)束語

教學(xué)方法、模式的創(chuàng)新也應(yīng)與實踐活動的形式、內(nèi)容契合，以保證能在實踐活動中促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。［3］研究性學(xué)習(xí)將課堂學(xué)習(xí)和實踐教學(xué)融合了起來。初中物理教學(xué)應(yīng)該確立學(xué)生的主體地位，研究性學(xué)習(xí)則是確立學(xué)生主體地位的一種有效方法。由于課堂教學(xué)時間有限制，課堂教學(xué)中的研究性學(xué)習(xí)應(yīng)該是在教師引導(dǎo)下的一種教學(xué)方式。教師展示物理情境，提出相關(guān)問題，提供實驗器材。學(xué)生思考、討論、實驗，做各種相關(guān)的研究活動，經(jīng)歷研究的過程，實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。

參考文獻

［1］ 徐稀琳.初中物理“支架式教學(xué)”助力高階思維培養(yǎng)的實踐探究［J］.物理教學(xué)，2023，45（7）：3135.

［2］王祥東，劉安巍，朱興強等.研究性學(xué)習(xí)視域下的物理規(guī)律課教學(xué)——以“勻變速直線運動位移與時間的關(guān)系”一課教學(xué)為例［J］.中學(xué)物理，2023，41（7）：4144.

［3］ 晁正，何小雨，黃文登等.基于“讀思達”的初中物理綜合實踐活動開展方法研究——以“制作蝴蝶杯”為例［J］.物理教師，2023，44（6）：2833.