“摩擦力”教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)初探

高岱亮　賈志勇

(1. 曲阜師范大學(xué)物理工程學(xué)院，山東　曲阜　273165；2. 山東省臨沂第一中學(xué)，山東　臨沂　276000)

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“摩擦力”教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)初探

高岱亮1賈志勇2

(1. 曲阜師范大學(xué)物理工程學(xué)院，山東曲阜273165；2. 山東省臨沂第一中學(xué)，山東臨沂276000)

本文以高中物理必修1“摩擦力”教學(xué)為例，探討如何創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，幫助教師在教學(xué)過程中引入并建立摩擦力概念.

物理概念教學(xué)；情境創(chuàng)設(shè)；摩擦力

情境教學(xué)是指在教學(xué)過程中，教師有目的地創(chuàng)設(shè)具有一定情緒色彩的、以形象為主體的場景，引導(dǎo)學(xué)生進行一定的體驗，促使學(xué)生認(rèn)知得到發(fā)展的教學(xué)方法.教師在教學(xué)過程中，以情境的引入與使用為線索，貫穿于各教學(xué)環(huán)節(jié)中，能夠幫助學(xué)生在頭腦中形成并建立物理概念，對學(xué)生的學(xué)習(xí)有很大的指導(dǎo)意義.

摩擦力是普通高中物理必修1中的重點內(nèi)容之一，人教版教材的編排符合學(xué)生的認(rèn)知特點，靜摩擦力和滑動摩擦力的方向為本節(jié)的難點.因此，教師在教學(xué)設(shè)計時，可以將生活中常見的摩擦現(xiàn)象滲透到教學(xué)活動中，并運用生成的問題層層引導(dǎo)，搭建符合學(xué)生認(rèn)知特點的概念建構(gòu)橋梁.

1　運用實驗情境，引入概念

教師在概念引入的過程中，須首先給學(xué)生創(chuàng)設(shè)生動的教學(xué)情境，借以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題，明確為什么要引入，這樣才能把教師的教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的動機.實驗情境的創(chuàng)設(shè)要求合乎“情理”，這里的“情”是學(xué)生頭腦中已有的認(rèn)識，“理”是新課程理念和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.這就要求教師在新課引入環(huán)節(jié)不能強行加入不符合學(xué)生認(rèn)知特點的實驗情境，否則會影響學(xué)生對物理概念的建立.“摩擦力”教學(xué)中設(shè)計的實驗情境如下：

實驗情境1：筷子提米

圖1　“筷子提米”實驗

實驗器材：筷子一副、大米、紙杯1個.

實驗步驟：

(1) 如圖1所示，將大米倒入杯子中，并用手將杯子中的大米按壓結(jié)實，使米粒之間的間隙變小.

(2) 將一副筷子插入到裝滿大米的杯子中，將筷子插入處附近的大米按壓結(jié)實.

(3) 緩緩地將筷子提起.

說明：在實驗過程中，“筷子提起大米”的現(xiàn)象會不夠明顯，教師在演示過程中可以在大米中注入少量的水，以增大米粒與筷子之間的摩擦.

教師可以采用以下引入方式：

(1) “魔術(shù)”式引入.在進行新課之前，教師首先向?qū)W生說明“用筷子可以把大米提起來”這一生活中幾乎“不可能”的現(xiàn)象，此時學(xué)生會產(chǎn)生質(zhì)疑，從而引發(fā)他們的好奇心；然后教師按照上述實驗步驟進行演示實驗，學(xué)生仔細(xì)觀察現(xiàn)象，進而相信這一觀點.教師運用演示實驗引入教學(xué)，能夠為學(xué)生后續(xù)深入理解摩擦力的概念提供豐富的感性素材.

(2) “探究”式引入.在學(xué)習(xí)新課之前，學(xué)生的桌子上擺放著大米、筷子、直尺、紙杯等物品.教師首先向?qū)W生提出問題：“如何在手不直接接觸大米的情況下，將大米懸在半空中？”然后引導(dǎo)學(xué)生運用桌面上的物品分組進行實驗探究，進而引入摩擦力概念.

2　運用生活中常見現(xiàn)象，形成概念

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為：學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)不是通過教師的教而被動獲取的，而是對學(xué)習(xí)過程中遇到的各種情景進行整合，依據(jù)情境建構(gòu)的知識框架.教師在引導(dǎo)學(xué)生形成概念的過程中，首先要運用感性材料豐富學(xué)生的感性認(rèn)識；然后引導(dǎo)學(xué)生運用比較、分析、綜合等思維方法，對感性材料進行深度加工，抽象概括出事物的本質(zhì)屬性，從而形成概念.“生活情境中常見的細(xì)微現(xiàn)象”是學(xué)生形成概念的最形象直觀的材料，這里的“形象直觀”包含兩個方面：一是創(chuàng)設(shè)生活情境的材料簡單常見，即材料的“生活化”；二是運用材料展示生活中常見的現(xiàn)象，即情景的“生活化”.

摩擦力的方向為本節(jié)課的教學(xué)難點.探究摩擦力方向時設(shè)計的情境如下.

情境設(shè)置：用牙刷和橡皮創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生認(rèn)識摩擦力的方向.

器材：牙刷、橡皮.

在教學(xué)活動進行之前，教師首先向?qū)W生提出如下2個問題.

問題1：我們每天早晚都要刷牙，是否注意到在刷牙時牙刷刷毛彎曲的方向？

問題2：我們用橡皮修改字跡時，是否觀察到橡皮頭彎曲的方向？

然后引導(dǎo)學(xué)生利用桌面上的牙刷和橡皮進行演示：(1) 給牙刷一個水平作用力，使得牙刷相對于桌面向前和向后運動；(2) 給橡皮一個水平作用力，使得橡皮具有向前和向后運動的趨勢，但是沒有相對于桌面運動(如圖2)，讓學(xué)生觀察并描述現(xiàn)象.

現(xiàn)象：當(dāng)牙刷與桌面發(fā)生摩擦向右運動時，刷毛向左彎曲；向左運動時，刷毛向右彎曲；橡皮有向右運動的趨勢時，橡皮頭向左彎曲；橡皮有向左運動的趨勢時，橡皮頭向右彎曲.

設(shè)計說明：教師注意引導(dǎo)學(xué)生區(qū)別“相對運動”和“相對運動趨勢”，以對靜摩擦力和滑動摩擦力的方向進行區(qū)分.

圖2　刷毛和橡皮頭彎曲的方向

最后，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)摩擦力的方向，再提出問題：刷毛、橡皮頭受到的摩擦力方向與運動的方向有什么關(guān)系？

學(xué)生通過對上述現(xiàn)象進行歸納總結(jié)，得出結(jié)論：靜摩擦力和滑動摩擦力的方向總是沿著接觸面，靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反；滑動摩擦力的方向與相對運動的方向相反.

概念的形成是物理概念教學(xué)的關(guān)鍵所在，教師在教學(xué)過程中，不要將所有的問題通過“告訴”的方式直接灌輸給學(xué)生，可以讓學(xué)生利用生活中常見的物品設(shè)計探究活動，對物理概念進行建構(gòu)，這樣能夠讓學(xué)生形成一個完整的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而對物理概念有一個更深層次的理解.上述過程就是利用生活中常見的“牙刷”和“橡皮”，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗過程，觀察實驗中呈現(xiàn)出的細(xì)微現(xiàn)象，得出探究結(jié)論，進而幫助學(xué)生理解并建構(gòu)“摩擦力”這一概念，形成對摩擦力方向的正確認(rèn)識.通過上述情境引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“摩擦力”概念的具體過程如圖3所示.

圖3　運用情境建構(gòu)物理概念的具體過程

3　結(jié)束語

以情境的引入和應(yīng)用驅(qū)動物理概念教學(xué)，有助于學(xué)生深入理解概念，促進教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成.教師在概念教學(xué)中將情境置于教學(xué)活動之前，既能為學(xué)生后續(xù)深入理解概念做鋪墊，又能幫助學(xué)生建立合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu).在實施情境教學(xué)的過程中要注意：提倡教師不要刻意使用與教學(xué)環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)不大的情境，而要深挖教材，運用情境揭示教學(xué)本質(zhì)，讓物理概念教學(xué)與學(xué)生的認(rèn)知有機結(jié)合起來，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果.

[1] 李新鄉(xiāng)，張軍朋.物理教學(xué)論[M].北京：科學(xué)出版社，2009：177-181.

[2] 王強.物理概念教學(xué)初探[J].物理之友，2014，30(12)：23-24.

[3] 王文清，郭玉英.物理概念的探究教學(xué)設(shè)計——以“加速度”教學(xué)為例[J].物理之友，2014，30(3)：1-3.