一道拓展題引出的實(shí)驗(yàn)探究及其思考

丁志強(qiáng)

摘要：針對學(xué)生提交的一道拓展題及其錯解，筆者通過重構(gòu)教材實(shí)驗(yàn)，開展深層次的實(shí)驗(yàn)探究加以解決，并就重構(gòu)教材實(shí)驗(yàn)的時機(jī)談兩點(diǎn)思考：①在教材實(shí)驗(yàn)的漏洞處重構(gòu)；②在學(xué)生思維與探究能力的薄弱處重構(gòu)。

關(guān)鍵詞：滑動摩擦力；相對運(yùn)動；實(shí)驗(yàn)探究；教材實(shí)驗(yàn)；重構(gòu)；時機(jī)

中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）20-067-2

一、問題的提出

學(xué)生曾問筆者一個課外輔導(dǎo)書上的拓展題，題目是“如圖所示，將木塊放在白紙中間，當(dāng)水平向右用力將白紙快速抽出，木塊會移動到桌面的最右端，問木塊受滑動摩擦力的方向？（正確答案：水平向右）”隨后，該生給出了他的分析：因?yàn)槟緣K在向右運(yùn)動時，白紙會阻礙它運(yùn)動，所以木塊受滑動摩擦力的方向是水平向左。

針對該生的錯誤思維，筆者并沒有僅僅通過理論分析幫其糾正，而是考慮能否設(shè)計具有針對性的探究性實(shí)驗(yàn)，從而幫助該生更好的掌握知識的來龍去脈。

通過分析教材中關(guān)于滑動摩擦力的實(shí)驗(yàn)設(shè)計，筆者嘗試重構(gòu)教材實(shí)驗(yàn)，即對教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適度增加、刪減、置換及加工，整合各種課程資源，使之更好地適應(yīng)具體的教育教學(xué)情境和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。[1]通過經(jīng)歷創(chuàng)新的探究性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的知識與能力均得到了提高。教學(xué)過程如下：

1.初步探究——讓滑動摩擦力從“隱身”到“現(xiàn)身”

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》指出：“應(yīng)讓學(xué)生通過觀察、操作、體驗(yàn)等方式，經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識物理概念和規(guī)律?！币虼?，為了完善學(xué)生的認(rèn)知過程，筆者在教材實(shí)驗(yàn)中“手拉木塊”（如圖所示）的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生通過直接觀察的方式認(rèn)識滑動摩擦力。

師：手拉著木塊在長木塊表面上向右滑動時，你有怎樣的體會？

生：木塊會受到水平向左的滑動摩擦力。

師：對。那么，在我們的生活中有沒有類似的情景？

生：黑板擦擦黑板、抹布擦玻璃、掃帚掃地……

師：很好。那么，在用掃帚掃地時，掃帚頭的彎曲方向是怎樣的？為什么？

生：與掃帚的運(yùn)動方向相反，因?yàn)閽咧闶芑瑒幽Σ亮Φ姆较蚺c其運(yùn)動方向是相反的。

師：分析的很好。因此，除用手體驗(yàn)之外，運(yùn)用轉(zhuǎn)換法通過觀察也能判斷滑動摩擦力的方向。

在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以學(xué)生的認(rèn)知水平為起點(diǎn)，筆者首先通過列舉生活事例拓寬學(xué)生的知識面，讓物理教學(xué)更“接地氣”；然后對“掃帚掃地”做重點(diǎn)分析，鼓勵學(xué)生從不同角度思考問題，同時也為下一階段的探究活動做好鋪墊。

2.深入探究——從特殊問題情景到一般物理規(guī)律

師：請仔細(xì)觀察演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，嘗試分析木塊受滑動摩擦力的方向并做出解釋。（如圖所示，快速水平向右抽出白紙，木塊同時向右運(yùn)動一小段距離）

生：水平向左。因?yàn)榛瑒幽Σ亮Ψ较蚴桥c物體運(yùn)動方向相反的。

師：如果想要通過觀察來判斷滑動摩擦力的方向，該怎樣設(shè)計實(shí)驗(yàn)？

生：（思考片刻）在木塊下表面裝一些軟的東西，觀察它的運(yùn)動方向。

師：好方法。那有沒有現(xiàn)成的器材可以代替這個裝置？

生：可以用掃帚頭來代替。

師：非常好。請按照此方法完成實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象再次做出判斷。

（如圖所示，用毛巾代替白紙可以讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯）

生：水平向右。

師：真是出乎意料！滑動摩擦力方向竟然與物體的運(yùn)動方向是相同的。那么，在實(shí)驗(yàn)過程中，拿著掃帚頭的手感受到的滑動摩擦力方向又是怎樣的？

生：水平向右。

師：看來掃帚頭確實(shí)受到了水平向右的滑動摩擦力，這是為什么呢？（學(xué)生陷入沉思，教師等待片刻）那么，我們不妨換個角度來思考這個問題，請你先找出掃帚頭受滑動摩擦力的施力物體？

生：毛巾。

師：對。那么，在水平向右拉動毛巾時，作為受力物體的掃帚頭相對于毛巾向哪個方向運(yùn)動？（教師邊演示邊提問）

生：（思考片刻）水平向左運(yùn)動。

師：很好。掃帚頭相對于毛巾做水平向左運(yùn)動時，受到了毛巾對它產(chǎn)生的水平向右的滑動摩擦力，這兩者的關(guān)系對你有什么啟示？（教師邊演示邊提問）

生：掃帚頭受滑動摩擦力的方向與它相對毛巾運(yùn)動的方向相反。

師：分析的對。原來，滑動摩擦力是阻礙物體相對運(yùn)動的力。那么，是否還有其他方法可以判斷掃帚頭受滑動摩擦力的方向？

生：（思考片刻）如果把掃帚頭從毛巾上拿起來，它就不會運(yùn)動，因此是滑動摩擦力讓它向右運(yùn)動的，所以滑動摩擦力方向與它的運(yùn)動方向是相同的。（學(xué)生邊演示邊回答）

師：很有創(chuàng)意的方法！因?yàn)樵摲椒ㄉ婕暗搅εc運(yùn)動的關(guān)系，所以等學(xué)了相關(guān)內(nèi)容之后我們再做進(jìn)一步分析。

在上述探究活動中，筆者給學(xué)生呈現(xiàn)了與拓展題題設(shè)相同的問題情境，此情境既是整個探究過程的一條主線，又是打破學(xué)生思維局限的敲門磚。而在教學(xué)過程中增加設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案的環(huán)節(jié)，既能降低探究的難度，還能培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力。因?yàn)橐呀?jīng)預(yù)料到實(shí)驗(yàn)結(jié)果會與學(xué)生設(shè)想存在較大的差異，所以筆者通過具有層次性的問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生從相對運(yùn)動的角度思考問題，幫助學(xué)生更全面、更透徹的理解滑動摩擦力，最終學(xué)生也就順利解決了這道拓展題。實(shí)踐證明，當(dāng)思維處于被激活狀態(tài)時，學(xué)生的潛能真的不可估量，而此時往往能收到意想不到的教學(xué)效果。

這次關(guān)于一道拓展題的教學(xué)給了筆者不小的觸動：實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能只局限于教材實(shí)驗(yàn)，通過對某些教材實(shí)驗(yàn)做恰當(dāng)?shù)闹貥?gòu)，將會更有利于提升學(xué)生的思維與探究能力。而選擇怎樣的時機(jī)對教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重構(gòu)，將會直接影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。以下是筆者對該問題的相關(guān)思考。

二、重構(gòu)教材實(shí)驗(yàn)的時機(jī)

1.在教材實(shí)驗(yàn)的漏洞之處重構(gòu)

教材實(shí)驗(yàn)是供師生在教學(xué)中使用的一種資料，作為教學(xué)資料，就有可能存在一定的片面性或局限性，如果不對其加以甄別而全盤照搬，就容易造成教學(xué)內(nèi)容或教學(xué)順序出現(xiàn)問題。

以探究浮力定義為例，教材首先讓學(xué)生通過觀察圖片和實(shí)驗(yàn)了解浮力現(xiàn)象，由此得到浮力的定義：“浸在液體或氣體里的物體受到液體或氣體向上的托力，這個力稱為浮力?！比缓?，教材設(shè)置了一個探究性實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生研究下沉物體是否受到浮力。筆者認(rèn)為，編者在教材實(shí)驗(yàn)的編排順序上存在一定的失誤，因?yàn)樵诟×Χx中已經(jīng)明確只要是浸在液體或氣體里的物體都會受到浮力，所以就沒有必要后續(xù)再研究下沉物體是否受浮力的問題。換言之，如果將此探究性實(shí)驗(yàn)編排在歸納浮力定義之前，就顯得更順理成章。

2.在學(xué)生思維與探究能力的薄弱之處重構(gòu)

科學(xué)思維與實(shí)驗(yàn)探究是物理學(xué)科培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，讓學(xué)生經(jīng)歷知識的形成過程比記憶知識更為重要。這就需要教師轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，通過對教材實(shí)驗(yàn)的有效重構(gòu)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境幫助學(xué)生經(jīng)歷知識的形成過程，拓寬思路、發(fā)展能力。

以探究杠桿的平衡條件為例，教材實(shí)驗(yàn)只需研究拉力在豎直方向時杠桿受動力、阻力及其力臂的關(guān)系。在學(xué)生完成教材實(shí)驗(yàn)之后，借助簡易的自制教具（如圖所示，先將白色硬紙片固定在杠桿后方的豎直平面內(nèi)，再用細(xì)繩顯示彈簧測力計的軸線方向），筆者引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究當(dāng)斜拉時兩個力及其力臂的關(guān)系。通過作圖、測量和分析，學(xué)生在歸納出杠桿平衡條件的基礎(chǔ)上，還理解了斜拉時拉力大小與其力臂之間的關(guān)系。此舉不僅豐富了實(shí)驗(yàn)探究的方法，而且對培養(yǎng)學(xué)生的探究能力大有裨益。

三、結(jié)語

作為傳授學(xué)生知識、提升學(xué)生能力的主要載體，教材實(shí)驗(yàn)的重要性不言而喻。脫離教材的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可能會根基不牢，而死守教材實(shí)驗(yàn)則容易導(dǎo)致思維僵化。作為一線教師，應(yīng)該在恰當(dāng)?shù)臅r機(jī)挖掘教材實(shí)驗(yàn)的潛在價值，才能真正實(shí)踐“用教材教，而非教教材”的理念，這對培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)有著極其重要的意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1]成效.重構(gòu)物理教材實(shí)驗(yàn)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2017，34（1）.

[2]劉炳昇等.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書[M].江蘇：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2007.endprint