基于物理核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)

包慧軍

摘 要：本文以“摩擦力”教學(xué)設(shè)計(jì)為例，基于物理核心素養(yǎng)導(dǎo)向，闡述了在物理教學(xué)中如何培養(yǎng)和提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)：物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

關(guān)鍵詞：教學(xué)設(shè)計(jì)；摩擦力；物理核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）2-0031-3

1 學(xué)習(xí)目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo)如表1所示：

2 教材分析

本節(jié)教材從靜摩擦力入手，然后介紹滑動(dòng)摩擦力，這是考慮了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)生的先后順序。教科書首先通過“思考與討論”欄目讓學(xué)生認(rèn)識(shí)靜摩擦力的變化規(guī)律；接著通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力以及最大靜摩擦力大小的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上得出滑動(dòng)摩擦力的公式[1，2]。本節(jié)課教學(xué)過程可以按照體驗(yàn)—猜想—實(shí)驗(yàn)的順序進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)，重點(diǎn)是通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)摩擦力的規(guī)律。因此，教師在教科書提供的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上應(yīng)進(jìn)一步完善和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，提升實(shí)驗(yàn)的效果，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步熟悉科學(xué)探究方法，逐步養(yǎng)成科學(xué)研究的習(xí)慣。

3 教學(xué)思路

教學(xué)思路如圖1所示：

4 教學(xué)過程

任務(wù)1：知道靜摩擦力的概念和產(chǎn)生條件。

情景：請一位學(xué)生站在教室前面，將手在肥皂水中浸濕，然后向同學(xué)們演示手拿空的玻璃杯，教師在一旁不斷地往杯子中倒水，其他同學(xué)仔細(xì)觀察思考。

問題1：請問杯子為什么不會(huì)掉下來？

問題2：在往杯子里不斷倒水的過程中，手的本能反應(yīng)是什么？為什么？

問題3：靜摩擦力的產(chǎn)生條件是什么？

教學(xué)建議：

（1）演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以讓學(xué)生說說實(shí)驗(yàn)過程中自己的感受。

（2）教師盡量引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考后回答問題，不要替代學(xué)生回答。

（3）探究靜摩擦力的產(chǎn)生條件時(shí)，讓學(xué)生自主體驗(yàn)，自我歸納。

任務(wù)2：學(xué)會(huì)判斷靜摩擦力的方向。

配合教材圖片（如圖2所示），教師用力推講臺(tái)，講臺(tái)紋絲不動(dòng)。

問題1：講臺(tái)為什么推不動(dòng)？

問題2：講臺(tái)受到幾個(gè)力？分別沿什么方向？

問題3：如何判斷靜摩擦力的方向？

問題4：什么是相對運(yùn)動(dòng)趨勢？如何判斷相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向呢？

教學(xué)建議：

（1）分析相對運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)，建議采用假設(shè)法。

（2）學(xué)生對于相對運(yùn)動(dòng)趨勢的理解感到非常抽象，可以通過用手在桌面上用力往前推，但不滑動(dòng)，讓學(xué)生講講自己手指與桌面接觸面的感受。

（3）另外也可以采用板刷實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向，從而判斷靜摩擦力的方向（如圖3所示）。

任務(wù)3：通過實(shí)驗(yàn)探究靜摩擦力的大小，能用二力平衡條件判斷靜摩擦力的大小和方向，掌握靜摩擦力的最大值及變化范圍。

情景：分組實(shí)驗(yàn)探究靜摩擦力的大?。ㄈ鐖D4所示）。

問題1：彈簧測力計(jì)給木塊施加一定大小的力，木塊保持靜止，請問靜摩擦力的大小和方向。

問題2：緩慢增加彈簧拉力，木塊仍靜止，請問摩擦力大小如何變化？

問題3：拉力增加到一定值，木塊突然運(yùn)動(dòng)起來，這時(shí)的摩擦力大小就是靜摩擦力的最大值。所以，靜摩擦力大小的范圍是什么？

教學(xué)建議：

（1）演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)操作討論，教師觀察引導(dǎo)。

（2）為了記錄摩擦力大小，要引導(dǎo)學(xué)生掌握摩擦力大小等于拉力大小的理論依據(jù)——二力平衡原理。

（3）靜摩擦力大小的數(shù)據(jù)記錄可以設(shè)計(jì)表格（如表2所示）。

（4）如果條件允許，可以利用力傳感器、教室一體機(jī)演示該實(shí)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)處理直接展示在大屏幕上，效果更好。

任務(wù)4：知道滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件，會(huì)判斷滑動(dòng)摩擦力的方向。

情景：板刷實(shí)驗(yàn)，手推板刷前進(jìn)（如圖5所示）。

問題1：仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)，請問刷毛彎曲的原因是什么？

問題2：滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件有哪些？

問題3：如何判斷滑動(dòng)摩擦力的方向？

教學(xué)建議：

（1）演示該實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以讓學(xué)生用手推桌面自己感受一下滑動(dòng)摩擦力的方向；

（2）引導(dǎo)學(xué)生理解什么是相對運(yùn)動(dòng)方向以及“相對”兩字的含義。

任務(wù)5：知道滑動(dòng)摩擦力的大小影響因素及其關(guān)系，得出滑動(dòng)摩擦力的公式，知道最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力的關(guān)系。

情景1：引導(dǎo)學(xué)生猜想生活當(dāng)中有關(guān)滑動(dòng)摩擦力的現(xiàn)象。

情景2：演示實(shí)驗(yàn)（如圖6所示）。

問題1：同學(xué)們，請猜想滑動(dòng)摩擦力大小的影響因素有哪些？可能存在什么樣的關(guān)系呢？

問題2：演示實(shí)驗(yàn)時(shí)緩慢增加拉動(dòng)木塊的拉力大小，直到木板和木塊發(fā)生相對滑動(dòng)，仔細(xì)觀察彈簧測力計(jì)的讀數(shù)變化，從中能得到什么結(jié)論？

問題3：逐漸增加木塊上所放砝碼的個(gè)數(shù)，改變壓力大小，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，記錄發(fā)生相對滑動(dòng)后彈簧測力計(jì)的讀數(shù)（即為滑動(dòng)摩擦力的大?。?。分析數(shù)據(jù)，你能得出滑動(dòng)摩擦力和壓力的關(guān)系嗎？

教學(xué)建議：

（1）演示該實(shí)驗(yàn)時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生分析拉動(dòng)木板而不拉木塊的原因。

（2）采用表3記錄彈簧測力計(jì)的讀數(shù)。

（3）作出Ff-FN圖像，嘗試探究其中的規(guī)律。

任務(wù)6：會(huì)運(yùn)用公式計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的大小。

情景：展示課本例題。

例題：在我國東北寒冷的冬季，雪橇是常見的運(yùn)輸工具。一個(gè)鋼制滑板的雪橇，連同木料的總重量為4.9×104 N。在水平的冰道上，馬要在水平方向用多大的力，才能夠拉著雪橇勻速前進(jìn)？

教學(xué)建議：引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)審題、獨(dú)立解決，可以適當(dāng)挖掘和拓展。

任務(wù)7：能夠分析生活中既常見又較簡單的問題中的摩擦力。

情景：用投影儀展示幾個(gè)圖片（如圖7所示），學(xué)生小組討論：哪幾種現(xiàn)象中含有靜摩擦力？哪幾種現(xiàn)象中含有滑動(dòng)摩擦力？如何在生活中利用或者減小摩擦力？

教學(xué)建議：

（1）學(xué)生分組討論，各自發(fā)表見解，互相討論；

（2）運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，嘗試分析生活中利用或者減小摩擦力的實(shí)例。

5 設(shè)計(jì)點(diǎn)評(píng)

本教學(xué)設(shè)計(jì)通過課堂演示實(shí)驗(yàn)引入摩擦力的概念，根據(jù)學(xué)生的心理認(rèn)知規(guī)律逐漸理解靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力，有利于學(xué)生通過實(shí)際現(xiàn)象歸納物理本質(zhì)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，充分體現(xiàn)了物理核心素養(yǎng)的導(dǎo)向。課堂的精彩之處在于演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的課堂探究，通過實(shí)驗(yàn)探究凸顯了學(xué)生的主體地位，開拓學(xué)生的思維，鍛煉動(dòng)手能力，增強(qiáng)了學(xué)生合作交流的能力，達(dá)到了培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)的目的。同時(shí)，教學(xué)方法多樣，情景與問題的設(shè)計(jì)符合學(xué)習(xí)目標(biāo)，知識(shí)的展開符合學(xué)生思維的發(fā)展規(guī)律。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期效果，充分體現(xiàn)了概念課教學(xué)的特點(diǎn)和規(guī)律，具有很強(qiáng)的操作性和實(shí)效性。

改進(jìn)之處：

（1）課堂引入時(shí)，注意正確運(yùn)用引導(dǎo)語，使學(xué)生順利進(jìn)入主題，清楚本節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容；

（2）教學(xué)各環(huán)節(jié)的銜接、問題的設(shè)置應(yīng)從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，認(rèn)真分析學(xué)情，做到有的放矢；

（3）適當(dāng)多舉一些生活實(shí)例，使學(xué)生對相對運(yùn)動(dòng)趨勢和相對運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)更加清楚。

參考文獻(xiàn)：

[1]浙江省基礎(chǔ)教育課程改革專業(yè)委員會(huì).浙江省普通高中學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見[M].杭州：浙江教育出版社，2014：11.

[2]課程教材研究所.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 物理必修1教師教學(xué)用書[M].北京：人民教育出版社，2010：85-88.（欄目編輯 鄧 磊）