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

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”為例物理是研究物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)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(jī)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(huì)適應(yīng)能力等，從而推動(dòng)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(shí)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(dòng)摩擦力，要求學(xué)生會(huì)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(shí)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(dòng)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(duì)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(shí)，能獨(dú)立應(yīng)用彈簧測(cè)力計(jì)等開展力的測(cè)量實(shí)驗(yàn)?；诖?，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(duì)摩擦現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)，但因教師未對(duì)其進(jìn)行理性分析，很多學(xué)生對(duì)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(huì)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(shí)到科學(xué)技術(shù)對(duì)日常生活、社會(huì)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(shí)造福社會(huì)的意識(shí)，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(zhǎng)木板、一個(gè)長(zhǎng)方體木板、四個(gè)鉤碼、一個(gè)彈簧測(cè)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(duì)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(duì)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(shí)，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(duì)摩擦力的初步印象，為后續(xù)探究活動(dòng)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(chǎng)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(huì)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(rùn)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(shí)，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(duì)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(dòng)，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(dòng)，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(dòng)。1.手掌摩擦桌面活動(dòng)。這種活動(dòng)相對(duì)比較簡(jiǎn)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(tái)演示，用手掌壓在桌面上嘗試左右、上下滑動(dòng)，并在此過程中解說桌面對(duì)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(duì)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(dòng)，感受地面對(duì)腳產(chǎn)生的阻礙作用。在學(xué)生做完以上活動(dòng)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(dòng)摩擦”“滑動(dòng)摩擦力”的具體概念，還可再結(jié)合教材知識(shí)對(duì)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(dòng)演示實(shí)驗(yàn)。首先明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模骸翱偨Y(jié)滑動(dòng)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(dòng)，操控刷子向左運(yùn)動(dòng)，可觀察到刷毛向右彎曲?；趯?shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出問題：“相對(duì)紙板，刷子向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？”“相對(duì)地面，刷子向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？”“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(dòng)摩擦力的方向與紙板運(yùn)動(dòng)的方向相反。”進(jìn)行第二次操作：“保持刷子不動(dòng)，操控紙板向左運(yùn)動(dòng)，觀察到刷毛向右彎曲。”再次提出以上問題，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(duì)以上活動(dòng)實(shí)驗(yàn)加以總結(jié)，如滑動(dòng)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(duì)滑動(dòng)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(jiǎn)單，讓學(xué)生能通過探索得出答案，如“滑動(dòng)摩擦力大小與什么因素有關(guān)？”，如有的學(xué)生提出“滑動(dòng)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(dòng)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(lì)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(zhǎng)木板、長(zhǎng)方體木塊、四個(gè)鉤碼、一個(gè)彈簧測(cè)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(dòng)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(zhǎng)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(dòng)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(zhǎng)木板分成兩半或者靈活操控長(zhǎng)木板的一半來接觸長(zhǎng)方體木塊來實(shí)現(xiàn)。再次，探究滑動(dòng)摩擦力與滑動(dòng)速度之間的關(guān)系，保持其他因素不變，只改變滑動(dòng)速度，可操控長(zhǎng)方體木塊加速或減速。最后，探究滑動(dòng)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(zhǎng)木板上做直線運(yùn)動(dòng)，按照二力平衡原則，測(cè)量滑動(dòng)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(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，如有學(xué)生提出：“測(cè)力計(jì)示數(shù)波動(dòng)，難以讀出準(zhǔn)確讀數(shù)？”“在拉長(zhǎng)方體木塊時(shí)，容易偏離測(cè)力計(jì)中心軸線，造成測(cè)數(shù)不準(zhǔn)?！薄霸诓倏啬緣K運(yùn)動(dòng)時(shí)，難以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)。”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(dòng)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(cè)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(cè)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(dòng)方向、拉力水平；為避免木板滑移，在木板下方墊上紙板，拉動(dòng)紙板，形成滑動(dòng)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(shí)。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(tái)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(duì)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(shí)體系為進(jìn)行摩擦力相關(guān)知識(shí)的查漏補(bǔ)缺，進(jìn)一步鞏固學(xué)生的知識(shí)體系，教師可延伸知識(shí)，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(shí)學(xué)習(xí)與生活之間的關(guān)聯(lián)，以物理知識(shí)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(tái)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(zhǎng)期探究性作業(yè)，如“靜止摩擦力與滑動(dòng)摩擦力有什么區(qū)別，請(qǐng)結(jié)合生活中的小案例來給出答案?！薄叭绻覀兩钪械哪Σ亮οВ瑫?huì)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(shí)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