在“体验实验”中落实核心素养培养

季钟

[摘 要]以“摩擦力”一节的几个教学片段为例，通过设置具体的实践活动，让学生经历由“定性体验”到“定量体验”的过程，让学生在实践中发展关键能力，提升核心素养。

[关键词]摩擦力；体验教学；核心素养

[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）32-0046-02

物理学科的核心素养包括：“物理观念”、“科学思维”、“实验探究”和“科学态度与责任”。近年来，有关核心素养的文章很多，但如何在实际教学中落地生根值得探讨。也许，进一步强调“体验式”教学亦是一种有益的尝试。所谓体验式教学是指依据物理课的具体教学目标、教学内容的难易程度、学生现有的知识水平和潜在的发展水平，通过创设特定的教学情境，有目的地设计相关教学活动，引导学生在体验中发现问题、研究问题和解决问题，在解决问题的过程中建立物理观念、实现能力的提升和情感的升华，从而有效落实学科核心素养的培养目标。本文以人教版高一物理必修1中“摩擦力”一节的几个教学片段为例，具体谈谈体验式教学模式的应用以及核心素养在实际教学中的落实。

一、学生前概念分析

在苏教版初中物理教材中，“摩擦力”内容是安排在八年级下学期的。从内容的设计看，在教材的主体部分主要探讨的是滑动摩擦力：①通过木块在木板上的滑动，引出滑动摩擦力的概念；②通过一个探究活动，体会摩擦力的测量，如改变接触面的粗糙程度和压力大小等，寻找影响滑动摩擦力大小的因素，但没有给出具体的表达式；③在“信息快递”中设计了在匀速状态下，利用二力平衡的方法测量摩擦力；④“静摩擦力”则是安排在本章教材尾页的“信息库”中，属于知识拓展项。

二、学生潜在水平发展

通过对初中物理教材的研读，发现教材主要以“一动一静”物体模型为例，没有涉及“相对”运动情景，这将是高中物理相关章节教学的一个重点和难点；从以往教学经验看，学生对“静摩擦力”这一部分知识的掌握情况不容乐观，一部分原因是该力的“善变”，导致可能的情况较多，需要学生结合物体的状态和其他外力分析、探讨，二是该力的“不可观”性，使得学生无法直接观察。基于以上分析，在本节的教学设计中，教师需要依据学生现有的认知水平和教学素材，充分创设体验情境，让学生在实践活动中体验、感知、理解。

三、体验式教学的应用

1.影响f大小的因素和“相对情境”探究

定性体验：①在体验滑动摩擦力与压力大小的关系时，可以让学生利用自己的手挤压台面，先后两次分别是“轻轻挤压台面”和“尽可能用力挤压台面”，在此过程中同时要求学生的手要相对台面滑动，让学生亲身感受压力对滑动摩擦力大小的影响；②在体验滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，可以利用学生的“手”和教室课桌的台面（比较光滑）、午休用的毛毯；③由于影響滑动摩擦力的因素较多，因此在体验中，教师可以先通过问题引导，让学生自行分析、思考，得出控制变量法，并将其应用于上述的具体体验中。

上述的定性体验，充分利用教室里的物品，再现初中物理教材内容，让学生在熟悉的场景下进入本节课的学习，同时在本次体验中，也引导学生关注科学研究的方法——控制变量法。从课堂教学效果看，学生参与度较高，课堂实践氛围较浓。

图1

定量体验：①器材——木块、较光滑的木板、力传感器、数据采集器、细线、较粗糙的毛巾，按图1所示安装。②第一次体验——将木块直接放在木板上，用力拉动木板，这时从电脑屏幕上可以观测到一些数据，即表明了细线对木块有拉力的作用，说明有其他的外力（即摩擦力）需要细线上的拉力平衡，然后通过“二力平衡”可以判断出木块所受滑动摩擦力的方向。③第二次体验——用毛巾把物块包住，重复上述实验，通过第一次和第二次的数据比较，感知在相同压力下， f的大小与接触面粗糙程度的关系；④第三次体验——在物块上面叠放不同重量的物体，观测不同压力下，f的大小变化。

上述的定量体验，化“不可视”为“可视”，证明了f的大小与接触面粗糙程度、压力大小有关，为其表达式的得出提供了可靠的证据。

“相对”体验：①如图2所示安装相关装置，同时拉动两个物体，且使物块的速度大于木板的速度，感知f的方向；②将两个物体分别反向拉动，感知f的方向；③结合前面的“定性体验”和“定量体验”中f的方向的特点，请学生分组讨论归纳。

图2

2. f 大小和方向的体验

定性体验：从不同方向轻推教室里的讲台（注：不要推着其移动），从“二力平衡”角度定性分析f大小和方向的特征。从而得出f大小和方向与研究对象所受的外力的大小和方向有关，且在上述定性体验中，教师还可以引导学生初步关注“相对运动趋势”，为后面的难点突破打下基础。

图3

定量体验：①按如图3所示安装相关装置，不加任何水平外力时，整个装置处于静止状态，此时木板刷的鬃毛基本处于竖直形状；②第一次体验——固定木板，对木板刷施加一个水平向右且逐渐增大的拉力，此时可以观测到鬃毛形状的变化，从而判断出相对运动趋势和感知f大小的变化、最大值的存在；③第二次体验——将木板放在一个尽可能光滑的桌面上，用恰当的力拉木板刷，使木板刷带动木板，观测鬃毛形状的变化；④第三次体验——拉动木板，且让木板带动木板刷一起加速，在不同的拉力下，观测鬃毛形状的变化。

上述体验中，通过不同情景下木板刷鬃毛形状的变化可以判断f的方向，同时结合物体实际运动方向、相对运动方向等，归纳得出f的方向特征；利用数字化实验的相关数据，可以定量感知f最大值的存在。

四、总结

从上述两个教学片段可发现，整个教学设计是传统与现代的结合，注重了“从生活实际出发”，充分利用学生手边的物品展开体验，从而为后面的学习获取第一手感性认识；利用数字化实验，使实验数据具体化、可视化。学生在实践活动中体会和感悟研究的科学方法，发展观察能力、信息提取能力，这样的教学设计，能使物理学科的核心素养在实际课堂教学中落地、生根、开花、结果。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 肖建华.旧调重弹：用“教材”教让学科核心素养落地：以“交变电流”为例[J].物理教师，2018（3）：12-14+18.

[2] 李铁美.高中物理体验式教学研究[D].北京：首都师范大学，2007.

（责任编辑 易志毅）