探析电视科教节目资源在初中物理课堂教学中的应用——以“摩擦力”为例

汤洁 吴伟

(南京师范大学教师教育学院 江苏 南京 210023)

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》提出“加快教育信息基础设施建设、加强优质教育资源开发与应用、构建国家教育管理信息系统”三大发展任务，2011年版的义务教育物理课程标准也提出有效地开发和利用课程资源是切实提高物理教学质量的有效手段[1]．近年来，电视科教节目资源已经进入物理教育研究者的视野，电视科教节目具有声、形、色并茂的特点，能够吸引学生的注意力，让学生在轻松愉快的氛围下接受知识，充分开发利用电视科教节目资源可以有效地弥补课堂教学的不足．

本文将以“摩擦力”一课为例，首先分析各个初中教材版本中摩擦力的教材资源，然后分析中央电视台大型科教节目《加油！向未来》中有关摩擦力的节目资源，探讨如何具体将二者资源整合优化，从而提高初中物理教学效果，希望能给中学物理教学一些借鉴和参考．

1 摩擦力的教材资源分析

首先我们分析一下沪粤版、沪教版、人教版、苏科版、北师大版和教科版6套教材中摩擦力一节内容展开顺序，具体分析教材中的课程资源如表1所示．

表1 不同版本教材的摩擦力教学内容

从表1中可以看出，虽然各个版本的内容展开顺序存在差异，但教材资源大体上都是从生活中的摩擦力开始引入课题，接着给滑动摩擦力下定义，然后用实验资源探究影响滑动摩擦力大小的因素，最后拓展知识和巩固知识．摩擦力一节教材资源内容丰富，结构清晰，让学生在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的过程中切身体会到物理的基本规律，让学生在学习摩擦力的同时联系生活，感受物理就在我们身边．但是教材中列举的摩擦力实例无法提起学生的兴趣，无法充分发挥学生学习的主动性与积极性，因此有必要从更广阔的视角来寻找新的课程资源．

2 《加油！向未来》节目资源分析

2.1 节目简介

《加油！向未来》是中央电视台推出的大型科教节目，从2016年暑期档开始放映，每季11集．2018年第三季节目调整到每周日晚黄金档播出，节目主题更改为“科学严谨但不严肃，科学高端但不高冷”，带大众一起见证“生活无处不科学”．节目致力于通过展示科学的奇、趣、美、用，向全民普及科学知识．节目定位用科学内容体现大主题、大战略，用丰富的电视呈现手法展示科学的奥秘，用娱乐的方式展现科学的快乐．该节目中有很多优质的课程资源可以被中学物理课堂教学所使用，本文梳理出与初中摩擦力知识相关的视频资源，具体内容如表2所示．

表2 《加油！向未来》与摩擦力相关

2.2 视频资源详解

2.2.1 体会摩擦力的大小

视频资源1：命悬一链

首先主持人用一个五角硬币可以砸碎5 mm玻璃的例子向观众说明高空坠物的危害性．之后节目组选择用一个50 kg的保险柜挂在8 m的高空，自由落体后坠向放在地面的铁锅，重击下铁锅变得支离破碎．最后实验人员将一根重达2.5 kg的铁链拴在保险柜的绳子当中的一节上，再一次把保险柜上升到8 m的高度，用汽车代替铁锅，同样的实验再次演示一遍，实验结果如图1所示，保险柜悬在空中并没有砸中汽车．该实验的原理就是重物在下落过程中，绳子末端的铁链在重力作用下和绳的拉力作用下，带着绳子缠在横杆上．绳子和横杆之间的摩擦力提供对重物的拉力，惊人的摩擦力致使重物不能砸到车．

图1 命悬一链

视频资源2：重型卡车对拉电话簿

节目组用两辆重型卡车对拉电话簿(图2)，两本电话簿是用一页摞一页的形式交替叠在一起，交叠之后会造成相互挤压，极大增强了书页间的压力，最终卡车在低挡起步的情况下，一段时间后大约以7×104N拉力才将两本电话簿分开，实验结果出乎意料，实验场面十分震撼，给观众极强的视觉体验．

图2 重型卡车对拉电话簿

2.2.2 摩擦自锁

视频资源3：摩擦自锁

主持人和两名嘉宾亲身验证高空实验，实验结果表明：细而长的横杆能在顶端坐上人松开绳索后产生自动锁定的效果(图3)．其原理是如果横杆足够长，当人坐在横杆上，横杆会产生对竖直杆的很大的正压力，横杆与竖直杆之间的静摩擦力等于横杆和人的重力，则横杆和人不会下落，从而实现摩擦自锁．之后未来博士谈到摩擦自锁在生活中的应用，比如用梯子爬墙时，梯子一端在地面，另外一端靠在墙面，如果没有静摩擦力，梯子就会滑落下来，正是由于静摩擦力，梯子、墙面和地面就形成了摩擦自锁(图4)．

图3 横杆和人不下落

图4 梯子爬墙

2.2.3 增大摩擦

视频资源4：牙膏与牙刷之间的摩擦力

牙膏、牙刷是我们每天都会接触的生活用品，节目现场经历了从单人、到双人、再到4人的拔河比赛．两名主持人开始用没挤牙膏的两把牙刷沿着牙刷的延长线进行“拔河”(图5)，发现很难分开，挤上牙膏的同样两把牙刷则需要4个人才能勉强拉开．节目高潮部分是主持人提出议题：至少几对牙刷可以在30 s内承载住150 kg的重量？结果表明只要4对牙刷竟然就可以承载住150 kg的实验员(图6)．就像节目中的主持人一样，大多数人都认为牙膏是起润滑作用，事实上在该节目中牙膏反而是增大摩擦．节目以最形象生动的方式展示摩擦力的巨大，以最浅显易懂的形式解释牙膏的作用．在震撼有趣的科学实验基础上，展示科学的魅力，调动观众的兴趣．

图5 牙刷“拔河”

图6 牙刷承载实验员

3 教材资源与电视科教节目资源整合优化设计

在初中物理的教学中，物理教材是物理教学资源的核心内容，教材资源赋予了物理教师教学的基本框架，提供了物理教师教学的基本任务．可是单一的教材资源相对薄弱，难以满足学生的需求．虽然电视科教节目资源丰富多彩，通过直观的表达方式传达信息能更容易被学生接受，但是我们需要思考为什么要加入这些节目资源以及如何使节目资源和教材资源结合起来，使教学效果达到最优化．

3.1 应用电视科教节目资源 激发学生兴趣

由表1可以看出，6个版本的教材都是以生活中的摩擦力导入，与摩擦力知识相联系的生活事例较多，但教材中所列举的事例大多是学生不感兴趣的，学生在物理课堂上缺乏参与感，对摩擦力知识的理解只能浮于表面，无法直观感受到摩擦力的大小．教师应用节目资源创设物理情境，设置趣味性、针对性、启发性的问题，促进学生思考分析，引发学生主动探究的欲望，为下文摩擦力的讲解做好铺垫．

优化整合案例1:“感受摩擦力大小”教学片段

师：同学们，今天在学习新的内容之前，我们首先观看一个有趣的小视频．

截取部分视频1和视频2播放，创设情境，导入新课．

师：同学们知道是什么力能使保险柜悬在空中而没有砸中汽车？两本电话簿之间存在的是一个什么力需要两辆重型卡车才能分开它们呢？

师：视频中的力就是我们今天要学习的摩擦力，下面我们进入今天的课堂……

3.2 利用电视科教节目资源 拓展提升知识

对于静摩擦和滚动摩擦，由于在理解上难度较大，初中不要求作深入介绍，所以沪粤版、人教版没有对静摩擦的介绍，只是在“信息浏览”栏目中，作为知识拓展介绍了滚动摩擦，在“科学世界”栏目中，将滚动摩擦作为减小摩擦的一种方法介绍给学生．沪科版在章节开头部分简述静摩擦，苏科版、北师大版及教科版在“活动”“读一读”“科学窗”栏目中提到静摩擦与滚动摩擦的概念．摩擦自锁是物体依靠静摩擦保持平衡的现象，课堂上教师利用摩擦自锁原理解释生活中许多有趣的现象，拓宽教学视野，从课堂延续到生活，贴合学生的喜好．

优化整合案例2:“认识静摩擦”教学片段

师：同学们，除了滑动摩擦外，还存在两种摩擦现象，它们分别是静摩擦和滚动摩擦．首先我们一起来认识一下静摩擦．

给学生播放横杆和人不下落的视频3片段，并展示梯子爬墙的截图．

师：请同学们思考一下，横杆为什么能产生自动锁定的效果？梯子为什么可以稳稳地靠在墙边而不向下滑落？这实际上是一个重要的物理概念在起着作用．

师：再看一个例子，小时候，大家都玩过堆沙子吧．请大家回忆一下，在没有围栏的情况下，松散的沙子堆出来的形状是不是几乎一样．

师：这些奇妙的现象都归功于静摩擦力．静摩擦力“锁住”了横杆、梯子以及沙堆，这就是摩擦自锁．

3.3 巧用电视科教节目资源 体会物理现象

各个版本的教材均采取文字和图片的方式告知学生摩擦的利与弊，其中人教版、苏科版与教科版明确提出增大或减小摩擦的措施，而沪粤版、沪科版与北师大版则要求学生自主归纳增大摩擦和减小摩擦的实例，进而发现总结其规律．教师可以巧用电视科教节目资源，通过将节目中的小实验引入课堂，活跃课堂气氛，让学生切身感受物理现象，多层次地理解物理知识，让学生在实验过程中对学到的知识加工整理，灵活运用这些知识．

优化整合案例3:“增大或减小摩擦”教学片段

师：学习完如何增大或减小摩擦，接下来我们一起来做个小实验．大家和自己的同桌用老师给大家准备好的两把牙刷，沿着牙刷的延长线进行“拔河”．大家能感受到摩擦力吗？

师：现在大家换两把新的同样的牙刷，在牙刷上挤些牙膏，我们再次进行“拔河”．请大家相互说说看，两次“拔河”中摩擦力大小的变化以及摩擦力改变的原因．(鼓励学生观察发现不同，发表自己的见解，加深对牙膏是增大粗糙程度增大摩擦的感知．)

师：小小的牙刷究竟可以产生多大的摩擦力呢？下面我们观看一个短视频．

给学生播放视频4高潮部分，小小的牙刷竟然可以吊起150 kg的柔道选手，用直观的视觉冲击传达抽象的知识，使枯燥的文字知识形象化、生动化．

4 结束语

在面对经过筛选过的电视科教节目，有些节目资源可以直接以播放视频的形式加入课堂；有些则有必要转化为课堂演示实验或学生实验，考虑到教学时间有限，对于典型视频画面可截屏以图片的方式应用于课堂，如果一个物理问题只需一张图片就可以解决，那么播放完整视频反而降低了教学效率[2]．所以，节目资源具体呈现形式需要教师在备课期间认真思虑，要做到契合教学过程，贴近教学要求．

仅靠教师的口头讲解，学生缺乏感性认识，教师精心组织电视科教节目资源，将节目课程资源引入课堂，创设相应的物理情境，将教学内容直观地展示出来，将学生置身于一个可以感知的情境中，让学生带着问题深入学习，利于学生去观察物理现象，理解物理规律，提高教学效果．电视科教节目资源的开发需要教师在生活中处处留心，充分挖掘具有潜在教育价值的多媒体视频资源；需要教师以开放的心态对待电视节目，开放的眼光审视电视节目，开放的思维思考电视节目[3]，截取其中最符合中学物理的部分进行资源分析与教学设计．