“摩擦力”教學情境創設初探

高岱亮　賈志勇

(1. 曲阜師范大學物理工程學院，山東　曲阜　273165；2. 山東省臨沂第一中學，山東　臨沂　276000)

?

“摩擦力”教學情境創設初探

高岱亮1賈志勇2

(1. 曲阜師范大學物理工程學院，山東曲阜273165；2. 山東省臨沂第一中學，山東臨沂276000)

本文以高中物理必修1“摩擦力”教學為例，探討如何創設教學情境，幫助教師在教學過程中引入并建立摩擦力概念.

物理概念教學；情境創設；摩擦力

情境教學是指在教學過程中，教師有目的地創設具有一定情緒色彩的、以形象為主體的場景，引導學生進行一定的體驗，促使學生認知得到發展的教學方法.教師在教學過程中，以情境的引入與使用為線索，貫穿于各教學環節中，能夠幫助學生在頭腦中形成并建立物理概念，對學生的學習有很大的指導意義.

摩擦力是普通高中物理必修1中的重點內容之一，人教版教材的編排符合學生的認知特點，靜摩擦力和滑動摩擦力的方向為本節的難點.因此，教師在教學設計時，可以將生活中常見的摩擦現象滲透到教學活動中，并運用生成的問題層層引導，搭建符合學生認知特點的概念建構橋梁.

1　運用實驗情境，引入概念

教師在概念引入的過程中，須首先給學生創設生動的教學情境，借以引導學生發現問題、思考問題，明確為什么要引入，這樣才能把教師的教學目標轉化為學生的學習目標，激發學生后續學習的動機.實驗情境的創設要求合乎“情理”，這里的“情”是學生頭腦中已有的認識，“理”是新課程理念和學生的認知規律.這就要求教師在新課引入環節不能強行加入不符合學生認知特點的實驗情境，否則會影響學生對物理概念的建立.“摩擦力”教學中設計的實驗情境如下：

實驗情境1：筷子提米

圖1　“筷子提米”實驗

實驗器材：筷子一副、大米、紙杯1個.

實驗步驟：

(1) 如圖1所示，將大米倒入杯子中，并用手將杯子中的大米按壓結實，使米粒之間的間隙變小.

(2) 將一副筷子插入到裝滿大米的杯子中，將筷子插入處附近的大米按壓結實.

(3) 緩緩地將筷子提起.

說明：在實驗過程中，“筷子提起大米”的現象會不夠明顯，教師在演示過程中可以在大米中注入少量的水，以增大米粒與筷子之間的摩擦.

教師可以采用以下引入方式：

(1) “魔術”式引入.在進行新課之前，教師首先向學生說明“用筷子可以把大米提起來”這一生活中幾乎“不可能”的現象，此時學生會產生質疑，從而引發他們的好奇心；然后教師按照上述實驗步驟進行演示實驗，學生仔細觀察現象，進而相信這一觀點.教師運用演示實驗引入教學，能夠為學生后續深入理解摩擦力的概念提供豐富的感性素材.

(2) “探究”式引入.在學習新課之前，學生的桌子上擺放著大米、筷子、直尺、紙杯等物品.教師首先向學生提出問題：“如何在手不直接接觸大米的情況下，將大米懸在半空中？”然后引導學生運用桌面上的物品分組進行實驗探究，進而引入摩擦力概念.

2　運用生活中常見現象，形成概念

建構主義學習理論認為：學生對知識的學習不是通過教師的教而被動獲取的，而是對學習過程中遇到的各種情景進行整合，依據情境建構的知識框架.教師在引導學生形成概念的過程中，首先要運用感性材料豐富學生的感性認識；然后引導學生運用比較、分析、綜合等思維方法，對感性材料進行深度加工，抽象概括出事物的本質屬性，從而形成概念.“生活情境中常見的細微現象”是學生形成概念的最形象直觀的材料，這里的“形象直觀”包含兩個方面：一是創設生活情境的材料簡單常見，即材料的“生活化”；二是運用材料展示生活中常見的現象，即情景的“生活化”.

摩擦力的方向為本節課的教學難點.探究摩擦力方向時設計的情境如下.

情境設置：用牙刷和橡皮創設情境，讓學生認識摩擦力的方向.

器材：牙刷、橡皮.

在教學活動進行之前，教師首先向學生提出如下2個問題.

問題1：我們每天早晚都要刷牙，是否注意到在刷牙時牙刷刷毛彎曲的方向？

問題2：我們用橡皮修改字跡時，是否觀察到橡皮頭彎曲的方向？

然后引導學生利用桌面上的牙刷和橡皮進行演示：(1) 給牙刷一個水平作用力，使得牙刷相對于桌面向前和向后運動；(2) 給橡皮一個水平作用力，使得橡皮具有向前和向后運動的趨勢，但是沒有相對于桌面運動(如圖2)，讓學生觀察并描述現象.

現象：當牙刷與桌面發生摩擦向右運動時，刷毛向左彎曲；向左運動時，刷毛向右彎曲；橡皮有向右運動的趨勢時，橡皮頭向左彎曲；橡皮有向左運動的趨勢時，橡皮頭向右彎曲.

設計說明：教師注意引導學生區別“相對運動”和“相對運動趨勢”，以對靜摩擦力和滑動摩擦力的方向進行區分.

圖2　刷毛和橡皮頭彎曲的方向

最后，教師引導學生總結摩擦力的方向，再提出問題：刷毛、橡皮頭受到的摩擦力方向與運動的方向有什么關系？

學生通過對上述現象進行歸納總結，得出結論：靜摩擦力和滑動摩擦力的方向總是沿著接觸面，靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反；滑動摩擦力的方向與相對運動的方向相反.

概念的形成是物理概念教學的關鍵所在，教師在教學過程中，不要將所有的問題通過“告訴”的方式直接灌輸給學生，可以讓學生利用生活中常見的物品設計探究活動，對物理概念進行建構，這樣能夠讓學生形成一個完整的認知結構，從而對物理概念有一個更深層次的理解.上述過程就是利用生活中常見的“牙刷”和“橡皮”，引導學生自主設計實驗過程，觀察實驗中呈現出的細微現象，得出探究結論，進而幫助學生理解并建構“摩擦力”這一概念，形成對摩擦力方向的正確認識.通過上述情境引導學生建構“摩擦力”概念的具體過程如圖3所示.

圖3　運用情境建構物理概念的具體過程

3　結束語

以情境的引入和應用驅動物理概念教學，有助于學生深入理解概念，促進教學目標的達成.教師在概念教學中將情境置于教學活動之前，既能為學生后續深入理解概念做鋪墊，又能幫助學生建立合理的認知結構.在實施情境教學的過程中要注意：提倡教師不要刻意使用與教學環節關聯不大的情境，而要深挖教材，運用情境揭示教學本質，讓物理概念教學與學生的認知有機結合起來，從而達到較好的教學效果.

[1] 李新鄉，張軍朋.物理教學論[M].北京：科學出版社，2009：177-181.

[2] 王強.物理概念教學初探[J].物理之友，2014，30(12)：23-24.

[3] 王文清，郭玉英.物理概念的探究教學設計——以“加速度”教學為例[J].物理之友，2014，30(3)：1-3.