摩擦力與探究型教學

錢廣平

【摘 要】長期以來，有關科學教學與學習的研究發現，科學教學大多采用傳統的講述方式，將科學知識傳遞給學生，這將導致學生難以充分地理解概念與應用知識。近年來，科學教育學者已逐漸認識到探究教學的重要性，然而，卻因過分強調科學知識與技能的培養，以致于未能落到實處。

【關鍵詞】初中科學；摩擦力；探究型教學

科學教學應提供給學生更多探究自然的機會，使其在探索的過程中，理解科學的本質、科學知識的發展，以及科學探究的過程與重要性，并從中培養學生科學探究的能力。科學教育必須協助學生學習三類科學技能與理解：學會科學概念與原理、發展推理能力與過程技能，以及理解科學的本質。所以，學生必須具備進行探究的能力，才能夠經過調查研究驗證自己的想法，并了解調查研究的重要性，已有研究指出，透過探究的方式進行學習，學生較能理解與牢記相關的概念。

經由科學性的探究活動，自然科學的學習使學生獲得相關的知識與技能。同時，也由于經常依照科學方法從事探討與論證，養成了科學的思考習慣和運用科學知識與技能以解決問題的能力。經常從事科學性的探討活動，對于經由這種以探究方式建立的知識之本質將有所認識，養成重視證據和講道理的處事習慣。事實上，隨著科學教育目標的演變，已有許多研究致力于探討實施探究型教學的必要性，他們的研究結果指出，探究型的教學不僅有助于學生對于科學本質的理解、探究技能的獲得以及正向科學態度的培養，對于科學概念的學習成效也有顯著的提升。然而，在中小學的科學課堂中，探究型的教學仍未普及。本文將以摩擦力的教學內容為例，呈現一個探究型教學的設計思路，希望能夠促使更多中小學教師關注探究教學，并愿意嘗試將探究教學融入課堂當中。

一、教學重點

摩擦力知識點的探究型教學是將探究教學融入一般課室教學為前提，并采用小組合作學習的方式，營造能協助學生主動探索的學習環境，讓學生通過教師教學演示的觀察，提出可能影響摩擦力大小的因素，再根據自行設計的實驗驗證其想法。最后，通過小組之間實驗結果的分享與討論，理解概念并應用。摩擦力的內容屬于初中科學中的知識點，也是難點，主要教學內容應該包括：（1）能了解摩擦力的意義及其影響因素；（2）能了解摩擦力對日常生活的影響；（3）能知道減少摩擦力的方法；（4）利用以學生為主體的探究型教學，培養學生的科學素養。

二、教學內容

1.摩擦力：是兩接觸面之間阻止物體運動的作用力。如在草地上滾動的球，不久就會停止下來，是受到摩擦力的作用。

2.摩擦力的方向永遠與運動方向相反。

3.物體未被拉動之前摩擦力稱為靜摩擦力，摩擦力等于外力。外力越大，摩擦力越大。拉動后之摩擦力稱為動摩擦力，為定值。

4.影響摩擦力的因素：（1）接觸面性質有關：接觸面越光滑，摩擦力越小；（2）接觸面的正向作用力有關：作用力越大，摩擦力越大；（3）與接觸面積無關。

5.摩擦力的利弊：（1）利：皮帶傳動、剎車、走路、手握東西、研磨工具等均依賴摩擦工作；（2）弊：阻止機器轉動消耗能量，減少工作效率，磨損機械。

6.減少摩擦力的方法：（1）使接觸面光滑；（2）在接觸面加潤滑油；（3）以滾動代替滑動；（4）采用氣墊或采用流線型的設計。

三、教學總結

探究型的教學有別于傳統講述式教學，在傳統講述教學的課堂中，學生扮演知識的被動接受者，由教師直接說明科學概念，告訴學生最大靜摩擦力與動摩擦力的定義，并說明影響摩擦力的因素，再讓學生通過設計好的實驗，逐一進行驗證。然而，探究型教學的實施，則相當重視讓學生透過探索的方式建構知識，在摩擦力探究型教學中，學生需要通過觀察教師所進行的三個演示活動、親身的體驗，以及基于其先前的想法等，提出可能影響摩擦力大小的因素，包括：接觸面的材質、小車的質量、小車行進的斜面高度等，然后，自己設計實驗以驗證想法的正確性。最后，再透過同學間的討論，以及教師的協助，分析出最大靜摩擦力與動摩擦力的差異，并了解影響摩擦力大小的因素。

因此，在探究型的教學中，學生是知識的主動建構者，借由觀察、探索、實驗設計與操作、資料收集與分析、形成解釋、討論與溝通等，學習相關的科學概念，并發展進行科學探究的能力，以及正向的科學態度。此外，科學協作的結合，給學生創造了一個將其想法記記錄下來的環境，并能深刻反思其學習過程，使概念的學習獲得理解。

今年來，科學教育都強調培養學生科學素養的重要性，并致力于探究教學的實施，希望通過科學探究的過程，培養學生相關的科學素養，更好地解決日常生活中的問題。科學探究是科學教學與學習的最佳方式，以探究為基礎的學習有助于學生理解科學本質、科學探究方法與推理的過程，并能培養正向的學習態度。實施探究教學可以使學生的學習更貼近科學家的工作，培養他們解決問題的能力。本文所呈現的是一個以探究為導向的教學設計，讓學生觀察與體驗和摩擦力有關的現象，并透過教師的引導，協助學生經由觀察、形成問題、設計與操作實驗、收集與分析數據、提出解釋等過程，學習影響摩擦力大小的因素，以及進行科學探究的能力。

參考文獻：

[1]田祖瓊.摩擦力的探究性教學設計探討[J].《大科技》，2016（28）.

[2]馬京立.學友合作探究教學案例——摩擦力[J].《中學物理教學參考》，2016（10）.