探析電視科教節目資源在初中物理課堂教學中的應用
——以“摩擦力”為例

湯潔 吳偉

(南京師范大學教師教育學院 江蘇 南京 210023)

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》提出“加快教育信息基礎設施建設、加強優質教育資源開發與應用、構建國家教育管理信息系統”三大發展任務，2011年版的義務教育物理課程標準也提出有效地開發和利用課程資源是切實提高物理教學質量的有效手段[1]．近年來，電視科教節目資源已經進入物理教育研究者的視野，電視科教節目具有聲、形、色并茂的特點，能夠吸引學生的注意力，讓學生在輕松愉快的氛圍下接受知識，充分開發利用電視科教節目資源可以有效地彌補課堂教學的不足．

本文將以“摩擦力”一課為例，首先分析各個初中教材版本中摩擦力的教材資源，然后分析中央電視臺大型科教節目《加油！向未來》中有關摩擦力的節目資源，探討如何具體將二者資源整合優化，從而提高初中物理教學效果，希望能給中學物理教學一些借鑒和參考．

1 摩擦力的教材資源分析

首先我們分析一下滬粵版、滬教版、人教版、蘇科版、北師大版和教科版6套教材中摩擦力一節內容展開順序，具體分析教材中的課程資源如表1所示．

表1 不同版本教材的摩擦力教學內容

從表1中可以看出，雖然各個版本的內容展開順序存在差異，但教材資源大體上都是從生活中的摩擦力開始引入課題，接著給滑動摩擦力下定義，然后用實驗資源探究影響滑動摩擦力大小的因素，最后拓展知識和鞏固知識．摩擦力一節教材資源內容豐富，結構清晰，讓學生在探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關的過程中切身體會到物理的基本規律，讓學生在學習摩擦力的同時聯系生活，感受物理就在我們身邊．但是教材中列舉的摩擦力實例無法提起學生的興趣，無法充分發揮學生學習的主動性與積極性，因此有必要從更廣闊的視角來尋找新的課程資源．

2 《加油！向未來》節目資源分析

2.1 節目簡介

《加油！向未來》是中央電視臺推出的大型科教節目，從2016年暑期檔開始放映，每季11集．2018年第三季節目調整到每周日晚黃金檔播出，節目主題更改為“科學嚴謹但不嚴肅，科學高端但不高冷”，帶大眾一起見證“生活無處不科學”．節目致力于通過展示科學的奇、趣、美、用，向全民普及科學知識．節目定位用科學內容體現大主題、大戰略，用豐富的電視呈現手法展示科學的奧秘，用娛樂的方式展現科學的快樂．該節目中有很多優質的課程資源可以被中學物理課堂教學所使用，本文梳理出與初中摩擦力知識相關的視頻資源，具體內容如表2所示．

表2 《加油！向未來》與摩擦力相關

2.2 視頻資源詳解

2.2.1 體會摩擦力的大小

視頻資源1：命懸一鏈

首先主持人用一個五角硬幣可以砸碎5 mm玻璃的例子向觀眾說明高空墜物的危害性．之后節目組選擇用一個50 kg的保險柜掛在8 m的高空，自由落體后墜向放在地面的鐵鍋，重擊下鐵鍋變得支離破碎．最后實驗人員將一根重達2.5 kg的鐵鏈拴在保險柜的繩子當中的一節上，再一次把保險柜上升到8 m的高度，用汽車代替鐵鍋，同樣的實驗再次演示一遍，實驗結果如圖1所示，保險柜懸在空中并沒有砸中汽車．該實驗的原理就是重物在下落過程中，繩子末端的鐵鏈在重力作用下和繩的拉力作用下，帶著繩子纏在橫桿上．繩子和橫桿之間的摩擦力提供對重物的拉力，驚人的摩擦力致使重物不能砸到車．

圖1 命懸一鏈

視頻資源2：重型卡車對拉電話簿

節目組用兩輛重型卡車對拉電話簿(圖2)，兩本電話簿是用一頁摞一頁的形式交替疊在一起，交疊之后會造成相互擠壓，極大增強了書頁間的壓力，最終卡車在低擋起步的情況下，一段時間后大約以7×104N拉力才將兩本電話簿分開，實驗結果出乎意料，實驗場面十分震撼，給觀眾極強的視覺體驗．

圖2 重型卡車對拉電話簿

2.2.2 摩擦自鎖

視頻資源3：摩擦自鎖

主持人和兩名嘉賓親身驗證高空實驗，實驗結果表明：細而長的橫桿能在頂端坐上人松開繩索后產生自動鎖定的效果(圖3)．其原理是如果橫桿足夠長，當人坐在橫桿上，橫桿會產生對豎直桿的很大的正壓力，橫桿與豎直桿之間的靜摩擦力等于橫桿和人的重力，則橫桿和人不會下落，從而實現摩擦自鎖．之后未來博士談到摩擦自鎖在生活中的應用，比如用梯子爬墻時，梯子一端在地面，另外一端靠在墻面，如果沒有靜摩擦力，梯子就會滑落下來，正是由于靜摩擦力，梯子、墻面和地面就形成了摩擦自鎖(圖4)．

圖3 橫桿和人不下落

圖4 梯子爬墻

2.2.3 增大摩擦

視頻資源4：牙膏與牙刷之間的摩擦力

牙膏、牙刷是我們每天都會接觸的生活用品，節目現場經歷了從單人、到雙人、再到4人的拔河比賽．兩名主持人開始用沒擠牙膏的兩把牙刷沿著牙刷的延長線進行“拔河”(圖5)，發現很難分開，擠上牙膏的同樣兩把牙刷則需要4個人才能勉強拉開．節目高潮部分是主持人提出議題：至少幾對牙刷可以在30 s內承載住150 kg的重量？結果表明只要4對牙刷竟然就可以承載住150 kg的實驗員(圖6)．就像節目中的主持人一樣，大多數人都認為牙膏是起潤滑作用，事實上在該節目中牙膏反而是增大摩擦．節目以最形象生動的方式展示摩擦力的巨大，以最淺顯易懂的形式解釋牙膏的作用．在震撼有趣的科學實驗基礎上，展示科學的魅力，調動觀眾的興趣．

圖5 牙刷“拔河”

圖6 牙刷承載實驗員

3 教材資源與電視科教節目資源整合優化設計

在初中物理的教學中，物理教材是物理教學資源的核心內容，教材資源賦予了物理教師教學的基本框架，提供了物理教師教學的基本任務．可是單一的教材資源相對薄弱，難以滿足學生的需求．雖然電視科教節目資源豐富多彩，通過直觀的表達方式傳達信息能更容易被學生接受，但是我們需要思考為什么要加入這些節目資源以及如何使節目資源和教材資源結合起來，使教學效果達到最優化．

3.1 應用電視科教節目資源 激發學生興趣

由表1可以看出，6個版本的教材都是以生活中的摩擦力導入，與摩擦力知識相聯系的生活事例較多，但教材中所列舉的事例大多是學生不感興趣的，學生在物理課堂上缺乏參與感，對摩擦力知識的理解只能浮于表面，無法直觀感受到摩擦力的大小．教師應用節目資源創設物理情境，設置趣味性、針對性、啟發性的問題，促進學生思考分析，引發學生主動探究的欲望，為下文摩擦力的講解做好鋪墊．

優化整合案例1:“感受摩擦力大小”教學片段

師：同學們，今天在學習新的內容之前，我們首先觀看一個有趣的小視頻．

截取部分視頻1和視頻2播放，創設情境，導入新課．

師：同學們知道是什么力能使保險柜懸在空中而沒有砸中汽車？兩本電話簿之間存在的是一個什么力需要兩輛重型卡車才能分開它們呢？

師：視頻中的力就是我們今天要學習的摩擦力，下面我們進入今天的課堂……

3.2 利用電視科教節目資源 拓展提升知識

對于靜摩擦和滾動摩擦，由于在理解上難度較大，初中不要求作深入介紹，所以滬粵版、人教版沒有對靜摩擦的介紹，只是在“信息瀏覽”欄目中，作為知識拓展介紹了滾動摩擦，在“科學世界”欄目中，將滾動摩擦作為減小摩擦的一種方法介紹給學生．滬科版在章節開頭部分簡述靜摩擦，蘇科版、北師大版及教科版在“活動”“讀一讀”“科學窗”欄目中提到靜摩擦與滾動摩擦的概念．摩擦自鎖是物體依靠靜摩擦保持平衡的現象，課堂上教師利用摩擦自鎖原理解釋生活中許多有趣的現象，拓寬教學視野，從課堂延續到生活，貼合學生的喜好．

優化整合案例2:“認識靜摩擦”教學片段

師：同學們，除了滑動摩擦外，還存在兩種摩擦現象，它們分別是靜摩擦和滾動摩擦．首先我們一起來認識一下靜摩擦．

給學生播放橫桿和人不下落的視頻3片段，并展示梯子爬墻的截圖．

師：請同學們思考一下，橫桿為什么能產生自動鎖定的效果？梯子為什么可以穩穩地靠在墻邊而不向下滑落？這實際上是一個重要的物理概念在起著作用．

師：再看一個例子，小時候，大家都玩過堆沙子吧．請大家回憶一下，在沒有圍欄的情況下，松散的沙子堆出來的形狀是不是幾乎一樣．

師：這些奇妙的現象都歸功于靜摩擦力．靜摩擦力“鎖住”了橫桿、梯子以及沙堆，這就是摩擦自鎖．

3.3 巧用電視科教節目資源 體會物理現象

各個版本的教材均采取文字和圖片的方式告知學生摩擦的利與弊，其中人教版、蘇科版與教科版明確提出增大或減小摩擦的措施，而滬粵版、滬科版與北師大版則要求學生自主歸納增大摩擦和減小摩擦的實例，進而發現總結其規律．教師可以巧用電視科教節目資源，通過將節目中的小實驗引入課堂，活躍課堂氣氛，讓學生切身感受物理現象，多層次地理解物理知識，讓學生在實驗過程中對學到的知識加工整理，靈活運用這些知識．

優化整合案例3:“增大或減小摩擦”教學片段

師：學習完如何增大或減小摩擦，接下來我們一起來做個小實驗．大家和自己的同桌用老師給大家準備好的兩把牙刷，沿著牙刷的延長線進行“拔河”．大家能感受到摩擦力嗎？

師：現在大家換兩把新的同樣的牙刷，在牙刷上擠些牙膏，我們再次進行“拔河”．請大家相互說說看，兩次“拔河”中摩擦力大小的變化以及摩擦力改變的原因．(鼓勵學生觀察發現不同，發表自己的見解，加深對牙膏是增大粗糙程度增大摩擦的感知．)

師：小小的牙刷究竟可以產生多大的摩擦力呢？下面我們觀看一個短視頻．

給學生播放視頻4高潮部分，小小的牙刷竟然可以吊起150 kg的柔道選手，用直觀的視覺沖擊傳達抽象的知識，使枯燥的文字知識形象化、生動化．

4 結束語

在面對經過篩選過的電視科教節目，有些節目資源可以直接以播放視頻的形式加入課堂；有些則有必要轉化為課堂演示實驗或學生實驗，考慮到教學時間有限，對于典型視頻畫面可截屏以圖片的方式應用于課堂，如果一個物理問題只需一張圖片就可以解決，那么播放完整視頻反而降低了教學效率[2]．所以，節目資源具體呈現形式需要教師在備課期間認真思慮，要做到契合教學過程，貼近教學要求．

僅靠教師的口頭講解，學生缺乏感性認識，教師精心組織電視科教節目資源，將節目課程資源引入課堂，創設相應的物理情境，將教學內容直觀地展示出來，將學生置身于一個可以感知的情境中，讓學生帶著問題深入學習，利于學生去觀察物理現象，理解物理規律，提高教學效果．電視科教節目資源的開發需要教師在生活中處處留心，充分挖掘具有潛在教育價值的多媒體視頻資源；需要教師以開放的心態對待電視節目，開放的眼光審視電視節目，開放的思維思考電視節目[3]，截取其中最符合中學物理的部分進行資源分析與教學設計．