“情境鏈”引領的高中物理課堂教學實踐與探索
——以“研究靜摩擦力”為例

2022-11-11 09:02:24廣東廣州市花都區鄺維煜紀念中學510800高秀麗

中學教學參考 2022年20期

廣東廣州市花都區鄺維煜紀念中學（510800）高秀麗

一、問題的提出

《普通高中物理課程標準（2017 年版2020 年修訂）》提出：學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。物理學科核心素養主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面。如何讓物理學科核心素養的培養在物理教學活動中落地，成了教師當前亟待解決的問題。

教學情境是指教師在教學過程中創設的情感氛圍，也是指具有一定情感氛圍的教學活動。建構主義理論認為，知識并不是獨立于情境之外的文字或公式，而是存在于具體的、情境性的、可感知的活動中，知識是情境化的知識，一切知識來源于情境。在新一輪的教育教學改革中，情境創設是核心素養落地的重要抓手。

教學情境是課堂教學的基本要素，創設教學情境是教師的一項常規教學工作，創設有價值的教學情境則是教學改革的重要追求。“情境鏈”指的是在一定的學習范圍或主題范圍內，圍繞一定的目標或中心問題，圍繞一定邏輯結構精心設計的一系列情境。根據教學內容和教學環節需要，情境的創設可以有多種形式，包括問題式、活動式、探究式等。下面筆者以“研究靜摩擦力”教學為例，與各位同行分享，以期拋磚引玉。

二、案例與分析

在“研究靜摩擦力”的教學中，筆者在課前、課中、課后三個環節，根據知識內容和素養培養的不同要求，圍繞靜摩擦力的產生條件、方向和大小這一內容主線，分別創設了不同形式的情境，形成邏輯清晰的“情境鏈”，很好地突出了教學重點，突破了教學難點。

（一）課前創設情境，激趣導入新課

在課前導入環節，教師別出心裁地創設了問題式情境，激發了學生的學習興趣和好奇心。問題式情境是指教師根據教學內容有目的、有意識地創設蘊含問題的情境，促使學生質疑問難。教師創設問題式情境后，引導學生思考、解決情境中蘊含的問題，一方面可以激發學生的好奇心和求知欲，另一方面可以順暢地引出需要學生理解和掌握一定的知識、具備相應的能力才能解決的具體任務。問題式情境可以基于學生的生活創設，也可以基于實驗創設。

物理是一門實驗科學，新課導入時，創設蘊含問題的實驗情境往往可以引導學生積極投入到新課的學習中。

上課伊始，教師提問：把一個薄塑料袋放進杯子（教師同時動手做），怎么用塑料袋把杯子提起？

學生：……

教師把一個薄塑料袋放進杯子，想把杯子提起來但不成功。

在學生覺得不太可能時，教師微笑著說：“大家看好了，我要‘變魔術’了。”教師往塑料袋中緩緩地注入水，再提起杯子，結果杯子被提了起來。

學生非常驚訝并且好奇，教師進一步提出問題：塑料袋是利用什么力將杯子提起的？教師要求學生分析在提起杯子的過程中杯子受的力。在學生分析、交流后，教師引導學生得出結論：塑料袋是利用摩擦力提起杯子的。這個實驗讓學生直觀了解和感受了靜摩擦力，并得出了靜摩擦力的概念。

接著師生通過對實驗的分析對比，總結歸納靜摩擦力的產生條件。例如，通過分析“不加水，塑料袋不能提起杯子”得到產生靜摩擦力的第一個條件：兩物體相互接觸并擠壓；通過分析“在杯子周圍涂上食用油，杯子較難提起來”得到產生靜摩擦力的第二個條件：兩物體的接觸面要粗糙；通過分析“杯子被提起來后，由于重力，想往下掉，但是實際上沒有掉下來”得到產生靜摩擦力的第三個條件：有相對運動趨勢。

最后，師生共同總結歸納產生靜摩擦力的條件：接觸面粗糙、兩物體相互接觸并擠壓、有相對運動趨勢。

設計意圖：孔子說：“不憤不啟，不悱不發，舉一隅不以三隅反，則不復也。”孔子的這段話，在肯定啟發作用的同時強調了啟發前學生進入學習情境的重要性。本案例在課堂導入時創設蘊含問題的實驗情境，激發學生探索知識的欲望，然后引導學生循序漸進地分析，讓學生不但理解了靜摩擦力的概念和產生條件，而且培養了科學思維和科學探究精神。

（二）課中創設情境，突破教學難點

1.創設活動式情境，突破“靜摩擦力的方向”教學難點教師在與學生一起總結歸納產生靜摩擦力的條件后，創設了一系列活動式情境，引導學生參與和體驗，突破了“靜摩擦力的方向”這一教學難點。教師把情境融入活動中，以問題引領學生進行思考、討論、合作等，在解決問題的過程中引出新知，培養能力。在概念探究和建構的過程中，創設活動式情境，可以打破教師的“滿堂灌”，促進師生、生生互動，發揮學生的主體作用，發展學生的學科核心素養。

情境1：播放將行李送上傾斜傳送帶的視頻（如圖1），引導學生思考教師提出的問題。

圖1

問題1.視頻中的行李是否在運動？

問題2.行李有沒有受到摩擦力作用？如果有，是滑動摩擦力還是靜摩擦力？你的判斷依據是什么？

學生通過思考與解決這兩個問題，鞏固了靜摩擦力的產生條件這一知識，培養了科學推理和科學論證思維能力。

情境2：教師演示木板上拉毛刷（毛刷沒有被拉動）的實驗（如圖2），讓學生觀察實驗現象，思考并討論教師提出的問題。

圖2

問題1.靜摩擦力是阻礙物體間的相對運動趨勢的力，那么靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向存在怎樣的關系？

問題2.毛刷受到向右的拉力，但是毛刷相對木板保持靜止，說明毛刷受到怎么樣的力？

問題3.刷毛向左彎曲，說明刷毛受到木板對它的靜摩擦力的方向向哪邊？

教師設置的遞進式的問題串為學生搭建了思維的“腳手架”，引導學生從實驗現象出發，對木板進行受力分析，根據二力平衡得到靜摩擦力的方向，再利用假設法得到相對運動趨勢方向，從而得出結論：靜摩擦力的方向總是與物體相對運動趨勢的方向相反。

情境3：教師在總結得出靜摩擦力的方向后，設計以下生活情境，引導學生學以致用，鞏固靜摩擦力方向的判斷這一知識。

（1）推著小推車的顧客利用斜坡式自動扶梯上樓（如圖3）。

圖3

提問：扶梯是利用什么力把人送上樓的？

（2）電工利用腳扣爬上電線桿（如圖4）。

圖4

提問：電工如何利用腳扣的靜摩擦力爬上電線桿？

（3）人在走路時（如圖5），前、后腳受到的是靜摩擦力還是滑動摩擦力？方向如何？

圖5

教師組織學生以4 人為一組進行感受和討論，然后引導學生思考以下問題：

①人的后腳有沒有受到摩擦力作用？如果有，是滑動摩擦力還是靜摩擦力？方向是向前還是向后？

②人的前腳有沒有受到摩擦力作用？如果有，是滑動摩擦力還是靜摩擦力？方向是向前還是向后？

學生分組在教室里走動和觀察，圍繞教師提出的兩個問題，逐一進行討論交流，得出小組的結論；教師組織小組間交流探討，在各組意見不一致時給予點撥。

（4）自行車行駛時（如圖6），前、后輪受到的是什么摩擦力？方向如何？

圖6

自行車是學生熟悉的交通工具，但是他們平時大多不會去細心觀察和思考。教師可引導學生思考以下問題：

①人騎自行車時，自行車的鏈條帶動哪個輪子轉動？該輪子相對于地面是向前還是向后運動？它有沒有受到摩擦力？如果有，是滑動摩擦力還是靜摩擦力？方向是向前還是向后？

②哪個輪子是沒有施加動力的？該輪子相對于地面是向前還是向后運動？它有沒有受到摩擦力？如果有，是滑動摩擦力還是靜摩擦力？方向是向前還是向后？

學生分組展開討論，再選派小組代表發表意見，教師進行點撥解疑。

設計意圖：活動情境3中圍繞靜摩擦力的方向創設了4 個真實情境，貼近學生的生活，學生感覺親切；讓學生親歷其中的活動，引導他們大膽猜想、假設、討論、交流，進一步展開推理、解釋和論證，從而深刻領悟靜摩擦力的方向——與相對運動趨勢的方向相反，很好地突破了本節課的教學難點，提高了學生的模型建構、科學推理、科學論證等能力。

2.創設探究式情境，探索靜摩擦力的大小

物理學科教學中的情境包括生活生產情境和學習探索情境兩類，在得出靜摩擦力方向后，教師創設以下學習探索情境，引導學生實驗探究靜摩擦力的大小。

實驗探究：請嘗試設計測量摩擦力的大小的方案（實驗裝置如圖7），隨后進行實驗，并將數據記錄在表格中（如表1）。

圖7

表1 實驗數據記錄表

實驗后提出以下問題讓學生思考討論：

（1）木塊在水平桌面上，不用外力拉時，它有沒有受到靜摩擦力的作用？用彈簧測力計拉木塊但沒有動，木塊有沒有受到摩擦力的作用？如果有，其大小如何？方向如何？

（2）由上述實驗結果可知，靜摩擦力的大小是固定的值嗎？如何確定其大小？

教師引導學生運用二力平衡，分析實驗數據，得出靜摩擦力的大小，并歸納總結靜摩擦力大小的變化規律。隨后教師演示用力傳感器代替彈簧測力計做實驗，在計算機屏幕上直接得到拉力隨時間變化的F-t圖像，印證和鞏固探究實驗的結論。

設計意圖：靜摩擦力的大小隨著外力的變化而變化，如果直接把結論告訴學生，學生沒有經歷動手探究的過程，往往記憶不深刻，理解不到位。教師通過創設探究式情境，引領學生在探究中合作、交流和討論，在實驗過程中學會分析、論證和歸納，在教會學生知識的同時培養了學生科學探究的意識和能力。

（三）課后創設情境，鞏固靜摩擦力概念

物理與生活、生產聯系密切，物理知識的價值在于回到生活和生產中，解釋或解決實際問題。在概念的應用環節，創設貼近學生生活的真實問題情境，讓學生感覺物理真實和親切，這樣既能激發學生的學習興趣，又能較好地鞏固物理概念，考查學生從復雜的情境中抓住主要因素，構建物理模型并解決問題的能力。

情境：手用力握住一個豎直的瓶子，瓶子靜止（如圖8）。

圖8

（1）當手握瓶子的力增大時，瓶子所受的摩擦力是不是增大了？

（2）手越干燥、粗糙，瓶子所受的摩擦力是否越大？