重視科學探究，提升核心素養

薛建珍

【摘要】 核心素養是學生個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。本文以粵教版高中物理必修1《研究摩擦力》教學設計和實施過程為例，闡述如何通過開展科學探究活動，提升學生的物理核心素養。

【關鍵詞】 核心素養 摩擦力 科學探究 設計思想

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2019）03-003-02

一、前言

“教育部將組織研究提出各學段學生發展核必素養體系，明確學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。要求從實際情況和學生特點出發，把核心素養落實到學科教學中”。

“物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的待帶有物理學科特征的品質，是學生科學素養的關鍵成分”。物理學科的核心素養包括理“物理觀念”、“科學思維”、“實驗探究”、“科學態度與責任”四個維度。

常言道“教書育人”，是通過學科教學的“潤物細無聲”來提升學生的核心素養，達到育人目標。本文以粵教版高中物理必修1《研究摩擦力》為例，介紹如何在物理教學中開展科學探究活動，提升學生物理核心素養，培養學生終生發展的關鍵能力。

二、教學過程及設計思想

（一）巧設情景，引入課題

實驗探究1：夾珠子比賽

活動規則：班上選出一男一女兩名學生，講臺上有一個裝有珠子的盒子，女生用較為粗糙的木筷，男生用光滑的不銹鋼筷子，1分鐘看哪位同學夾出來珠子較多便獲勝。

教師：夾珠子比賽中，為什么女生會獲勝？是誰幫了女生的忙？

學生：女生用的木筷子摩擦力大，所以容易夾就獲勝了，是摩擦力幫了忙。

教師：我們生活中還有那些跟摩擦力有關的例子？

學生：走路、爬桿、拔河……

設計思想：巧設情境，讓學生參與趣味活動.通過學生親身體驗，感知物理，有利于激發學生探究問題的激情。

（二）溫故知新，鞏固概念

思考與交流1：物體靜止在固定的粗糙的木板上，逐漸抬高木板，分析木塊是否受摩擦力作用？

學生通過對各情景的受力分析，總結產生摩擦力的條件：（1）接觸面粗糙；（2）兩物體間有彈力；（3）有相對運動或相對運動趨勢。

設計思路：此活動培養學生的分析歸納能力。師生互動的方式培養了學生的語言表達能力。

思考與交流2：下面說法是否正確（ ）

A.物體受到摩擦力作用時，一定受到彈力作用

B.具有相對運動的兩物體間一定存在滑動摩擦力作用

C.只有運動的物體才能受到滑動摩擦力作用

D.運動的物體不會受靜摩擦力

設計思路：通過學生思考和概念辨析，強化“理解摩擦力產生的條件”，并突破教學難點“相對運動和相對運動趨勢的理解”。

（三）實驗探究，培養能力

實驗探究2：研究摩擦力的方向

每組發刷子，按在桌子上施加一定的力，觀察刷子上的毛彎曲的方向。

總結：摩擦力的方向與物體相對運動趨勢或相對方向相反。

設計思路：學生通過動手探究體驗，在直觀的觀察和思考總結出摩擦力的方向。

思考與交流3：人拿杯子時，杯子受到的摩擦力方向如何？人向上爬桿時受到的摩擦力方向如何？如何找出物體相對運動趨勢？（引導學生用假設法判斷靜摩擦力的有無和方向）

設計思路：通過設立各種情景，強化理解“相對運動或相對運動趨勢”的含義。

實驗探究3：研究摩擦力的大小

教師演示1：用彈簧測力計拉放在桌面的木塊，逐漸增大拉力，觀察物體從靜止到勻速運動過程中，彈簧測力計讀數大小如何變化？

教師演示2：利用力的傳感器測出靜摩擦力隨外力變化的情況，利用DISlab系統處理數據，在電腦中呈現出f-t圖像。

設計思路：通過教師演示傳感器測摩擦力，讓學生了解到新科技手段的優越性，激發學生學習的興趣和好奇心。

分組實驗：探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關？

小組討論：設計出他們認為合理的方案，教師引導學生分析方案的優缺點。

教師：一般同學設計的是直接讓物體進行勻速直線運動來求出物體所受的摩擦力的大小，但很難保證物體一定做勻速直線運動，故不選擇圖5，應選擇圖6為實驗裝置。

探究1：接觸面相同的情況下，壓力大小不同

探究2：壓力大小一定的情況下，粗糙程度不同的接觸面

通過合作探究，找出摩擦力和壓力的定量關系，畫出f —FN圖像圖像，對實驗過程和結論進行評估和交流。在實驗的基礎上得出滑動摩擦力的計算公式：f=μFN.

總結：（1）靜摩擦力的大小由 二力平衡 得出，靜摩擦力的大小范圍是 0

（2）滑動摩擦力的大小計算公式： f=μFN.

設計思路：通過分組實驗，培養學生動手實驗能力和觀察能力。讓學生學會在實驗的基礎上，歸納總結出物理規律。

練習3：一個重600N的物體放在水平地面上，要使它從原地移動，最小要用190N的水平推力，若移動后只需180N的水平推力即可維持物體勻速運動，那么：

（1）物體與地面間的動摩擦因數是多少？

（2）物體靜止在地面，用150N推物體，摩擦力為多大？

（3）物體靜止在地面，用250N推物體，摩擦力為多大？

（四）總結升華，形成思維

引導學生學生通過總結歸納得出摩擦力產生的條件、方向的確定和大小的計算方法。

設計思路：通過練習強化學生對物理規律的應用能力，總結歸納知識，形成思維方法，把知識轉化為能力。

三、物理核心素養的提升

（一）關于物理觀念

物理觀念包括物質觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應用等要素。在這堂課中，利用生活中的珠子、筷子、牙刷等生活中的物體進行實驗探究，所引入的探究活動都來源于生活，充分體現了核心素養中的物質觀念。整堂課從學習摩擦力的產生條件、探究摩擦力的方向和大小，知識環環相扣，思維層層推進，體現了物理的相互作用觀念。

（二）關于科學思維

科學思維包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素。通過巧設“木塊在不同傾斜角度的面上”的物理情景，并抽象成“面面接觸”的模型。

（三）關于實驗探究

在本節課中先是提出問題“如何測量摩擦力大小”到大膽猜想“摩擦力跟什么因素有關”，根據學生的猜想，引導學生設計方案，改進方案，利用控制變量法動手實驗和數據分析，通過科學推理最終得出結論“滑動摩擦力的大小與正壓力成正比”。

（四）關于科學態度與責任

科學態度與責任包括科學本質、科學態度、科學倫理、STSE等。本節課中利用“夾珠子比賽、拿水杯、爬桿”等生活實例激發學生對科學的求知欲。從“用彈簧測力計測摩擦力”到“用力的傳感器測摩擦力”，研究手段先進，體現了科技與社會環境的聯系。通過實驗探究活動，培養學生的動手能力和合作精神，也培養學生“實踐——認識（規律）——實踐（解決實際問題）“”的科學思想。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]教育部.《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》.2014年3月.

[2]教育部.《普通高中物理課程標準（修訂稿）》.2015 年10月.

[3]林崇德.我國基礎教育和高等教育階段學生核心素養總體框架研究項目研究成果.