基于建構主義的《摩擦力》的教學

陳紅梅 徐平川 蔣亞欣

【摘 要】針對中學物理教學重教師講授、忽略學生主體性等問題，根據建構主義學習理論，教學情境創設的忽視，學生合作交流的機會不多是造成上述問題的主要原因。本文重構了高中摩擦力一節的教學設計，旨在以學生為中心，使學生成為學習的主動建構者，這有利于完成對新知識的意義建構，激發學生的學習熱情，不斷增強學生的綜合能力。

【關鍵詞】建構主義;學生中心;靜摩擦力;滑動摩擦力

摩擦力是中學物理力學部分的重點和難點內容，到目前為止，已經有許多教育工作者和研究者對如何開展這堂課的教學貢獻了大量的智慧。教材研究摩擦力是用彈簧測力計水平勻速拉動物體，從而觀察摩擦力的變化。這種方法需利用彈簧測力計勻速拉動物體，但勻速運動的狀態不易實現，運動中也不方便讀數。教材拓展內容中提到了可以用力傳感器代替彈簧測力計。本文基于建構主義理論重構了摩擦力一節的教學設計，利用力傳感器來測量力，通過自制教具來探究摩擦力的大小和方向。

1? ?基于建構主義的學習理論與教學原則

建構主義提出：以學習者為中心，強調學生對知識的主動探取、主動發現和對所學知識意義的主動建構[1]。知識不是通過教師的傳授而獲得，而是學習者在一定的情境下，在教師或學習伙伴的幫助下，利用必要的學習資料，通過意義的建構而獲得。要促進知識的有意義建構，學生頭腦中對于該知識的前概念就具有關鍵性作用。只有建立前概念與新概念之間的聯系，學生才能理解物體性質、物理規律之間的內在聯系。

教學設計是依據課程標準的要求，結合教學對象的特點，應用系統科學的方法，考慮教學過程中的諸多因素，選擇有效的教學策略、教學模式，將教學內容有序安排，確定出適合的教學方案設想與計劃。傳統課堂上所制訂的教學設計比較完善，在一定程度上能完成教學目標，但是整個課堂都是以教師為中心，而忽視了學生的學。根據建構主義教學理論，教學設計應該要遵循以學生為中心的原則，注重情境創設對知識意義建構的重要作用，強調協作對意義建構的關鍵作用，擅于利用各種資源來促進學習，最終達到有意義學習的目標。

2? ?基于建構主義的摩擦力教學設計

基于建構主義理論摩擦力一節的教學設計，主要以情景及協作為導向。

2.1? 教學目標及思路

根據新課程標準，學生要知道滑動摩擦和靜摩擦現象，能用動摩擦因數計算滑動摩擦力的大小[2]。本節課的教學目標是：學生能認識摩擦現象，能夠判斷摩擦力的方向，能促進自身科學思維的發展。學生自己動手做實驗，逐步培養自身的科學探究能力。基于本節課的教學目標，結合教學內容及學生認知的特點，本節課的教學主要分為五個環節：利用高樓火災安全逃生情境，激發學生興趣，引發學生思考;結合生活中常見的推拉物體情境成功創設第二個物理情境，結合學生已有的對摩擦力的認識，歸納出產生摩擦力的條件，利用牙刷讓學生自主感受摩擦力的方向;在教師的指導下，以小組合作學習的方式，通過定量實驗認識摩擦力大小的變化規律;教師提供教學資源，學生自主選擇學習滾動摩擦及流體阻力;最后課堂練習，應用概念和規律解決問題，強化對知識的理解。本節課的教學設計，如圖1所示。

2.2? 情境創設

播放火災救援的視頻，觀察消防員如何利用安全繩高空下降，體會高樓火災中人們能安全逃生的關鍵原因——摩擦力。在此基礎上，通過提問的方式，引導學生主動思考摩擦力是如何產生的。為了讓學生能更深刻地理解摩擦力產生的條件，教師再創設一個在桌面上水平拉動物體的情境，與初中所學的滑動摩擦力進行類比分析，學生經歷同化順應的過程，容易得到靜摩擦力的產生條件，從而實現知識的遷移。教師引導學生總結靜摩擦力的產生條件，在此過程中培養學生的分析歸納能力、邏輯思維能力及語言組織能力。

情境創設，有助于學生體會生活與物理的緊密聯系，使學生理解構建摩擦力概念的意義。

2.3? 利用各種資源來支持“學”

教材不是學生學習的唯一參考資料。在認識摩擦力的方向時，教師可以給學生每人一把牙刷，讓學生按壓并拉刷子。學生觀察刷毛的彎曲方向，分析牙刷相對運動趨勢或相對運動趨勢方向與牙刷刷毛彎曲方向的關系，在教師的協助下總結出靜摩擦力與滑動摩擦力的方向。探究摩擦力的方向如圖2所示。中學階段對滾動摩擦學習僅處于了解的程度，教材中對滾動摩擦的描述也比較簡略，因此教師可以給學生提供各種信息資源，如提供文字材料、引導學生在因特網上查找信息等，為學生創造一個良好的學習環境，使學生可以根據自己的能力水平選擇性的學習，這樣有利于提高學生的自主學習能力以及協作能力。

2.4? 協作學習的環境設計

在探究摩擦力的大小變化時，學生使用教材提供的方案，用彈簧測力計水平勻速拉動長板上的物體，很容易判斷出靜摩擦力隨拉力增大，能發現靜摩擦力存在最大值。教師以問題激疑，提問學生該如何測量滑動摩擦力的大小。學生不難想到仍可以用探究靜摩擦力變化規律的方法。這樣教師便可讓學生以小組合作的方式進行實驗，目的是讓學生在實驗操作的過程中發現實驗方案的不足之處：運動中讀數不方便;不易勻速拉動物塊。小組提出更優化的方案，并在全班進行展示。整個展示過程中，教師與學生的智慧及思維方式就能被整個班級的其他學生所共享，教師也能逐步啟發學生改變相對運動的物體，運用牛頓第三定律和更加精密的實驗儀器，得到更完善的實驗方案：用力傳感器代替彈簧測力計，物體不動而拉動下面的長板，這樣既能克服勻速拉動不易實現的困難，也能觀察到摩擦力在整個過程中的變化情況[3]。實驗裝置及相關附件如圖3所示。通過這樣的協作學習的環境，整個班級的學生就能形成對摩擦力知識的意義建構。

3? ?結語

基于新課程標準要求，結合學生的學習特點，以建構主義“以學習者為中心”的教學模式創設情境，能增強學生理論聯系實際的能力，激發學生的學習熱情。在摩擦力的教學過程中，實行小組合作學習，能使學生找出靜摩擦力變化規律及滑動摩擦力定量表達式，增強學生的協作、語言表達能力，在合作的過程中能有效提高基礎薄弱學生的學習能力，縮小班級內部的差異性。學生成為知識的主動建構者，有利于提升學生的綜合能力。為此，在概念教學中，可以將學生置于學習的主體地位，構建適合學生發展的教學環節，促進學生的核心素養不斷提升。

【參考文獻】

[1]付建中.教育心理學[M].北京：清華大學出版社，2010.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]劉增澤，馮杰.牛頓三定律與摩擦力教學的實驗設計[J].物理教學探討，2017（35）.