指向核心素養的初中物理多維鏈接教學實踐①
——以“摩擦力”教學為例

莊益君

(江蘇省江陰市禮延實驗學校,江蘇 無錫 214432)

《義務教育物理課程標準(2022年版)》注重培養學生的核心素養,重視物理課程的基礎性、實踐性與發展性,凸顯物理概念和規律與實驗探究的聯系,體現物理課程的特點及育人功能。

項目學習(Project Based Learning,縮寫為PBL)是以項目為核心開展的學習活動,基于真實情境、問題、任務、項目進行學習,可借助Burke提出“6E”的教學法:引入、探究、解釋、工程、豐富、評價,解決來自真實情境的復雜問題,從而指向核心素養、發展高階思維、促進深度學習。

筆者在2022年10月的“江蘇省新時空·名師空中課堂”執教時進行了教學實踐,教學內容為蘇科版初中物理八年級下冊第八章第三節“摩擦力”,基于項目進行科學探究,實現多維鏈接,教學設計如圖1。

圖1

1 與課標鏈接,引入項目學習靶向目標

本節課力求踐行“從生活走向物理,從物理走向社會”的課程理念,確定了以下教學目標:通過常見事例了解摩擦力;通過實驗探究,得出物理規律;會用彈簧測力計測量滑動摩擦力的大小;探究并了解滑動摩擦力的大小與哪些因素有關;運用所學知識解決增大有益摩擦和減小有害摩擦的具體問題;在體驗與實踐中初步形成運動與相互作用觀念,并能運用這種觀念解釋生活現象。

2 與課時鏈接,創設微項目解釋學習內容

與課時鏈接,基于微項目的學習可以切實解釋學習內容。在基于課時的“微項目”實施時,要做到以下3個聚焦。

2.1 聚焦選題

本課的探究主題是“摩擦力”,核心內容是探究滑動摩擦力的影響因素。教學中選擇的第一個微項目是讓學生組成男女兩隊進行趣味拔河比賽。在這個以贏得比賽為目標的游戲中,學生積極參與活動,為“探究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗做好鋪墊,如猜想滑動摩擦力的大小與壓力、接觸面的粗糙程度、相對運動速度等因素有關,都在比賽中進行一一滲透。教學中,選擇的第二個微項目是負重運輸賽,為設計實驗環節中測量滑動摩擦力的方法教學做好了鋪墊。

2.2 聚焦指向

物理學科核心素養包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任,這些都需在解決實際問題的過程中得到培養。

在趣味拔河比賽中,以“玩”引入,以“做”深入,以“思”介入。在首戰中,男生選用四輪小推車助陣,輸了比賽(圖2)。學生在哄堂大笑之后,通過鮮明對比,引發了思考:要贏得比賽,就要受到較大的摩擦力。再戰,男生甩掉推車,與女生站在同樣的地面上,卻又因手拉的一端桿上被裁判悄悄涂了洗手液,再度敗北。在此情境下,教師適當引導,學生就會對摩擦力有所感悟。

圖2

2.3 聚焦思維

在負重運輸賽中,男、女兩隊同時拉動兩個外表相同的沙箱,看誰先把沙箱拉到終點。這個項目的設計看似只是簡單的趣味比賽,其實隱藏著思維的聚焦。在用繩子拉沙箱的實驗中測量滑動摩擦力,為學生探究滑動摩擦力的影響因素提供方法支持;在如何贏得比賽的討論環節,引發學生思考并聯想到減小摩擦力的方法,為實驗探究做好鋪墊。

3 與實驗鏈接,實施科學探究

科學探究的重要方式之一是實驗探究,項目學習旨在培養學生基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設、設計實驗與制訂方案、基于證據得出結論并作出解釋、針對科學探究過程進行交流、評估、反思的能力。學生經過兩個比賽項目之后,再進行實驗探究就水到渠成。

3.1 學生猜想

比賽的體驗為學生的猜想做好了鋪墊,他們猜想滑動摩擦力的大小可能與壓力的大小、接觸面粗糙程度、接觸面積、運動速度等有關。

3.2 設計實驗

(1) 如何測量滑動摩擦力的大小?

剛才我們是通過繩子的拉力來判斷摩擦力的大小,有沒有更精確的儀器可用于測量呢?斜著拉時,拉力與摩擦力大小相等嗎?引出課本“信息快遞”中提供的方法:將物體置于水平桌面上,用彈簧測力計沿水平方向拉動,使其做勻速直線運動,此時彈簧測力計的示數等于物體所受滑動摩擦力的大小。

(2) 如何改變各因素?

經過微項目的鋪墊,學生能輕松完成實驗探究,在實驗探究過程中正確運用控制變量法。

3.3 進行實驗

除了教材上的常規實驗器材外,為了體現學生實驗的豐富性,還給學生提供了橡皮筋等,讓學生利用隨手可得的書和筆作為實驗器材,從另外一個角度完成探究,進一步探究滾動摩擦與滑動摩擦的關系。

4 與資源鏈接,打破項目學習的時空壁壘

與資源鏈接,多方開發實驗資源,針對實驗中發現的問題,運用自制教具拓展項目學習的空間,引導學生利用生活器材,深入探究。

4.1 利用自制教具突破實驗教學難點

在實驗探究過程中師生發現存在兩個突出的困難:(1) 勻速拉動較難實現;(2) 彈簧測力計的讀數不夠穩定。針對以上困難,筆者嘗試自制教具,借助力傳感器、皮帶輪和電動機的組合(圖3),加入工程設計元素,解決以上難點。改變壓力、速度、接觸面積,觀察摩擦力的變化。

圖3

4.2 利用生活器材,拓展項目研究

教師布置研究項目,要求學生利用生活器材,深化對摩擦力的探究,并錄制實驗視頻。有學生用橡皮筋勻速拉動書本,增加書的本數,改變書與桌子接觸面處的粗糙程度,探究滑動摩擦力的大小與正壓力的大小、接觸面粗糙程度的關系;在書本的下面墊幾支鉛筆,發現在相同條件下用滾動代替滑動可以減小摩擦。

5 與評價鏈接,達成項目學習目標

本課的評價遵循“目標—學習—評價—改進”的路徑。基于探究、應用摩擦力的學習目標,緊扣整堂課的學習內容,學生在新課結束后對項目學習進行多元評價,并提出改進意見。

生1:在拔河比賽中,男同學輸得很冤,原因是他手拉的一端桿上被涂上了洗手液。如果涂上鎂粉,再穿上新鞋,增大接觸面的粗糙程度,他就能贏得比賽。

生2:在書本下墊幾支鉛筆的實驗設計,與古人運輸木材相似,以滾動代替滑動,可以減小摩擦。

在學生實驗的評價中引入“云實驗平臺”,利用視頻觀察、評價學生的實驗完成情況。學生在做分組實驗時,可以利用“云實驗平臺”的攝像和大數據傳輸功能,將分組實驗的活動場景呈現到教室的主屏幕上(圖4),為現場評價提供了有效的資源平臺。

圖4

6 結語

項目學習將綜合性實踐活動引入到初中物理教學中,實現跨學科融合學習,符合課程改革理念,這種學習方式的效能可以利用表現性評價、學業測試提供佐證。項目學習使學習真實發生,切實培養了學生的核心素養。