重视科学探究，提升核心素养

薛建珍

【摘要】 核心素养是学生个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。本文以粤教版高中物理必修1《研究摩擦力》教学设计和实施过程为例，阐述如何通过开展科学探究活动，提升学生的物理核心素养。

【关键词】 核心素养 摩擦力 科学探究 设计思想

【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2019）03-003-02

一、前言

“教育部将组织研究提出各学段学生发展核必素养体系，明确学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。要求从实际情况和学生特点出发，把核心素养落实到学科教学中”。

“物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的待带有物理学科特征的品质，是学生科学素养的关键成分”。物理学科的核心素养包括理“物理观念”、“科学思维”、“实验探究”、“科学态度与责任”四个维度。

常言道“教书育人”，是通过学科教学的“润物细无声”来提升学生的核心素养，达到育人目标。本文以粤教版高中物理必修1《研究摩擦力》为例，介绍如何在物理教学中开展科学探究活动，提升学生物理核心素养，培养学生终生发展的关键能力。

二、教学过程及设计思想

（一）巧设情景，引入课题

实验探究1：夹珠子比赛

活动规则：班上选出一男一女两名学生，讲台上有一个装有珠子的盒子，女生用较为粗糙的木筷，男生用光滑的不锈钢筷子，1分钟看哪位同学夹出来珠子较多便获胜。

教师：夹珠子比赛中，为什么女生会获胜？是谁帮了女生的忙？

学生：女生用的木筷子摩擦力大，所以容易夹就获胜了，是摩擦力帮了忙。

教师：我们生活中还有那些跟摩擦力有关的例子？

学生：走路、爬杆、拔河……

设计思想：巧设情境，让学生参与趣味活动.通过学生亲身体验，感知物理，有利于激发学生探究问题的激情。

（二）温故知新，巩固概念

思考与交流1：物体静止在固定的粗糙的木板上，逐渐抬高木板，分析木块是否受摩擦力作用？

学生通过对各情景的受力分析，总结产生摩擦力的条件：（1）接触面粗糙；（2）两物体间有弹力；（3）有相对运动或相对运动趋势。

设计思路：此活动培养学生的分析归纳能力。师生互动的方式培养了学生的语言表达能力。

思考与交流2：下面说法是否正确（ ）

A.物体受到摩擦力作用时，一定受到弹力作用

B.具有相对运动的两物体间一定存在滑动摩擦力作用

C.只有运动的物体才能受到滑动摩擦力作用

D.运动的物体不会受静摩擦力

设计思路：通过学生思考和概念辨析，强化“理解摩擦力产生的条件”，并突破教学难点“相对运动和相对运动趋势的理解”。

（三）实验探究，培养能力

实验探究2：研究摩擦力的方向

每组发刷子，按在桌子上施加一定的力，观察刷子上的毛弯曲的方向。

总结：摩擦力的方向与物体相对运动趋势或相对方向相反。

设计思路：学生通过动手探究体验，在直观的观察和思考总结出摩擦力的方向。

思考与交流3：人拿杯子时，杯子受到的摩擦力方向如何？人向上爬杆时受到的摩擦力方向如何？如何找出物体相对运动趋势？（引导学生用假设法判断静摩擦力的有无和方向）

设计思路：通过设立各种情景，强化理解“相对运动或相对运动趋势”的含义。

实验探究3：研究摩擦力的大小

教师演示1：用弹簧测力计拉放在桌面的木块，逐渐增大拉力，观察物体从静止到匀速运动过程中，弹簧测力计读数大小如何变化？

教师演示2：利用力的传感器测出静摩擦力随外力变化的情况，利用DISlab系统处理数据，在电脑中呈现出f-t图像。

设计思路：通过教师演示传感器测摩擦力，让学生了解到新科技手段的优越性，激发学生学习的兴趣和好奇心。

分组实验：探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关？

小组讨论：设计出他们认为合理的方案，教师引导学生分析方案的优缺点。

教师：一般同学设计的是直接让物体进行匀速直线运动来求出物体所受的摩擦力的大小，但很难保证物体一定做匀速直线运动，故不选择图5，应选择图6为实验装置。

探究1：接触面相同的情况下，压力大小不同

探究2：压力大小一定的情况下，粗糙程度不同的接触面

通过合作探究，找出摩擦力和压力的定量关系，画出f —FN图像图像，对实验过程和结论进行评估和交流。在实验的基础上得出滑动摩擦力的计算公式：f=μFN.

总结：（1）静摩擦力的大小由 二力平衡 得出，静摩擦力的大小范围是 0

（2）滑动摩擦力的大小计算公式： f=μFN.

设计思路：通过分组实验，培养学生动手实验能力和观察能力。让学生学会在实验的基础上，归纳总结出物理规律。

练习3：一个重600N的物体放在水平地面上，要使它从原地移动，最小要用190N的水平推力，若移动后只需180N的水平推力即可维持物体匀速运动，那么：

（1）物体与地面间的动摩擦因数是多少？

（2）物体静止在地面，用150N推物体，摩擦力为多大？

（3）物体静止在地面，用250N推物体，摩擦力为多大？

（四）总结升华，形成思维

引导学生学生通过总结归纳得出摩擦力产生的条件、方向的确定和大小的计算方法。

设计思路：通过练习强化學生对物理规律的应用能力，总结归纳知识，形成思维方法，把知识转化为能力。

三、物理核心素养的提升

（一）关于物理观念

物理观念包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素。在这堂课中，利用生活中的珠子、筷子、牙刷等生活中的物体进行实验探究，所引入的探究活动都来源于生活，充分体现了核心素养中的物质观念。整堂课从学习摩擦力的产生条件、探究摩擦力的方向和大小，知识环环相扣，思维层层推进，体现了物理的相互作用观念。

（二）关于科学思维

科学思维包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。通过巧设“木块在不同倾斜角度的面上”的物理情景，并抽象成“面面接触”的模型。

（三）关于实验探究

在本节课中先是提出问题“如何测量摩擦力大小”到大胆猜想“摩擦力跟什么因素有关”，根据学生的猜想，引导学生设计方案，改进方案，利用控制变量法动手实验和数据分析，通过科学推理最终得出结论“滑动摩擦力的大小与正压力成正比”。

（四）关于科学态度与责任

科学态度与责任包括科学本质、科学态度、科学伦理、STSE等。本节课中利用“夹珠子比赛、拿水杯、爬杆”等生活实例激发学生对科学的求知欲。从“用弹簧测力计测摩擦力”到“用力的传感器测摩擦力”，研究手段先进，体现了科技与社会环境的联系。通过实验探究活动，培养学生的动手能力和合作精神，也培养学生“实践——认识（规律）——实践（解决实际问题）“”的科学思想。

[ 参 考 文 献 ]

[1]教育部.《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》.2014年3月.

[2]教育部.《普通高中物理课程标准（修订稿）》.2015 年10月.

[3]林崇德.我国基础教育和高等教育阶段学生核心素养总体框架研究项目研究成果.