聚焦微视频教学 提升物理学科核心素养*—以人教版《物理(必修1)》中《摩擦力》为例

叶 萍

本节内容是在初中物理摩擦力教学基础上的延伸和拓展，是构建高中物理知识的一块基石。因其“动中有静，静中有动”的特点，特别是在许多问题中，静摩擦力“若有若无，方向不定”，或“由动变静，由静变动”，给刚刚进入高中学习的学生带来很大困难。因此，在实际教学中要通过探究活动，引导学生体验摩擦力的特点、规律及其发生过程，并思考摩擦力的产生条件、影响因素及特点。本节是高中物理课本典型的实验探究课，要求学生针对摩擦这一物理现象进行观察、提问、设计实验、提出实施方案并对实验结果进行交流讨论，从而明确摩擦力的本质，培养科学探究能力，渗透人文素养，体现HPS(History of Science and Philosophy of Science)教育。

一、精心设计教学情境 激发科学探究热情

1.视频1：《拔河比赛》(如图1所示)

拔河是人们喜欢的一项传统体育项目，具有悠久的历史。在拔河比赛中，胜负在很大程度上取决于个人的技巧和“人心齐，泰山移”的团队精神。例如，脚同时使劲蹬地，在短时间内可以对地面产生超过自己体重的压力。再如，人身体适度后仰，可借助对方的拉力增大对地面的压力等。其目的都是尽量增大地面对脚底的静摩擦力，以夺取比赛的胜利。因为不是体育课，不适合开展现场拔河比赛体验，只能通过视频来演示。

图1

问：比赛成败的关键是什么？

答：摩擦力。

2.视频2：《正常行走过程踩到香蕉皮》

教师将一段实拍的视频通过投影仪播放出来，学生全方位观察，答案是次要的，关键是获得身临其境的体验，这样就能自然过渡到这一节课的学习。

设计意图：正如物理学的研究经历了从现象到本质一样，学生在做实验或是观看视频的过程中感受到了摩擦力的存在，后续的讨论让他们领悟到摩擦力的本质，这样的设计符合学生的认知规律，可为掌握力学分析打下基础。

问：行人走得好好的，为什么摔跤？

答：踩到香蕉皮，摩擦力变小。

二、精巧改进实验装置 培养科学探究能力

1.设计真实情境实验体验静摩擦力

(1)学生展示实验1：两名学生拉银行卡赢取奖金(如图2所示)

在班级中挑选力量相差悬殊的一男一女，各自用两根手指夹住同一张银行卡拉向己方，结果让很多学生大惊失色，女生赢了。将此过程用手机拍摄下来，利用同屏宝连接投影仪，然后慢镜头播放看是否放水。

图2

问：失败不可怕，可怕的是失去了面对失败的勇气，请这位男同学谈谈失败的原因？

答：我闻到手指上有味道，还挺香的，好像是洗洁精。

问：银行卡一边涂了洗洁精，导致他输了比赛，所以成败的关键是什么？

答：摩擦力。

(2)学生展示实验2：手提玻璃瓶(其中一瓶外侧涂抹油)

分组进行手提玻璃瓶移动的比赛。实验后，如果有学生提出有作假嫌疑，教师可立即邀请他上台互动，这个体验只要几十秒就能完成，利用手机同屏宝将手机拍摄画面同步到投影仪，因为是现场直播，不存在造假，因此可调用慢放功能，使过程细节清晰呈现。此后，导入摩擦力这一教学重难点。

设计意图：从现实生活中的物理现象出发，激发学生的好奇心和求知欲，引导学生从感性认识上升到理性思考什么是摩擦现象。离开了实验的物理教学只能是“空中楼阁”，所以物理实验是物理教学的重要手段之一。物理教学涉及的具体实物、模型、图形、实验等很多，这些内容在教材上都能找到其对应的解释性内容，但若不展示于学生眼前，学生就不能很好地认识、把握它们，正所谓“眼见为实”。用手机拍摄视频，是因为受时间和空间等客观条件以及仪器本身因素的限制，实验效果有可能不理想。在学生实验时拍摄下精彩的瞬间，制作成物理微视频实验，利用多媒体的播放功能，能起到使形象直观、放小为大、化远为近，改变时空、动静变化、快慢，使细节重复再现等作用。

2.设计简单实验探究静摩擦力条件

笔者通过中国知网搜索摩擦力方面的论文，发现有教师采用力传感器研究摩擦现象，但它在一节课上实在解决不了什么问题。作为一节新课，教学不能超越大纲的要求。传感器是一种综合性极强的仪器，涉及敏感材料学、光学、电子学、计算机学知识，而学生缺乏传感器测量的整体概念，接受能力有限；当然，将传感器设计进实验，确实可以更加精确地研究超失重现象，但不适合在新授课中解决这个问题。朱正元老先生曾言“瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”，他根据学生和教学的特点提出了某些适当标准，使仪器制作虽“土”但能用，又美而可供观赏。对于工厂制作的演示仪器，他提出要注意“简单、明了、尺寸够大”。意思是，越接近学生的生活体验，学生越容易搞清楚。

(1)视频：《传送带输送货物》(如图3所示)

图3

问：我们每天都在体验摩擦力，生活中有哪些直接的应用呢？

答：走路、拿筷子吃饭、拿黑板檫……

答：没有摩擦力，我们几乎什么也做不了。

问：从视频中可知，若没有摩擦力会怎么样？

答：货物会滑下来。

(2)学生合作实验：测静摩擦力的最大值

这个过程动静结合，不知道什么时候拉力F会超过最大静摩擦力，只知道当小木块静止时，二力平衡，拉力等于静摩擦力。木块动静转化的临界点很难把握，但通过现场拍摄，利用手机同屏宝投到投影仪上，然后慢镜头播放，可以实现对这些临界值的捕捉。

步骤1：用弹簧测力计水平拉木块，感受静摩擦力，并读出最大值。

步骤2：在木块上增加若干个钩码，重复步骤。

通过实验，学生很容易得出结论：压力增加了，静摩擦力不一定增加，但是静摩擦力所能达到的最大值增加了。

整堂课在师生互动、生生互动中进行，讲台前的屏幕上实时展示学生的实验，教师可以对实验结果及时点评，学生之间也可以互相评价。

设计意图：静摩擦力现象比较抽象，设计一个贴近学生实际生活、激发学习热情的教学情境尤为重要。教师仅作为一个引路人、导演而存在。学生作为整个探究活动的主体，感受到主角的光环，也感受到合作学习的必要性，为以后的学习探究奠定了基础。学生总结后，争先恐后地将自己的成果展示在屏幕上，探究的欲望空前高涨。教师鼓励学生观察、思考、提问，并在假设的基础上设计、实施方案、交流实验结果。课前的文献资料研究与课堂上的小组合作探究相得益彰，较好地提升了学生的归纳与概括、科学探究的能力。数码互动的使用改进了课堂教学方式，增加了师生间、生生间的互动交流，大大提高了课堂教学的效率，让教学评价更及时、更有激励性。

3.尝试解决生活中的问题 提升社会责任感

(1)学生体验1：鞋子穿的时间长了走路容易打滑，分析原因。

(2)学生体验2：下雨天，高速行驶的汽车不易刹车。

设计意图：通过对上述问题进行讨论，既复习了摩擦力，又符合《普通高中物理学课程标准(实验)》(2017年版)中提倡的：物理实验课应是一种有利于发挥学生的主体性、发展人的创造性、培养人的健全人格，加速自我实现的教学形式。学生应积极运用物理学的知识和方法，关注社会议题，参与讨论并做出解释，争做健康中国的提倡者和实践者。

三、结语

《普通高中物理学课程标准(实验)》(2017年版)中提出要关注学生学习过程中的实践经历，强调学生学习的过程是主动参与的过程，让学生积极参与动手动脑的活动，本节课通过对摩擦力的探究活动加深了学生对摩擦力本质的理解，提升了应用知识的能力，帮助学生培养了科学思维习惯、良好的生活习惯，有利于发展学生的终身学习和实践创新能力。