“摩擦力”的教学逻辑重构及教学实施

洪从兵 程春 清声明

摘要：初中物理教学不仅要注重科学知识的传授和技能的训练，更应该注重学生学习兴趣、探究能力、创新意识以及科学素养的培养。这就要求初中物理教师厘清知识点的教材编排逻辑，针对学生的认知逻辑，重构教学逻辑。《摩擦力》一节，先分析教材的编排逻辑，再进行教学的逻辑重构，具体教学环节如下：以疑激思，引入摩擦力;直观体验，认识摩擦力;改进实验，探究摩擦力;创新实验，深化摩擦力。

关键词：摩擦力教材逻辑教学逻辑

初中物理是以提高学生科学素养为目标的自然科学基础课程。因此，初中物理教学不仅要注重科学知识的传授和技能的训练，更应该注重学生学习兴趣、探究能力、创新意识以及科学素养的培养。也就是说，初中物理教学必须符合学生的认知逻辑，让学生的学习有趣、有序地发生。这就要求教师厘清知识点的教材编排逻辑，针对学生的认知逻辑，重构教学逻辑。下面，以苏科版初中物理八年级下册“摩擦力”相关知识的教学为例，谈一谈笔者的思考与实践。

一、“摩擦力”的教材编排逻辑

苏科版初中物理教材将“摩擦力”编排在八年级下册第八章第三节，在“弹力”和“重力”之后，在“二力平衡”之前。教材的编写意图可能是：将三种性质的力编排在一起，便于学生运用比较的方法进行学习。但是，这样的编排容易导致学生无法理解“利用二力平衡测量摩擦力”的实验原理，更谈不上主动探究实验方法，只能机械记忆。这无形中增大了学生学习的难度，容易挫伤学生学习物理的兴趣。

另外，教材对于滑动摩擦力的方向没有做出明确的说明，只是利用在桌面上匀速拉动木块的方法（如图1），让学生感受摩擦力的存在和方向。这样的编排设计，学生缺乏直观的体验过程，对学生的想象推理能力要求较高。

二、“摩擦力”的教学逻辑重构

基于此，笔者认为，有必要对教材章节顺序做出调整。“摩擦力”教学的重难点之一就是通过实验探究影响滑动摩擦力大小的因素，实验探究的过程涉及二力平衡，因此笔者将本节课的内容调整到第九章“二力平衡”一节之后。这样的编排符合学生的认知逻辑顺序，利于学生的理解和探究，也更利于學生学习兴趣和科学思维能力的提升。

同时，为了激发学生学习和探究的兴趣，有必要将抽象的概念进行形象化处理，让学生通过充分的体验加深本节课知识的理解，同时培养科学思维能力。可按如下逻辑顺序展开：

（1）亲身感受摩擦力的存在;

（2）直观体验摩擦力的方向;

（3）利用二力平衡知识，设计探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验;

（4）通过创新设计，突破对影响滑动摩擦力大小的因素的困惑。

三、“摩擦力”的教学实施

（一）以疑激思，引入摩擦力

“学起于思，思源于疑。”创设能让学生感到“意料之外、情理之中”的情境，以引发学生的认知冲突，能够促使学生积极主动地去探究，深化对知识的理解。

例如，新课导入环节，教师设置夹球小游戏：在规定时间内，用筷子将杯中事先涂过洗涤剂的玻璃球夹起（如图2），并运到另一个杯中。

学生本以为小小的玻璃球应该不难夹取，谁知尝试了才发现非常困难。在艰难的夹球过程中，学生不由自主地就会思考“这是什么原因造成的呢”，生发出强烈的探究欲望。

（二）直观体验，认识摩擦力

身边处处皆物理，物理与生活本来就是密不可分的。一些生活用品、学习用品等都可以改装为实验器材，当学生发现常见的物品出现在课堂时，也会好奇这些物品能带来怎样的结果;同时，还会促进学生留心观察和寻找日常生活中的物理现象，培养将物理知识应用于生活并以此分析、解决实际问题的能力。

例如本课，教师设置了3个体验活动：（1）将手掌用力按在课桌上向前推动（如图3），体会手心的感觉;（2）将牙刷刷毛直立在木板表面，然后向右拉动牙刷（如图4），观察刷毛的变化;（3）将牙刷刷毛直立在木板表面，保持牙刷不动，如何拉动木板，使刷毛向左弯曲？

设计这3个体验活动，是为了让学生科学地认识摩擦力。体验（1），旨在让学生感受滑动摩擦力的存在。体验（2），选用生活中常见的牙刷进行实验，通过刷毛弯曲的方向来“看见”摩擦力的存在和方向，意在把看不见的摩擦力变得“看得见”。切身的体会，直观的现象，揭开了摩擦力神秘的面纱。体验（3），针对学生的思维定式“摩擦力的方向与物体的运动方向相反”，通过与体验（2）对比，学生从刷毛向左弯曲得出牙刷受到向左的摩擦力，就会产生“为什么牙刷不动也受到摩擦力”的困惑。教师适时追问：牙刷真的不动吗？学生会发现，牙刷相对于接触面是向右运动的，从而得出对滑动摩擦力的方向更为准确的表述：滑动摩擦力的方向与物体相对于接触面运动的方向相反，进而深刻地体会到科学的严谨性。

选用生活中的物品来直观呈现抽象的物理现象，符合学生的认知特点。熟悉的牙刷带来了不一样的体验过程，帮助学生有效突破了教学障碍，同时还为后续“影响滑动摩擦力的大小因素”探究实验的改进做铺垫。

（三）改进实验，探究摩擦力

对于一些实验方案的不完善之处，教学时可以不事先提醒学生，而是放手让学生自主探究，经历一个“失败”的探究过程，在“失败”中发现问题，引发如何解决问题的思考，使学生体会到成功的来之不易和真正获得时的喜悦，培养科学思维能力和坚持不懈的态度。

1.进行常规实验，发现问题。

经过系列问题的引导后，学生提出：可以利用二力平衡的知识，通过测量拉力的大小来间接测量滑动摩擦力的大小。教师让学生自己设计实验方案进行实验，并反馈实验中的发现和困惑。学生在实验后提出的问题和困惑有：让木块保持匀速直线运动很困难，弹簧测力计在运动过程中读数不准确，示数忽大忽小，等等。让学生在做中思，有助于培养学生发现问题、提出问题的能力。

2.改进实验方法，优化实验效果。

发现问题后，教师引导学生对测量滑动摩擦力的实验方法进行改进：回顾之前的体验（2）和体验（3），如何解决刚刚提出的问题和困惑？学生通过回顾之前的体验活动发现，“不动”的牙刷也能受到滑动摩擦力，从而将方法正向迁移，对之前的实验方法加以改进：将木块固定，拉动木板产生滑动摩擦力（如图5），此时木块保持静止状态，因此不必匀速拉动木板（但尽可能保持速度稳定）。这样的操作简单而且效果明显。为了增加演示实验的可视度，还可以进一步做出改进——安装定滑轮来改变拉力的方向，并将弹簧测力计竖直悬挂（如图6），便于观看和读数。通过改进实验方法，学生经历了解决问题的过程，培养了创新和解决问题的能力。

由于之前的体验活动中已经渗透了这样的思路：木板不动时向右拉动牙刷和牙刷不动时向左拉动木板，效果是相同的。有了这样的铺垫，学生很容易联想到将牙刷换成木块，达到学以致用并迁移深化的目的。对实验方法的改进是本节课的难点，通过上述教学设计，难点的突破水到渠成。

（四）创新实验，深化摩擦力

掌握了测量摩擦力的方法，就可以继续探究影响滑动摩擦力大小的因素了。在猜想与假设环节，教师鼓励学生根据生活经验提出各种猜想。学生可能会提出：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、压力大小、重力大小、速度大小、接触面积等因素有关。其中，压力和重力对滑动摩擦力的影响，学生常常分不清楚。为此，笔者创新设计了如图7所示的实验装置：测出一块长条形磁铁在木板上滑动时受到的滑动摩擦力大小;然后，在木板的下表面粘上钢尺，在增大磁铁对木板压力的同时又保持了磁铁的重力不变，再测出磁铁此时受到滑动摩擦力的大小，比较两次示数发现：压力增大，滑动摩擦力明显增大。为了让结论更具有说服力，可以引导学生课后思考、完善实验方案：如何在保持压力不变时增大重力，比较滑动摩擦力的大小。如此，进一步培养学生的科学思维能力，保持学生的认知活力。

*本文系江苏省教育科学“十三五”规划课题“体验式教学促进初中生物理科学素养提升的实践研究”（编号：D/2016/02/99）和盐城市教育科学“十三五”规划课题“初中物理体验式教学的实施策略研究”（编号：2017—L—144）的阶段性研究成果。

参考文献：

[1] 洪从兵.强化学习体验，培养科学思维——以《照相机与眼球视力的矫正》教学设计为例[J].教育研究与评论（中学教育教学），2017（7）.

[2] 洪从兵.科学探究中猜想与假设的引导策略[J].中学物理教学参考，2014（9）.

[3] 陳栋，季卫新.研究性备课：初中物理核心素养之学生思维能力的培养——以“凸透镜成像的规律”重难点突破为例[J].物理教师，2019（4）.5，7，14，15，16，19，32，47，62，72，74，77-79，86，91