“情境链”引领的高中物理课堂教学实践与探索
——以“研究静摩擦力”为例

2022-11-11 09:02广东广州市花都区邝维煜纪念中学510800高秀丽

中学教学参考 2022年20期

广东广州市花都区邝维煜纪念中学（510800）高秀丽

一、问题的提出

《普通高中物理课程标准（2017 年版2020 年修订）》提出：学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。如何让物理学科核心素养的培养在物理教学活动中落地，成了教师当前亟待解决的问题。

教学情境是指教师在教学过程中创设的情感氛围，也是指具有一定情感氛围的教学活动。建构主义理论认为，知识并不是独立于情境之外的文字或公式，而是存在于具体的、情境性的、可感知的活动中，知识是情境化的知识，一切知识来源于情境。在新一轮的教育教学改革中，情境创设是核心素养落地的重要抓手。

教学情境是课堂教学的基本要素，创设教学情境是教师的一项常规教学工作，创设有价值的教学情境则是教学改革的重要追求。“情境链”指的是在一定的学习范围或主题范围内，围绕一定的目标或中心问题，围绕一定逻辑结构精心设计的一系列情境。根据教学内容和教学环节需要，情境的创设可以有多种形式，包括问题式、活动式、探究式等。下面笔者以“研究静摩擦力”教学为例，与各位同行分享，以期抛砖引玉。

二、案例与分析

在“研究静摩擦力”的教学中，笔者在课前、课中、课后三个环节，根据知识内容和素养培养的不同要求，围绕静摩擦力的产生条件、方向和大小这一内容主线，分别创设了不同形式的情境，形成逻辑清晰的“情境链”，很好地突出了教学重点，突破了教学难点。

（一）课前创设情境，激趣导入新课

在课前导入环节，教师别出心裁地创设了问题式情境，激发了学生的学习兴趣和好奇心。问题式情境是指教师根据教学内容有目的、有意识地创设蕴含问题的情境，促使学生质疑问难。教师创设问题式情境后，引导学生思考、解决情境中蕴含的问题，一方面可以激发学生的好奇心和求知欲，另一方面可以顺畅地引出需要学生理解和掌握一定的知识、具备相应的能力才能解决的具体任务。问题式情境可以基于学生的生活创设，也可以基于实验创设。

物理是一门实验科学，新课导入时，创设蕴含问题的实验情境往往可以引导学生积极投入到新课的学习中。

上课伊始，教师提问：把一个薄塑料袋放进杯子（教师同时动手做），怎么用塑料袋把杯子提起？

学生：……

教师把一个薄塑料袋放进杯子，想把杯子提起来但不成功。

在学生觉得不太可能时，教师微笑着说：“大家看好了，我要‘变魔术’了。”教师往塑料袋中缓缓地注入水，再提起杯子，结果杯子被提了起来。

学生非常惊讶并且好奇，教师进一步提出问题：塑料袋是利用什么力将杯子提起的？教师要求学生分析在提起杯子的过程中杯子受的力。在学生分析、交流后，教师引导学生得出结论：塑料袋是利用摩擦力提起杯子的。这个实验让学生直观了解和感受了静摩擦力，并得出了静摩擦力的概念。

接着师生通过对实验的分析对比，总结归纳静摩擦力的产生条件。例如，通过分析“不加水，塑料袋不能提起杯子”得到产生静摩擦力的第一个条件：两物体相互接触并挤压；通过分析“在杯子周围涂上食用油，杯子较难提起来”得到产生静摩擦力的第二个条件：两物体的接触面要粗糙；通过分析“杯子被提起来后，由于重力，想往下掉，但是实际上没有掉下来”得到产生静摩擦力的第三个条件：有相对运动趋势。

最后，师生共同总结归纳产生静摩擦力的条件：接触面粗糙、两物体相互接触并挤压、有相对运动趋势。

设计意图：孔子说：“不愤不启，不悱不发，举一隅不以三隅反，则不复也。”孔子的这段话，在肯定启发作用的同时强调了启发前学生进入学习情境的重要性。本案例在课堂导入时创设蕴含问题的实验情境，激发学生探索知识的欲望，然后引导学生循序渐进地分析，让学生不但理解了静摩擦力的概念和产生条件，而且培养了科学思维和科学探究精神。

（二）课中创设情境，突破教学难点

1.创设活动式情境，突破“静摩擦力的方向”教学难点教师在与学生一起总结归纳产生静摩擦力的条件后，创设了一系列活动式情境，引导学生参与和体验，突破了“静摩擦力的方向”这一教学难点。教师把情境融入活动中，以问题引领学生进行思考、讨论、合作等，在解决问题的过程中引出新知，培养能力。在概念探究和建构的过程中，创设活动式情境，可以打破教师的“满堂灌”，促进师生、生生互动，发挥学生的主体作用，发展学生的学科核心素养。

情境1：播放将行李送上倾斜传送带的视频（如图1），引导学生思考教师提出的问题。

图1

问题1.视频中的行李是否在运动？

问题2.行李有没有受到摩擦力作用？如果有，是滑动摩擦力还是静摩擦力？你的判断依据是什么？

学生通过思考与解决这两个问题，巩固了静摩擦力的产生条件这一知识，培养了科学推理和科学论证思维能力。

情境2：教师演示木板上拉毛刷（毛刷没有被拉动）的实验（如图2），让学生观察实验现象，思考并讨论教师提出的问题。

图2

问题1.静摩擦力是阻碍物体间的相对运动趋势的力，那么静摩擦力的方向与相对运动趋势方向存在怎样的关系？

问题2.毛刷受到向右的拉力，但是毛刷相对木板保持静止，说明毛刷受到怎么样的力？

问题3.刷毛向左弯曲，说明刷毛受到木板对它的静摩擦力的方向向哪边？

教师设置的递进式的问题串为学生搭建了思维的“脚手架”，引导学生从实验现象出发，对木板进行受力分析，根据二力平衡得到静摩擦力的方向，再利用假设法得到相对运动趋势方向，从而得出结论：静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反。

情境3：教师在总结得出静摩擦力的方向后，设计以下生活情境，引导学生学以致用，巩固静摩擦力方向的判断这一知识。

（1）推着小推车的顾客利用斜坡式自动扶梯上楼（如图3）。

图3

提问：扶梯是利用什么力把人送上楼的？

（2）电工利用脚扣爬上电线杆（如图4）。

图4

提问：电工如何利用脚扣的静摩擦力爬上电线杆？

（3）人在走路时（如图5），前、后脚受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力？方向如何？

图5

教师组织学生以4 人为一组进行感受和讨论，然后引导学生思考以下问题：

①人的后脚有没有受到摩擦力作用？如果有，是滑动摩擦力还是静摩擦力？方向是向前还是向后？

②人的前脚有没有受到摩擦力作用？如果有，是滑动摩擦力还是静摩擦力？方向是向前还是向后？

学生分组在教室里走动和观察，围绕教师提出的两个问题，逐一进行讨论交流，得出小组的结论；教师组织小组间交流探讨，在各组意见不一致时给予点拨。

（4）自行车行驶时（如图6），前、后轮受到的是什么摩擦力？方向如何？

图6

自行车是学生熟悉的交通工具，但是他们平时大多不会去细心观察和思考。教师可引导学生思考以下问题：

①人骑自行车时，自行车的链条带动哪个轮子转动？该轮子相对于地面是向前还是向后运动？它有没有受到摩擦力？如果有，是滑动摩擦力还是静摩擦力？方向是向前还是向后？

②哪个轮子是没有施加动力的？该轮子相对于地面是向前还是向后运动？它有没有受到摩擦力？如果有，是滑动摩擦力还是静摩擦力？方向是向前还是向后？

学生分组展开讨论，再选派小组代表发表意见，教师进行点拨解疑。

设计意图：活动情境3中围绕静摩擦力的方向创设了4 个真实情境，贴近学生的生活，学生感觉亲切；让学生亲历其中的活动，引导他们大胆猜想、假设、讨论、交流，进一步展开推理、解释和论证，从而深刻领悟静摩擦力的方向——与相对运动趋势的方向相反，很好地突破了本节课的教学难点，提高了学生的模型建构、科学推理、科学论证等能力。

2.创设探究式情境，探索静摩擦力的大小

物理学科教学中的情境包括生活生产情境和学习探索情境两类，在得出静摩擦力方向后，教师创设以下学习探索情境，引导学生实验探究静摩擦力的大小。

实验探究：请尝试设计测量摩擦力的大小的方案（实验装置如图7），随后进行实验，并将数据记录在表格中（如表1）。

图7

表1 实验数据记录表

实验后提出以下问题让学生思考讨论：

（1）木块在水平桌面上，不用外力拉时，它有没有受到静摩擦力的作用？用弹簧测力计拉木块但没有动，木块有没有受到摩擦力的作用？如果有，其大小如何？方向如何？

（2）由上述实验结果可知，静摩擦力的大小是固定的值吗？如何确定其大小？

教师引导学生运用二力平衡，分析实验数据，得出静摩擦力的大小，并归纳总结静摩擦力大小的变化规律。随后教师演示用力传感器代替弹簧测力计做实验，在计算机屏幕上直接得到拉力随时间变化的F-t图像，印证和巩固探究实验的结论。

设计意图：静摩擦力的大小随着外力的变化而变化，如果直接把结论告诉学生，学生没有经历动手探究的过程，往往记忆不深刻，理解不到位。教师通过创设探究式情境，引领学生在探究中合作、交流和讨论，在实验过程中学会分析、论证和归纳，在教会学生知识的同时培养了学生科学探究的意识和能力。

（三）课后创设情境，巩固静摩擦力概念

物理与生活、生产联系密切，物理知识的价值在于回到生活和生产中，解释或解决实际问题。在概念的应用环节，创设贴近学生生活的真实问题情境，让学生感觉物理真实和亲切，这样既能激发学生的学习兴趣，又能较好地巩固物理概念，考查学生从复杂的情境中抓住主要因素，构建物理模型并解决问题的能力。

情境：手用力握住一个竖直的瓶子，瓶子静止（如图8）。

图8

（1）当手握瓶子的力增大时，瓶子所受的摩擦力是不是增大了？

（2）手越干燥、粗糙，瓶子所受的摩擦力是否越大？