“三动课堂”让实验探究在物理课堂真实发生

实验探究是物理教学中的重要环节。“问题驱动、思维灵动、评价互动”的“三动课堂”，能让实验探究在物理课堂教学中真实发生。教师应设计有驱动性的问题，引导学生构建真实问题情境；发散学生的思维，展现学生在课堂学习中的主体地位，让学生经历真实的科学探究；通过互动性评价激发学生课堂学习积极性，呈现高效和谐的课堂，让学生认识真实的科学本质。下文，以人教版物理必修一3.2《摩擦力》的教学片段为例，探讨“三动课堂”教学模式如何让实验探究在物理课堂真实发生。

一、问题驱动，发挥教师的引导作用，构建真实问题情境

物理规律的探究需要创设问题情境，教师在课堂中设计好驱动性问题，引导学生根据真实问题情境，思考本质原因，提出猜想和可能的情况，运用已有知识制定探究计划，选择合适的实验器材进行实验。以探究影响滑动摩擦力大小的因素环节为例。

案例1：教师提出问题聚焦课堂主要教学内容，学生基于真实问题情境提出猜想

师：根据前面情境实验体验，请同学们猜想，滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关？

生：①接触面粗糙程度、材料；②接触面间的压力；③接触面的面积；④相对运动的速度。

师：要研究的影响因素较多，该采用什么方法？

生：控制变量法。

师：正确。如何测量滑动摩擦力？

教师展示，用弹簧测力计拉动小木块在长木板上面做匀速直线运动，如图1所示。

生：根据初中所学知识，小木块匀速运动时，弹簧测力计的读数就等于小木块受到的滑动摩擦力大小。

生：根据初中所学知识，小木块匀速运动时，弹簧测力计的读数就等于小木块受到的滑动摩擦力大小。

师：为什么弹簧测力计的读数等于滑动摩擦力？

生：小木块匀速运动，二力平衡，弹簧测力计的拉力大小等于滑动摩擦力大小。

师：非常棒！

教师创设真实问题情境，有效引导学生回忆初中所学知识，为下一环节做好铺垫工作。

案例2：学生亲自动手操作实验，发现真实存在的问题

师：同学们，请用桌面上的实验器材——弹簧测力计、小木块、长木板设计实验方案，读出滑动摩擦力的大小。

学生分小组动手进行实验操作，教师巡视各个小组，询问了解学生的实际操作情况，以及遇到的困难。

师：大家在动手实验中，发现了什么问题？

生：弹簧测力计的示数不稳定，不好读数。

师：是什么原因造成的？

生：用弹簧测力计拉着小木块运动，很难保证小木块做匀速直线运动。弹簧秤不停地抖动，所以不好读数。

师：太棒了，同学们通过动手实验发现了问题的关键所在，并且找到了问题背后真正的原因。那接下来，我们要想准确的读出弹簧测力计的示数，该如何改进我们的实验方案呢？请小组内同学交流讨论。

教师通过问题引导，学生真正动手操作实验，学生自己发现真实存在的问题，后续才会有改进实验方案的思维进阶。学生若没有真正动手操作这一实验，在头脑中就会存储错误的认识，误以为“拉着小木块做匀速直线运动”是一件很容易的事情。

二、思维灵动，凸显学生的主体地位，经历真实科学探究

学生是课堂学习的主体，充分尊重学生的主体地位，把获取知识的主动权还给学生，让学生动手实验，像科学家一样经历真实的科学探究，培养灵动思维品质。

案例3：小组合作讨论，改进实验方案

生：保持弹簧秤不动，用手拖动下面的长木板，小木块受到的仍然是滑动摩擦力。因为小木块保持静止不动，所以根据二力平衡可知，此时弹簧测力计的示数即为滑动摩擦力的大小。如图2所示。

案例4：动手实验检验，再次发现问题

改进后的措施是：一位学生用手捏住弹簧测力计，另一位学生用手拉动长木板运动，这种情况下弹簧秤也会晃动，这个现象对弹簧秤的读数依然存在影响。

师：怎么解决这个问题呢？

生：把弹簧测力计用夹子固定住。

师：固定在哪里呢？

生：固定在铁架台上。

师：今天没有提供铁架台，只提供了一个竖直的支架。

生：哦，想到了，把弹簧测力计悬挂在支架上，然后通过定滑轮改变绳子拉力的方向。

师：太棒了！

教师展示学生改进后的示意图，如图3所示。

学生自己真正动手进行了实验操作，就会遇到以上真实的问题情境，自主探索解决问题的办法，设计出最合理的实验方案。在这一过程中，学生的科学思维逐步得到培养，思维品质得以提升，灵动的思维在课堂悄然发生。

三、评价互动，体现课堂的高效和谐，认识真实科学本质

高中物理学习评价是以学生发展为本，基于物理学科核心素养的评价，评价的主要目的是促进学生的学习和改进教师的教学。课堂教学中常用的评价方式包含课堂问答、自我评价以及同伴评价等方式。

案例5： 分组实验采集数据，描点展示探究成果

学生分组开展实验，根据改进后的实验方案，安装好实验器材，通过控制变量法进行实验操作，获得四组不同实验条件下的数据，并将数据点描绘在坐标图中（图略）。

实验①：保持接触材料为小滑块钢面与长木板光滑面不变，研究滑块受到的滑动摩擦力与压力大小之间的关系。

实验②：保持接触材料为小滑块钢面与长木板粗糙面不变，研究滑块受到的滑动摩擦力与压力大小之间的关系。

实验③：保持接触材料为小滑块砂面与长木板光滑面不变，研究滑块受到的滑动摩擦力与压力大小之间的关系。

实验④：保持接触材料为小滑块砂面与长木板粗糙面不变，研究滑块受到的滑动摩擦力与压力大小之间的关系。

案例6：综合分析，大胆猜想实验规律

各实验小组获取实验数据，描绘出的点迹各不相同。通过多媒体平台展示各小组的图像，学生观看图像，寻找特点和规律。

师：四个小组实验的数据点呈现什么规律？大家猜测一下。

生：好像是在一条直线上。

师：请同学们用笔画线，完整地呈现其图像。

案例7：互动评价，总结规律得出结论

各小组学生将数据点连成直线后，再次在多媒体平台上展示图像。这次教师还未提问，学生就异口同声“哇”地喊出来。

师：大家看到了什么？

生：描绘的点基本都落在直线上，图像真的是一条直线。

师：但是也有点没有落在直线上，原因是什么？

第一小组学生：我猜测应该是我们小组在实验时存在误差。

第二小组学生：老师，我们小组也有些点偏离直线较远，这个也可能是因为实验存在误差。

师：非常棒！实验中不可避免会存在误差，所以，我们通过画一条直线，让尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点尽量靠近直线并分布在直线两侧，这样就可以减小误差了。

师：四个小组画出来图像基本上都是一条过原点的直线。那么这条过原点的直线说明了什么规律呢？

第三小组学生：说明滑动摩擦力随着压力的增大而增大，压力相同的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

师：非常棒！第三小组的同学不仅指出了滑动摩擦力随着压力的增大而增大的规律，而且还发现了“压力相同的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大”的特点。

师：同学们再看，四个小组的图像直线的斜率各不一样，而直角坐标系的标度是一样的。可能的原因是什么？

第四小组学生：第一小组的直线斜率最小，我们组的直线斜率最大。我们猜测应该是与滑块和木板的接触面材料不同有关，接触面材料越光滑，直线的斜率越小。

师：太棒了，完全正确！在压力相同的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力就会越大。

师：事实上，科学家经过大量的实验研究发现，接触面材料保持不变时，滑动摩擦力f的大小与压力FN的大小成正比。今天的实验次数不算太多，但是，同学们经历了完整的科学探究过程，重现了科学家前辈走过的研究历程，收获了科学的思想和方法。

本节课师生的问答、学生的自我评价，以及小组间的互相评价，将实验误差分析得清楚透彻，水到渠成得出实验规律。更重要的是，学生像科学家一样，真实地经历了实验探究过程，自主发现了客观存在的规律，这种学习中的成就感与获得感对学生的影响会更大。

注：本文系深圳市南山区教育科技项目2023年度一般资助项目“学生自主创新实验培养物理关键能力的实践研究”（编号：nsjy202303039）研究成果之一。