楊天才　李紅梅

摘? 要：從“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”大單元教學(xué)的視角出發(fā)，以“摩擦力”教學(xué)為例，以培養(yǎng)學(xué)生“相互作用觀”物理核心素養(yǎng)為目標(biāo)，重新調(diào)整教學(xué)資源，深度挖掘教材，推動(dòng)學(xué)生知識(shí)建構(gòu)和生成。通過(guò)明確大單元理念下的學(xué)習(xí)任務(wù)，完成深度學(xué)習(xí)，落實(shí)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

關(guān)鍵詞：大單元教學(xué)；深度學(xué)習(xí)；滑動(dòng)摩擦力；超滑

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2023）6-0076-5

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《新課標(biāo)》）明確指出：“重視以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化”［1］。隨著我國(guó)基礎(chǔ)教育改革的不斷深入，教學(xué)與信息技術(shù)的不斷融合，出現(xiàn)了智慧課堂、微課、情境化教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)等形式。新的教學(xué)方式使課堂更加新穎，學(xué)生在一節(jié)課中接觸的信息更多，但隨之也產(chǎn)生了教學(xué)方式的形式化、教學(xué)內(nèi)容的表面化、知識(shí)的碎片化等問(wèn)題。基于此，本文以大單元教學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)構(gòu)建“大單元教學(xué)支架”，從大單元教學(xué)的視角，重新調(diào)整教學(xué)資源，在調(diào)整知識(shí)量的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，保證知識(shí)的整體性，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的養(yǎng)成［2］。

1? ? 大概念與深度學(xué)習(xí)融合的必要性

《新課標(biāo)》提出要將學(xué)生學(xué)習(xí)由“被動(dòng)”轉(zhuǎn)化為“主動(dòng)”，由“淺層次學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)向“深層次學(xué)習(xí)”，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。所以，將深度學(xué)習(xí)與大單元教學(xué)相結(jié)合是落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵步驟。大單元教學(xué)是從整體概念出發(fā)，要求教師從大概念入手，從大任務(wù)出發(fā)，細(xì)化知識(shí)點(diǎn)，整合資源，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平，設(shè)計(jì)科學(xué)可行的單元目標(biāo)。大單元教學(xué)能夠抓住主要物理概念，同時(shí)對(duì)具體概念起著聯(lián)結(jié)作用，使物理核心概念相互銜接，能促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的有效遷移。本文以“摩擦力”為例，淺談在大單元視角下如何通過(guò)深度學(xué)習(xí)完成知識(shí)的生成和素養(yǎng)的升華［3］。

“摩擦力“是學(xué)生形成“運(yùn)動(dòng)與相互作用觀”中的一節(jié)，為后面學(xué)習(xí)“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”提供了重要的知識(shí)基礎(chǔ)。而“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”應(yīng)用好的前提是學(xué)生能夠?qū)ξ矬w進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析，其中力的方向分析對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)難點(diǎn)。這一部分的探究過(guò)程蘊(yùn)藏了豐富的科學(xué)思想、科學(xué)方法，能夠培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，進(jìn)而全面提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，落實(shí)立德樹(shù)人的根本任務(wù)。

2? ? 剖析教材，確立核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)

“摩擦力”是新人教版必修第一冊(cè)第三章第二節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)之前學(xué)生學(xué)習(xí)了重力、彈力等內(nèi)容。初中階段，學(xué)生也定性地了解了摩擦力的影響因素。本節(jié)課的主要內(nèi)容是學(xué)生通過(guò)合作探究，挖掘?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象背后隱藏的物理知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。根據(jù)《新課標(biāo)》要求，本章的大單元教學(xué)思路設(shè)計(jì)如圖1所示［4］。

本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)如表1所示。

縱觀整個(gè)板塊，這樣的邏輯設(shè)計(jì)不僅能加深學(xué)生對(duì)摩擦力的理解，更能培養(yǎng)學(xué)生推理、論證、類(lèi)比、歸納的科學(xué)思維，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出合理猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析論證等科學(xué)探究能力，有利于幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)。這樣的設(shè)計(jì)也基本契合了《新課標(biāo)》提出要培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，體現(xiàn)了STEAM的教學(xué)理念［5］。

3? ? 趣味導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣

3.1? ? 引入趣味實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的思考

學(xué)習(xí)任務(wù)：

1.誰(shuí)能用圓桶將小球隔空從一個(gè)桌子移到另外一個(gè)桌子？

2.如果你處在如圖2所示這樣一個(gè)地方，你會(huì)怎么上來(lái)？

活動(dòng)1：頭腦風(fēng)暴，學(xué)生嘗試，交流討論。

活動(dòng)2：創(chuàng)設(shè)情境，假如你在這種地勢(shì)里，你如何自救？

討論交流。

說(shuō)明：通過(guò)趣味活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和挑戰(zhàn)欲。引入主題，完成任務(wù)1、2，在實(shí)際活動(dòng)中建立摩擦力的概念。

3.2? ? 科學(xué)思維，引入摩擦力方向

設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)：

1.請(qǐng)舉出生活中有關(guān)摩擦力的現(xiàn)象。

2.摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系。

3.思考設(shè)計(jì)“探究摩擦力方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向”關(guān)系實(shí)驗(yàn)。

活動(dòng)1：舉出生活中的摩擦力的例子，并對(duì)這些例子進(jìn)行分類(lèi)，體會(huì)靜摩擦、滑動(dòng)摩擦的區(qū)別。

活動(dòng)2：用手壓著桌面用力往前推，感受手所受到的摩擦力的方向。

說(shuō)明：學(xué)生通過(guò)真實(shí)體驗(yàn)?zāi)軌虻贸?，滑?dòng)摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反。從而繼續(xù)拋出問(wèn)題，是不是所有的滑動(dòng)摩擦力方向都與物體運(yùn)動(dòng)方向相反？讓學(xué)生繼續(xù)深度思考。

3.3? ? 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，探究滑動(dòng)摩擦力方向的特點(diǎn)

學(xué)習(xí)任務(wù)：

1.能否設(shè)計(jì)一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)證明你的想法？

2.分別探究“木板和毛刷實(shí)驗(yàn)”，總結(jié)規(guī)律。先讓木板不動(dòng)，毛刷在木板上移動(dòng)，觀察刷毛的形狀，如圖3（a）所示；再讓木板和毛刷同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，毛刷運(yùn)動(dòng)較緩慢，觀察刷毛的形狀，如圖3（b）所示。

3.比較摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系，并得出結(jié)論。

4.請(qǐng)畫(huà)出不同情況下物體所受摩擦力的方向。

5.總結(jié)滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的條件，總結(jié)滑動(dòng)摩擦力的概念。

活動(dòng)1：整理大家的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)。

活動(dòng)2：交流討論，得出滑動(dòng)摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。

活動(dòng)3：小組同學(xué)畫(huà)出實(shí)際情境中摩擦力的方向，鞏固滑動(dòng)摩擦力方向的知識(shí)。

說(shuō)明：通過(guò)親自體驗(yàn)，引發(fā)質(zhì)疑，讓學(xué)生帶著問(wèn)題思考，發(fā)散思維。設(shè)計(jì)有對(duì)比的實(shí)驗(yàn)，輕松得出滑動(dòng)摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。

4? ? 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力

設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)：

1.滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)？

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究滑動(dòng)摩擦力與壓力之間的關(guān)系。

3.實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量哪些數(shù)據(jù)？如何計(jì)算？

活動(dòng)1：由之前內(nèi)容可以得出，滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面的正壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步猜測(cè)“摩擦力與壓力大小成正比關(guān)系”。小組討論思考，如何設(shè)計(jì)一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，讓物塊在木板上勻速運(yùn)動(dòng)，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出拉力大小。

活動(dòng)2：經(jīng)過(guò)討論，同學(xué)們對(duì)書(shū)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。讓彈簧測(cè)力計(jì)固定，另一端與木板相連，拉動(dòng)木塊下方的木板，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)（圖4），這種方法能夠控制住彈簧測(cè)力計(jì)不動(dòng)，方便讀數(shù)。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）分小組安裝實(shí)驗(yàn)器材，老師強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)。

（2）在木板上加減砝碼，改變壓力大小，測(cè)出對(duì)應(yīng)的拉力大?。▓D4）。

（3）記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并作出摩擦力與壓力的大小關(guān)系圖（圖5）。

（4）分析出滑動(dòng)摩擦力與壓力之間的定量關(guān)系。

說(shuō)明：此處讓學(xué)生發(fā)揮團(tuán)隊(duì)力量，完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維能力、科學(xué)探究能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，完成知識(shí)的深度學(xué)習(xí)。

設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)：

1.靜摩擦力方向的特點(diǎn)？

2.靜摩擦力大小的特點(diǎn)？

3.靜摩擦力大小與滑動(dòng)摩擦力大小的關(guān)系？

活動(dòng)1：通過(guò)學(xué)生舉例驗(yàn)證靜摩擦力的方向，通過(guò)掃把掃地案例（圖6），判斷出靜摩擦力方向與掃把和地面相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。通過(guò)討論自行車(chē)前后輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)地面紙張摩擦力的方向（圖7），得出靜摩擦力的方向與輪胎和紙張相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。

活動(dòng)2：學(xué)生討論發(fā)現(xiàn)靜摩擦力的大小隨著拉力的增大而增大，直到物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)。

教師先引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)二力平衡的原理，解釋靜摩擦力變化的特點(diǎn)，再依據(jù)教材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，思考如何測(cè)得物體的最大靜摩擦力。在彈簧測(cè)力計(jì)里面塞一個(gè)紙團(tuán)（可隨指針移動(dòng)），緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，直到物塊運(yùn)動(dòng)，觀察指針的變化情況（圖8）。

活動(dòng)3：觀察活動(dòng)2中最大靜摩擦力與物塊滑動(dòng)摩擦力的關(guān)系。討論得出“最大靜摩擦力的大小大于滑動(dòng)摩擦力的大小”。繼續(xù)追問(wèn)“能否通過(guò)拉力傳感器進(jìn)行驗(yàn)證”，討論并設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，通過(guò)拉力傳感器與物塊相連，另一端連接一個(gè)塑料桶，緩慢地向塑料桶里面注入沙子增大拉力，記錄物塊從靜止到運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的力的變化（圖9）。

結(jié)論：結(jié)合實(shí)驗(yàn)所得圖像可以得出結(jié)論，靜摩擦力取值范圍為：

0< f_靜≤f_max

深度思考：為什么實(shí)驗(yàn)的圖像（圖10）中出現(xiàn)最大靜摩擦力大于滑動(dòng)摩擦力？著重引導(dǎo)學(xué)生回憶初中“分子熱運(yùn)動(dòng)”和“電荷之間庫(kù)侖力”的知識(shí)點(diǎn)。

拓展得出摩擦力本質(zhì)可能主要是一種“電磁相互作用力”。

說(shuō)明：設(shè)計(jì)成層層遞進(jìn)的任務(wù)鏈，逐步打開(kāi)學(xué)生思維，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)框架，完成知識(shí)的深度學(xué)習(xí)。

5? ? 拓展練習(xí)應(yīng)用

學(xué)習(xí)任務(wù)一：

1.靜止的物體可以受到摩擦力嗎？請(qǐng)舉例說(shuō)明。

2.運(yùn)動(dòng)的物體可以受到靜摩擦力嗎？請(qǐng)舉例說(shuō)明。

3.靜摩擦力的方向可以與運(yùn)動(dòng)方向相同嗎？請(qǐng)舉例說(shuō)明。

4.你知道超滑嗎？請(qǐng)課下查找資料了解超滑的應(yīng)用前景。

活動(dòng)1：

學(xué)生舉例：手在豎直方向握住水杯，水杯受到豎直向上的靜摩擦力。

學(xué)生舉例：人在站在靜止的斜面上，人受到沿斜面向上的靜摩擦力。

活動(dòng)2：

學(xué)生討論舉例：人豎直拿水杯走動(dòng)，手對(duì)水杯有向上的靜摩擦力。人走路時(shí)，地面對(duì)人的腳有向前的靜摩擦力。

活動(dòng)3：

學(xué)生舉例：人站在傾斜的電梯上沿著電梯向上運(yùn)動(dòng)。

學(xué)生分析得出：靜摩擦力的方向沿電梯向上，與電梯運(yùn)動(dòng)的方向相同。

活動(dòng)4：

播放有關(guān)“超滑”的視頻，引導(dǎo)學(xué)生討論超滑在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用前景。

從生活實(shí)例出發(fā)，層層遞進(jìn)，完成知識(shí)的建構(gòu)。將物理模型應(yīng)用到生活實(shí)例中，落實(shí)從物理走向生活的理念。最后介紹超滑的知識(shí)點(diǎn)，了解超滑的應(yīng)用前景，這也符合STEAM的探究理念，并培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究的能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

設(shè)計(jì)反思：本節(jié)通過(guò)創(chuàng)設(shè)生活情境，降低學(xué)習(xí)難度，幫助學(xué)生更好地建立物理概念。從大單元教學(xué)思路出發(fā)，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)支架，通過(guò)任務(wù)鏈的方式，層層遞進(jìn)，逐個(gè)突破重難點(diǎn)。通過(guò)持續(xù)性評(píng)價(jià)及時(shí)反饋，逐步完成知識(shí)的升華。本節(jié)課讓學(xué)生經(jīng)歷了一個(gè)完整的科學(xué)探究過(guò)程，有效地幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)，更好地將知識(shí)素養(yǎng)轉(zhuǎn)化為能力素養(yǎng)。

6? ? 開(kāi)展持續(xù)性評(píng)價(jià)

物理學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是以學(xué)生發(fā)展為根本，基于落實(shí)核心素養(yǎng)為目標(biāo)的評(píng)價(jià)，應(yīng)圍繞核心素養(yǎng)目標(biāo)的具體要求展開(kāi)，設(shè)計(jì)真實(shí)有效的多層次評(píng)價(jià)。本節(jié)主要從以下幾個(gè)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)反饋（表2）。

7? ? 結(jié)? 語(yǔ)

《新課標(biāo)》要求教師要把發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)落實(shí)到教育教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如何將知識(shí)本位轉(zhuǎn)化為能力素養(yǎng)本位，需要教師精心設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)。為防止學(xué)生生搬硬套知識(shí)點(diǎn)，我們可以從大單元的視角搭建“教學(xué)支架”，通過(guò)任務(wù)鏈逐層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)、有意義的學(xué)習(xí)。

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（欄目編輯? ? 李富強(qiáng)）