王祥東

摘 要：概念教學(xué)一直是高中物理教學(xué)的基礎(chǔ)和重點。學(xué)生建立正確的物理概念， 靈活應(yīng)用到實際問題的解決中，也是一大難點。了解學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，設(shè)計支架式的教學(xué)模式，在概念型的新課教學(xué)中可以把物理概念呈現(xiàn)得直觀、生動。不僅能使學(xué)生抓住概念的本質(zhì)，還能培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力。

關(guān)鍵詞：物理概念；支架式教學(xué)；摩擦力

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）4-0015-4

高中物理《摩擦力》一節(jié)的教學(xué)，是力學(xué)部分概念教學(xué)的重點，同時也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，更是廣大物理教師關(guān)注度很高的教學(xué)內(nèi)容。大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分知識的過程中，對摩擦力的產(chǎn)生、摩擦力方向的判定以及摩擦力的理解都感到一定的困惑。因為有初中的知識，往往誤認為壓力的大小總是跟物體所受的重力相等。同樣，由于對“相對運動”和“相對運動趨勢”的理解較為抽象，學(xué)生對摩擦力方向的判斷也容易出現(xiàn)障礙。因此，在教學(xué)過程中，教師根據(jù)實際情況恰當(dāng)?shù)剡x擇學(xué)生的“問題生長點”，在學(xué)生最近發(fā)展區(qū)設(shè)置科學(xué)的“教學(xué)支架”，及時為學(xué)生提供幫助，讓學(xué)生建立起正確的物理概念，是達到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)的有效途徑。

支架式教學(xué)是以學(xué)習(xí)者當(dāng)前的發(fā)展水平為基礎(chǔ)，系統(tǒng)有序地運用多種方法，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者不斷建構(gòu)自己的認知結(jié)構(gòu)，將學(xué)習(xí)者的智力從一個水平引導(dǎo)到更高水平的教學(xué)模式。這種教學(xué)模式是教師在教學(xué)的過程中，為學(xué)生內(nèi)化知識提供一種框架，框架的搭建充分考慮學(xué)生的實際發(fā)展水平，通過把復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)任務(wù)加以分解，逐層遞進，使學(xué)生掌握建構(gòu)和內(nèi)化所學(xué)知識的技能，從而進行更高水平的認知活動。教學(xué)活動中搭建支架的方式是多種多樣的，根據(jù)實際情況，“經(jīng)驗”“問題”“引導(dǎo)”“假設(shè)”“推導(dǎo)”“建議”和“實驗”等都可以作為支架。支架式教學(xué)的特點是強調(diào)教師指導(dǎo)干預(yù)的逐步減少和學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的逐步增加。以下是筆者對高中物理《摩擦力》一節(jié)采用“支架式教學(xué)”的嘗試。

1 了解學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，有針對性地準(zhǔn)備腳手架

學(xué)生在初中就已經(jīng)對摩擦力有了一些定性的了解，在這之前也學(xué)習(xí)了重力和彈力。但是，學(xué)生對摩擦力的產(chǎn)生缺乏科學(xué)的認識，對摩擦力方向的判斷模棱兩可，對摩擦力大小的定量計算是不清楚的，對摩擦力概念的理解也是混淆的。只有了解學(xué)生在“摩擦力”這一問題上的最近發(fā)展區(qū)和潛在發(fā)展區(qū)，教師有針對性地準(zhǔn)備的“腳手架”才能真正成為合理的支架去助推學(xué)生認知結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

2 以生活經(jīng)驗為支架，構(gòu)建準(zhǔn)確的物理概念

教學(xué)片段一：理解摩擦力的概念，判斷摩擦力的方向

情景 將一木刷放在水平桌面上（如圖1所示）

設(shè)問1：木刷受幾個力作用？

設(shè)問2：如果用水平向左的外力推木刷，而木刷未動，觀察木刷底下鬃毛的形狀有什么變化？這時木刷受幾個力作用？（可讓學(xué)生參與）

木刷靜止時受重力和支持力，木刷的鬃毛呈豎直狀態(tài)。當(dāng)向左推木刷而未推動時，木刷有相對地面向左的運動趨勢，底部的鬃毛向右傾斜，說明鬃毛受到了地面阻礙它相對滑動趨勢的力，此時木刷受到了重力、支持力、向左的推力和向右的摩擦力。在此基礎(chǔ)上可以順利總結(jié)出靜摩擦力的概念和方向。

設(shè)問3：如果用水平向左的外力推木刷，木刷向左運動，觀察木刷底下鬃毛的形狀有什么變化？這時木刷又受到了幾個力的作用？（可讓學(xué)生參與）

當(dāng)用力向左推木刷，木刷向左運動時，底部的鬃毛向右傾斜，說明鬃毛受到了地面阻礙它相對滑動的力，此時木刷仍然受到了重力、支持力、向左的推力和向右的摩擦力。在此基礎(chǔ)上水到渠成地總結(jié)出滑動摩擦力的概念和方向。

反饋 以“木刷模型”為支架來建立摩擦力的概念，理解摩擦力的方向，不僅具有趣味性，學(xué)生能有相當(dāng)?shù)母行哉J識，而且可以讓每個學(xué)生參與其中，全方位地實現(xiàn)師生互動，更能生動形象地展現(xiàn)摩擦力的產(chǎn)生和方向。這樣既避免了直接灌輸式的講解，又延緩了物理概念形成的過程，為學(xué)生深刻理解物理概念的內(nèi)涵和外延打下了基礎(chǔ)。

3 以經(jīng)典實驗為支架，理解摩擦力大小的決定因素

教學(xué)片段二：滑動摩擦力大小的確定

情景1 用彈簧秤拉著長方體物塊A勻速運動（如圖2甲所示）；將物塊A換一種放置方式再用彈簧秤拉著它勻速運動（如圖2乙所示）。

設(shè)問：兩種情況的示數(shù)相同嗎？這說明了什么？

通過比較實驗條件，會看出物體和桌面的接觸面積是不同的，而兩種情況下彈簧秤的示數(shù)是相同的。由此得出：滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小無關(guān)。

情景2 用彈簧秤拉著長方體物塊A以較小速度v1勻速運動（如圖3甲所示）；將物塊A用彈簧秤拉著以另一較大的速度v2勻速運動（如圖3乙所示）。

設(shè)問：兩種情況的示數(shù)相同嗎？這又說明了什么？

通過比較實驗條件，會看出物體在桌面勻速運動的速度不同時，兩種情況下彈簧秤的示數(shù)是相同的，由此得出：滑動摩擦力的大小與相對運動的快慢無關(guān)。

情景3 用彈簧秤拉著長方體物塊A分別在下列兩種情況下勻速運動（如圖4甲和圖4乙所示）。

設(shè)問：兩種情況下彈簧秤示數(shù)相同嗎？這又說明了什么？

通過比較實驗條件，會看出接觸面的粗糙程度不同時，兩種情況下彈簧秤的示數(shù)是不同的。由此得出：滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)，且接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。

情景4 用彈簧秤拉著長方體物塊A分別在下列兩種情況下勻速運動（如圖5甲和圖5乙所示）。

設(shè)問：物體A對地面的壓力如何變化？彈簧秤的示數(shù)又怎樣變化？

通過比較實驗條件，會看出物體對桌面的壓力不同時，兩種情況下彈簧秤的示數(shù)是不同的，由此得出：滑動摩擦力的大小與接觸面間的壓力大小有關(guān)，且接觸面間的壓力越大，滑動摩擦力也越大。再進一步通過師生的總結(jié)、分析得出：滑動摩擦力的大小跟正壓力成正比，即F=μFN。

教學(xué)片段三：靜摩擦力大小的確定

情景1 如圖6所示，放在水平桌面的物體，通過水平繩跨過定滑輪，由右端懸掛的鉤碼拉著。

設(shè)問1：當(dāng)定滑輪下的繩子懸掛1個鉤碼物體靜止時，它受的靜摩擦力方向如何？大小又是多少？

設(shè)問2：當(dāng)定滑輪下的繩子懸掛2個鉤碼物體靜止時，它受的靜摩擦力方向如何？大小又是多少？

在師生總結(jié)歸納的基礎(chǔ)上容易得出：靜摩擦力的大小沒有一個確定的值，其大小隨拉力的變化而變化，當(dāng)物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)時，靜摩擦力的大小總是等于水平拉力的大小。

設(shè)問3：當(dāng)定滑輪下的繩子懸掛的鉤碼增加到N個時，可剛好使物體由靜止變?yōu)檫\動（教師應(yīng)提前實驗好），物體剛要滑動時受的靜摩擦力有多大？此時的靜摩擦力又叫什么？

在此基礎(chǔ)上容易總結(jié)出最大靜摩擦力的概念和最大靜摩擦力大小的確定。

情景2 如圖7所示，在圖6的基礎(chǔ)上，將另一重物加在物體上，仍然通過水平繩跨過定滑輪，由右端懸掛的鉤碼拉著。

設(shè)問1：物體與桌面間的壓力怎樣變化？當(dāng)定滑輪下的繩子懸掛1個、2個鉤碼物體靜止時，它受的靜摩擦力方向如何？大小又分別是多少？

在此基礎(chǔ)上容易總結(jié)得出“靜摩擦力的大小與壓力大小無關(guān)”的結(jié)論。

設(shè)問2：當(dāng)定滑輪下的繩子懸掛的鉤碼增加到N'個時，可剛好使物體由靜止變?yōu)檫\動（教師也應(yīng)提前實驗好），物體剛要滑動時受的最大靜摩擦力是多大？

通過比較不難得出“最大靜摩擦力的大小與壓力大小有關(guān)”的結(jié)論。

反饋 以最為經(jīng)典的4組“彈簧拉木塊模型”為支架來探究滑動摩擦力大小的決定因素，又以經(jīng)典的“連接體模型”為支架來探究靜摩擦力和最大靜摩擦力大小的決定因素，讓學(xué)生通過鮮明的對比，清晰地得出結(jié)論。而且，上述實驗都是可以由教師和學(xué)生在課堂上共同演示來完成的。這樣的教學(xué)，以教師精心創(chuàng)設(shè)的一系列支架為切入點，通過師生互動、合作或?qū)W生獨立探究，使學(xué)生真正成為課堂學(xué)習(xí)的主體，縮短了學(xué)生原有知識水平與既定目標(biāo)之間的距離。

4 以實用的課堂演示為支架，深入理解物理概念

教學(xué)片段四：對摩擦力的深入理解

問題1 靜止的物體能受滑動摩擦力嗎？運動的物體能受靜摩擦力嗎？

情景1 如圖8甲所示，放在靜止斜面B上的物體A沿斜面下滑到底端；如圖8乙所示，物體A相對斜面B靜止，隨斜面一起勻速運動。

在學(xué)生列舉多種實例的基礎(chǔ)上，師生均可獨立演示以上兩種情形。圖8甲中靜止的斜面B受到了滑動摩擦力；圖8乙中運動的斜面B和物體A都受到了靜摩擦力。

問題2 運動物體受靜摩擦力時，摩擦力方向與運動方向相同還是相反？

情景2 如圖9甲所示，物體A相對斜面B靜止，一起沿斜面向下的方向勻速運動；如圖9乙所示，物體A相對斜面B靜止，一起沿斜面向上的方向勻速運動。

9 斜面+物體模型

在學(xué)生思考、討論的基礎(chǔ)上，同樣師生均可獨立演示以上兩種情形。圖9甲中物體A受的靜摩擦力方向與運動方向相反，圖9乙中物體A受的靜摩擦力方向與運動方向相同。很容易得出“靜摩擦力方向與運動方向可相反也可相同”的結(jié)論。靜摩擦力可以是阻力也可以是動力。

問題3 物體受滑動摩擦力時，摩擦力方向與運動方向相同還是相反？

情景3 如圖10所示，物體A靜止在木板的右端，迅速拖動木板使A相對木板向左移動一段距離，而A相對地面向右移動。

同樣是在學(xué)生思考、討論的基礎(chǔ)上，師生均可獨立演示以上的情形。圖10中，在A與木板的接觸面上，木板受的滑動摩擦力方向與運動方向相反，A受的滑動摩擦力方向與運動方向相同。很容易得出“滑動摩擦力方向與運動方向可相反也可相同”的結(jié)論?；瑒幽Σ亮梢允亲枇σ部梢允莿恿?。

反饋 以最實用的“斜面+物體模型”和“物體+木板模型”為支架來深入理解滑動摩擦力和靜摩擦力。教師和學(xué)生通過共同的演示，得到了對摩擦力精準(zhǔn)、透徹的理解。在這樣的教學(xué)中，教師能夠把學(xué)習(xí)任務(wù)逐漸轉(zhuǎn)移給學(xué)生，當(dāng)學(xué)生達到預(yù)設(shè)的水平后，再逐漸移去支架，教師的指導(dǎo)和干預(yù)也逐步減少，最終也能使學(xué)生具有獨立解決問題的能力。

支架式教學(xué)模式應(yīng)用到概念型的物理新課中是與創(chuàng)設(shè)有效的物理情景相聯(lián)系的。通過有效的物理情景，在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)和潛在發(fā)展區(qū)之間搭建科學(xué)的支架，進行合理的預(yù)設(shè)，充分考慮設(shè)問的邏輯性，通常以學(xué)生自主學(xué)習(xí)和小組合作討論的方式組織教學(xué)。教學(xué)中，教師需要精心選擇與學(xué)生水平能力相適應(yīng)的問題，多層次、多角度搭建遞進式的支架，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的逐步深入。同時，教師也應(yīng)該逐步放手讓學(xué)生獨立解決問題，在移去支架后，學(xué)生同樣能夠抓住物理問題的本質(zhì)，順利地解答出問題。只有這樣，才能真正促進學(xué)生認知結(jié)構(gòu)的提升，使學(xué)生獲得學(xué)習(xí)的成就感。

參考文獻：

[1]左祥勝.支架教學(xué)在習(xí)題講評課中的應(yīng)用[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2015，44（11）：44—45.

[2]栗曉光. 支架式教學(xué)模式在高中物理概念教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].蘭州：西北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013：15—25.

[3]高秀娟，孫豐富.巧搭思維腳手架 助力物理學(xué)習(xí)過程[J].物理教學(xué)探討，2013，31（12）：18—19.

[4]孫春鳳.用支架教學(xué)改善低效的物理習(xí)題講評課[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2015，44（1—2）：11—13.

（欄目編輯 趙保鋼）