摘 要：研究性學(xué)習(xí)是學(xué)生基于學(xué)習(xí)資源所開展的和科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究類似的探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)。在初中物理課堂中，教師可發(fā)現(xiàn)基于研究性學(xué)習(xí)實(shí)施教學(xué)。教師創(chuàng)設(shè)情境、提出問題，引導(dǎo)學(xué)生自主研究相關(guān)問題，建構(gòu)抽象概念，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。研究性學(xué)習(xí)真正確立了學(xué)生的主體地位，有利于提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。本文以

蘇科版初中物理八年級(jí)下冊(cè)中“摩擦力”一節(jié)的教學(xué)為例，探討了研究性學(xué)習(xí)視域下的初中物理教學(xué)。

關(guān)鍵詞：初中物理；研究性學(xué)習(xí)；摩擦力

建構(gòu)主義的認(rèn)知學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)意義的自主建構(gòu)過程，學(xué)習(xí)者以自己原有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)新信息重新認(rèn)知和編碼，從而獲得對(duì)知識(shí)意義的理解。［1］研究性學(xué)習(xí)是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生利用各種學(xué)習(xí)資源，實(shí)施合作探究，尋求事物內(nèi)在規(guī)律的活動(dòng)形式。［2］研究性學(xué)習(xí)真正確立了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，滿足學(xué)生對(duì)自主建構(gòu)的需求，并能將教師的主導(dǎo)作用發(fā)揮出來。在研究性學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生經(jīng)歷了知識(shí)的形成過程，更容易對(duì)物理思想方法形成深刻的認(rèn)識(shí)；研究性學(xué)習(xí)有利于學(xué)生將探究獲得的物理知識(shí)用來解決實(shí)際問題，起到學(xué)以致用的效果。因此，研究性學(xué)習(xí)十分有利于發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。“摩擦力”是初中物理中非常重要的一節(jié)，在傳統(tǒng)講授式教學(xué)模式下，學(xué)生在學(xué)習(xí)摩擦力時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多困惑。在教學(xué)過程中，教師若應(yīng)用研究性學(xué)習(xí)方式，則可有效地解決這些問題，促進(jìn)教學(xué)效率的提升。

1 感受摩擦力

研究性學(xué)習(xí)并非空中樓閣，而是在肯定學(xué)生具有前認(rèn)知基礎(chǔ)上所實(shí)施的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)。正確的前認(rèn)知對(duì)學(xué)習(xí)有促進(jìn)作用，錯(cuò)誤的前認(rèn)知對(duì)學(xué)習(xí)有阻礙作用。在教學(xué)時(shí)，教師借助學(xué)生所熟悉的各種生活實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生討論，將學(xué)生正確的和錯(cuò)誤的前認(rèn)知都提煉展示出來。教師利用學(xué)生正確的前認(rèn)知引導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)，利用矛盾沖突幫助學(xué)生糾正錯(cuò)誤的前認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維上的飛躍。

【教學(xué)實(shí)例】

學(xué)生活動(dòng)：①將籃球放在地面上向前推出，籃球滾動(dòng)一段距離后停止運(yùn)動(dòng)；②將木塊放在地面上向前推出，木塊滑行一段距離后停止運(yùn)動(dòng)；③將手掌壓在桌面上用力向前推動(dòng)；④用書本將紙片壓在桌面上，用力拉出紙片。

教師提問：在這些活動(dòng)中，你們感受到了什么？

學(xué)生回答：我們感受到了摩擦力。

教師提問：你們對(duì)摩擦力有哪些認(rèn)識(shí)？

學(xué)生討論后說出的對(duì)摩擦力的認(rèn)識(shí)（學(xué)生的前認(rèn)知），主要集中在這幾個(gè)方面：①摩擦力發(fā)生在相互接觸的兩個(gè)物體之間；②摩擦力只發(fā)生在相互運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體之間；③摩擦力阻礙物體的運(yùn)動(dòng)；④摩擦力廣泛存在于生活中；⑤摩擦力對(duì)我們的生活沒有好處；⑥兩個(gè)物體間壓得緊一些，它們之間的摩擦力則大一些。

教師將學(xué)生對(duì)摩擦力的認(rèn)識(shí)展示在課件中，作為后續(xù)討論的基礎(chǔ)。

教學(xué)意圖：摩擦力在日常生活中無所不在，但是，學(xué)生并沒有刻意地去研究過它，對(duì)摩擦力的認(rèn)識(shí)是模糊的。在本教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師指導(dǎo)學(xué)生通過幾個(gè)活動(dòng)親身體驗(yàn)?zāi)Σ亮?，并讓學(xué)生說出對(duì)摩擦力的認(rèn)識(shí)。教師不必糾結(jié)學(xué)生這些認(rèn)知的正誤，只管有條理地展示出來，讓學(xué)生厘清自己已有的關(guān)于摩擦力的認(rèn)識(shí)。這是研究性學(xué)習(xí)的開端，也是研究性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

2 建構(gòu)摩擦力的概念

概念是物理學(xué)的基石。在初中物理教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生感受物理現(xiàn)象，可以讓學(xué)生產(chǎn)生建構(gòu)概念的想法，但是學(xué)生無法自主建構(gòu)出概念，教師必須正確引導(dǎo)。研究性學(xué)習(xí)的核心在于學(xué)生的自主探究，概念的建構(gòu)同樣需要學(xué)生去努力探究。教師可以引導(dǎo)學(xué)生做一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，深化學(xué)生對(duì)概念的認(rèn)識(shí)。

【教學(xué)實(shí)例】

教師提問：什么是摩擦力？

這個(gè)問題涉及摩擦力的定義，具有高度的抽象性，學(xué)生無法清晰地說出概念。教師拿出兩只毛刷，讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生將一只毛刷壓在桌面上，用力拉動(dòng)毛刷，如圖1所示。學(xué)生觀察到：刷毛彎曲的方向和毛刷的運(yùn)動(dòng)方向相反。學(xué)生得出結(jié)論：摩擦力阻礙物體的運(yùn)動(dòng)。教師讓學(xué)生將兩只毛刷壓在一起向相反的方向拉動(dòng)。學(xué)生觀察到現(xiàn)象：兩只毛刷上刷毛彎曲的方向都和它們運(yùn)動(dòng)的方向相反。學(xué)生得出結(jié)論：摩擦力是阻礙物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的一種力。這一結(jié)論并不全面。

教師提問：摩擦力是不是只存在于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體間？

教師要求學(xué)生用實(shí)驗(yàn)來回答問題。學(xué)生重新做了毛刷實(shí)驗(yàn)。學(xué)生控制好力度，使毛刷不運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，學(xué)生同樣觀察到了刷毛的彎曲現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)說明：摩擦力可以出現(xiàn)在相對(duì)靜止的兩個(gè)物體間。學(xué)生總結(jié)：摩擦力是發(fā)生在兩個(gè)物體的接觸面間，阻礙物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的一種力。這個(gè)定義已經(jīng)能夠準(zhǔn)確地描述摩擦力了。

教師提問：根據(jù)你們的研究，摩擦可以分為哪幾種類型？

學(xué)生回答：滑動(dòng)摩擦和靜摩擦。

教師播放視頻，視頻介紹了車軸中的鋼珠作用。觀看過視頻后，教師讓學(xué)生補(bǔ)充。學(xué)生認(rèn)為還需要加入滾動(dòng)摩擦。

教師提問：如果在壓力大小等條件相同的情況下，滾動(dòng)摩擦和滑動(dòng)摩擦哪個(gè)大？

教師讓學(xué)生利用身邊的器材做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生將鉛筆盒放置在桌面上，使用彈簧測(cè)力計(jì)緩慢拉動(dòng)。根據(jù)二力平衡原理，彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)鉛筆盒的拉力等于鉛筆盒受到桌面對(duì)其的滑動(dòng)摩擦力。然后，學(xué)生在鉛筆盒下面放置兩根截面為圓形的鉛筆，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)此時(shí)只需要很小的拉力就可以拉動(dòng)鉛筆盒。學(xué)生得出結(jié)論：在壓力大小等條件相同的情況下，滾動(dòng)摩擦要比滑動(dòng)摩擦小得多。

教師讓學(xué)生說一說日常生活中應(yīng)用這一規(guī)律的情形。學(xué)生舉出了許多實(shí)例，如滾動(dòng)門、滑板、車輪等。

教師提問：我們之前對(duì)摩擦力的認(rèn)識(shí)哪些是錯(cuò)誤的？

學(xué)生回答：第②條是錯(cuò)誤的（對(duì)照學(xué)生前面的認(rèn)識(shí)）。

教學(xué)意圖：在本教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師引導(dǎo)學(xué)生探究了摩擦力的概念。教師指導(dǎo)學(xué)生通過毛刷實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生歸納出了摩擦力的定義。在學(xué)生歸納出摩擦力的定義后，教師再讓學(xué)生研究摩擦的分類。學(xué)生知道了摩擦可以分為三種，而且對(duì)它們的關(guān)系有了一定認(rèn)識(shí)。雖然此時(shí)學(xué)生的前認(rèn)知還存在著許多錯(cuò)誤，但是學(xué)生已經(jīng)可以排除掉一些錯(cuò)誤的認(rèn)知，離真理更近一步。研究性學(xué)習(xí)的過程是由淺入深的，不可能一下子完全認(rèn)識(shí)并揭示物理規(guī)律。這符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，也有助于學(xué)生形成對(duì)摩擦力的科學(xué)認(rèn)知。

3 研究摩擦力的大小

研究性學(xué)習(xí)要求學(xué)生自主收集材料、自主開展實(shí)驗(yàn)、自主得出結(jié)論。在做好充分準(zhǔn)備后，教師可以指導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)。教師將學(xué)生分為若干個(gè)研究小組，通過合作探究的方式揭示物理規(guī)律。沒有目標(biāo)的研究是盲目無效的，教師要為學(xué)生制定具體的研究目標(biāo)。在學(xué)生開展研究的過程中，教師要指導(dǎo)學(xué)生使用各種研究工具和技術(shù)。

【教學(xué)實(shí)例】

教師提問：如何知道靜摩擦力的大小？

教師讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)研究這個(gè)問題。學(xué)生將鉛筆盒放置在桌面上，使用彈簧測(cè)力計(jì)來拉鉛筆盒。學(xué)生發(fā)現(xiàn)：在拉力較小的情況下，鉛筆盒不會(huì)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)二力平衡原理，學(xué)生可以求出靜摩擦力的大小。通過這一研究，學(xué)生知道了靜摩擦力的大小可以在一定范圍內(nèi)變化，其大小可以使用二力平衡的原理測(cè)出。

教師提問：滑動(dòng)摩擦力的大小和哪些因素有關(guān)？

教師同樣讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。

學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)裝置（如圖2所示）來研究滑動(dòng)摩擦力大小的因素。第一步，改變木塊上的鉤碼質(zhì)量，學(xué)生發(fā)現(xiàn)鉤碼質(zhì)量越大，勻速拉動(dòng)木塊需要更大的力，即滑動(dòng)摩擦力越大；第二步，改變接觸面的粗糙程度，學(xué)生在木板上鋪不同的材料，如毛巾、玻璃板等。學(xué)生發(fā)現(xiàn)材料越粗糙，勻速拉動(dòng)木塊需要的拉力越大，即滑動(dòng)摩擦力越大。通過實(shí)驗(yàn)研究，學(xué)生得出結(jié)論：滑動(dòng)摩擦力的大小和壓力的大小、接觸面的粗糙程度有關(guān)。

教師提問：滑動(dòng)摩擦力的大小和木塊的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)系嗎？

許多學(xué)生認(rèn)為兩者有關(guān)系，教師讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)證明。學(xué)生嘗試使用更快的速度勻速拉動(dòng)木塊。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)即使速度再大，滑動(dòng)摩擦力的大小也沒有變化。此實(shí)驗(yàn)說明了滑動(dòng)摩擦力的大小和物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的大小沒有關(guān)系。

教師提問：滑動(dòng)摩擦力的大小和接觸面積的大小有關(guān)系嗎？

許多學(xué)生認(rèn)為有關(guān)系。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)嘗試將木塊從木板邊緣拉出，發(fā)現(xiàn)在木塊被拉出木板的過程中，滑動(dòng)摩擦力的大小并沒有發(fā)生變化。此研究說明了滑動(dòng)摩擦力的大小和接觸面積的大小沒有關(guān)系。

教師布置任務(wù)：請(qǐng)對(duì)上面的研究進(jìn)行總結(jié)。

學(xué)生總結(jié)：滑動(dòng)摩擦力的大小和壓力的大小、接觸面的粗糙程度有關(guān)系，和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大小、接觸面積大小沒有關(guān)系。

教師提問：通過觀察，我發(fā)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)在操作過程中，很難讓木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)。如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案？

教師讓學(xué)生討論，然后說出他們的改進(jìn)方案。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方案（如圖3所示）更為合理，學(xué)生拉動(dòng)木板時(shí)不需要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)。此實(shí)驗(yàn)裝置可以很方便地研究滑動(dòng)摩擦力大小和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大小、接觸面積大小之間的關(guān)系。

教學(xué)意圖：在本教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師讓學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)研究了靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的大小。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)靜摩擦力的大小可以使用二力平衡的原理來求解，而且靜摩擦力的大小和外力有關(guān)系。對(duì)滑動(dòng)摩擦力的研究是本次研究性學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。學(xué)生對(duì)影響滑動(dòng)摩擦力大小的各種因素進(jìn)行了探究，最終得出了正確的結(jié)論。在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論后，教師還要求學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，以進(jìn)一步提升學(xué)生的研究能力。通過上述一系列研究性學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生真正全面地認(rèn)識(shí)摩擦力。

4 應(yīng)用摩擦力

初中物理研究性學(xué)習(xí)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)是應(yīng)用。通過研究性學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對(duì)相關(guān)的物理規(guī)律有了深入認(rèn)識(shí)，但是還需要提升他們應(yīng)用物理規(guī)律的能力。教師可以針對(duì)相關(guān)物理知識(shí)提出聯(lián)系實(shí)際情境的應(yīng)用問題，要求學(xué)生利用剛剛獲取的物理知識(shí)去解決問題。教師還可以提出新的研究問題，要求學(xué)生在課外開展研究，拓展教學(xué)時(shí)空。

【教學(xué)實(shí)例】

教師提問：摩擦力是不是只能作為阻力？

學(xué)生討論后舉例回答：爬桿時(shí)，桿對(duì)人手的靜摩擦力向上，人向上運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)過程中，靜摩擦力提供了動(dòng)力，這是靜摩擦力提供動(dòng)力的實(shí)例。將物體輕輕地放到傳送帶上，物體和傳送帶之間會(huì)打滑，傳送帶對(duì)物體的滑動(dòng)摩擦力提供了物體加速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，這是滑動(dòng)摩擦力提供動(dòng)力的實(shí)例。通過對(duì)這一問題的分析，學(xué)生認(rèn)識(shí)到他們前認(rèn)知中的③是錯(cuò)誤的。

教師提問：在日常生活中，我們能不能利用摩擦力？

學(xué)生討論后舉例：人手能夠拿住東西是依靠摩擦力，人走路是依靠摩擦力。顯然，摩擦力在日常生活中無處不在，人們的生活根本就沒有辦法離開摩擦力。顯然，學(xué)生前認(rèn)知中的⑤是錯(cuò)誤的。

教師展示課件，播放與自行車有關(guān)的視頻。

教師提問：自行車在行駛過程中，有些地方的摩擦是有益的，有些地方的摩擦是有害的。請(qǐng)找出自行車中一個(gè)有益的摩擦和一個(gè)有害的摩擦實(shí)例，并提出增大有益摩擦和減小有害摩擦的方法。

有益的摩擦：車輪與地面之間的摩擦。如果車輪和地面之間的摩擦過小，自行車在行駛的過程中會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)而摔倒。增加車輪和地面之間摩擦的方法是在輪胎上刻上花紋。這種方法是通過增加接觸面的粗糙程度來增加摩擦力。有害的摩擦：車軸之間的摩擦。如果車軸之間的摩擦過大，人將難以騎動(dòng)自行車。減小車軸間摩擦的方法是在車軸間添加潤(rùn)滑油。

教學(xué)意圖：在本教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)到的摩擦力知識(shí)。首先，教師讓學(xué)生通過舉例的方式來說明摩擦力不僅可以作為阻力，也可以提供動(dòng)力。在分析這個(gè)問題的過程中，學(xué)生需要分析摩擦力的方向、大小等。其次，教師要求學(xué)生分析自行車中的有益摩擦和有害摩擦。在分析此問題的過程中，學(xué)生認(rèn)識(shí)到摩擦是一把雙刃劍。學(xué)生還探討了增加有益摩擦和減少有害摩擦的方法。這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)可以看成研究性學(xué)習(xí)的延伸，讓學(xué)生將在研究性學(xué)習(xí)中獲取的知識(shí)應(yīng)用起來，提升學(xué)生的應(yīng)用能力。

5 結(jié)束語

教學(xué)方法、模式的創(chuàng)新也應(yīng)與實(shí)踐活動(dòng)的形式、內(nèi)容契合，以保證能在實(shí)踐活動(dòng)中促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。［3］研究性學(xué)習(xí)將課堂學(xué)習(xí)和實(shí)踐教學(xué)融合了起來。初中物理教學(xué)應(yīng)該確立學(xué)生的主體地位，研究性學(xué)習(xí)則是確立學(xué)生主體地位的一種有效方法。由于課堂教學(xué)時(shí)間有限制，課堂教學(xué)中的研究性學(xué)習(xí)應(yīng)該是在教師引導(dǎo)下的一種教學(xué)方式。教師展示物理情境，提出相關(guān)問題，提供實(shí)驗(yàn)器材。學(xué)生思考、討論、實(shí)驗(yàn)，做各種相關(guān)的研究活動(dòng)，經(jīng)歷研究的過程，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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