實(shí)驗(yàn)探究是物理教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)?！皢?wèn)題驅(qū)動(dòng)、思維靈動(dòng)、評(píng)價(jià)互動(dòng)”的“三動(dòng)課堂”，能讓實(shí)驗(yàn)探究在物理課堂教學(xué)中真實(shí)發(fā)生。教師應(yīng)設(shè)計(jì)有驅(qū)動(dòng)性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建真實(shí)問(wèn)題情境；發(fā)散學(xué)生的思維，展現(xiàn)學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的主體地位，讓學(xué)生經(jīng)歷真實(shí)的科學(xué)探究；通過(guò)互動(dòng)性評(píng)價(jià)激發(fā)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)積極性，呈現(xiàn)高效和諧的課堂，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)真實(shí)的科學(xué)本質(zhì)。下文，以人教版物理必修一3.2《摩擦力》的教學(xué)片段為例，探討“三動(dòng)課堂”教學(xué)模式如何讓實(shí)驗(yàn)探究在物理課堂真實(shí)發(fā)生。

一、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，構(gòu)建真實(shí)問(wèn)題情境

物理規(guī)律的探究需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，教師在課堂中設(shè)計(jì)好驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)真實(shí)問(wèn)題情境，思考本質(zhì)原因，提出猜想和可能的情況，運(yùn)用已有知識(shí)制定探究計(jì)劃，選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素環(huán)節(jié)為例。

案例1：教師提出問(wèn)題聚焦課堂主要教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生基于真實(shí)問(wèn)題情境提出猜想

師：根據(jù)前面情境實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，請(qǐng)同學(xué)們猜想，滑動(dòng)摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)？

生：①接觸面粗糙程度、材料；②接觸面間的壓力；③接觸面的面積；④相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度。

師：要研究的影響因素較多，該采用什么方法？

生：控制變量法。

師：正確。如何測(cè)量滑動(dòng)摩擦力？

教師展示，用彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)小木塊在長(zhǎng)木板上面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖1所示。

生：根據(jù)初中所學(xué)知識(shí)，小木塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)就等于小木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小。

生：根據(jù)初中所學(xué)知識(shí)，小木塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)就等于小木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小。

師：為什么彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)等于滑動(dòng)摩擦力？

生：小木塊勻速運(yùn)動(dòng)，二力平衡，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小等于滑動(dòng)摩擦力大小。

師：非常棒！

教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境，有效引導(dǎo)學(xué)生回憶初中所學(xué)知識(shí)，為下一環(huán)節(jié)做好鋪墊工作。

案例2：學(xué)生親自動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)真實(shí)存在的問(wèn)題

師：同學(xué)們，請(qǐng)用桌面上的實(shí)驗(yàn)器材——彈簧測(cè)力計(jì)、小木塊、長(zhǎng)木板設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，讀出滑動(dòng)摩擦力的大小。

學(xué)生分小組動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，教師巡視各個(gè)小組，詢問(wèn)了解學(xué)生的實(shí)際操作情況，以及遇到的困難。

師：大家在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了什么問(wèn)題？

生：彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不穩(wěn)定，不好讀數(shù)。

師：是什么原因造成的？

生：用彈簧測(cè)力計(jì)拉著小木塊運(yùn)動(dòng)，很難保證小木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)。彈簧秤不停地抖動(dòng)，所以不好讀數(shù)。

師：太棒了，同學(xué)們通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題的關(guān)鍵所在，并且找到了問(wèn)題背后真正的原因。那接下來(lái)，我們要想準(zhǔn)確的讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，該如何改進(jìn)我們的實(shí)驗(yàn)方案呢？請(qǐng)小組內(nèi)同學(xué)交流討論。

教師通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)，學(xué)生真正動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)真實(shí)存在的問(wèn)題，后續(xù)才會(huì)有改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的思維進(jìn)階。學(xué)生若沒(méi)有真正動(dòng)手操作這一實(shí)驗(yàn)，在頭腦中就會(huì)存儲(chǔ)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，誤以為“拉著小木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)”是一件很容易的事情。

二、思維靈動(dòng)，凸顯學(xué)生的主體地位，經(jīng)歷真實(shí)科學(xué)探究

學(xué)生是課堂學(xué)習(xí)的主體，充分尊重學(xué)生的主體地位，把獲取知識(shí)的主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，像科學(xué)家一樣經(jīng)歷真實(shí)的科學(xué)探究，培養(yǎng)靈動(dòng)思維品質(zhì)。

案例3：小組合作討論，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案

生：保持彈簧秤不動(dòng)，用手拖動(dòng)下面的長(zhǎng)木板，小木塊受到的仍然是滑動(dòng)摩擦力。因?yàn)樾∧緣K保持靜止不動(dòng)，所以根據(jù)二力平衡可知，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為滑動(dòng)摩擦力的大小。如圖2所示。

案例4：動(dòng)手實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，再次發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

改進(jìn)后的措施是：一位學(xué)生用手捏住彈簧測(cè)力計(jì)，另一位學(xué)生用手拉動(dòng)長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)，這種情況下彈簧秤也會(huì)晃動(dòng)，這個(gè)現(xiàn)象對(duì)彈簧秤的讀數(shù)依然存在影響。

師：怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢？

生：把彈簧測(cè)力計(jì)用夾子固定住。

師：固定在哪里呢？

生：固定在鐵架臺(tái)上。

師：今天沒(méi)有提供鐵架臺(tái)，只提供了一個(gè)豎直的支架。

生：哦，想到了，把彈簧測(cè)力計(jì)懸掛在支架上，然后通過(guò)定滑輪改變繩子拉力的方向。

師：太棒了！

教師展示學(xué)生改進(jìn)后的示意圖，如圖3所示。

學(xué)生自己真正動(dòng)手進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)操作，就會(huì)遇到以上真實(shí)的問(wèn)題情境，自主探索解決問(wèn)題的辦法，設(shè)計(jì)出最合理的實(shí)驗(yàn)方案。在這一過(guò)程中，學(xué)生的科學(xué)思維逐步得到培養(yǎng)，思維品質(zhì)得以提升，靈動(dòng)的思維在課堂悄然發(fā)生。

三、評(píng)價(jià)互動(dòng)，體現(xiàn)課堂的高效和諧，認(rèn)識(shí)真實(shí)科學(xué)本質(zhì)

高中物理學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是以學(xué)生發(fā)展為本，基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的主要目的是促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和改進(jìn)教師的教學(xué)。課堂教學(xué)中常用的評(píng)價(jià)方式包含課堂問(wèn)答、自我評(píng)價(jià)以及同伴評(píng)價(jià)等方式。

案例5： 分組實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)，描點(diǎn)展示探究成果

學(xué)生分組開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，根據(jù)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方案，安裝好實(shí)驗(yàn)器材，通過(guò)控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，獲得四組不同實(shí)驗(yàn)條件下的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)點(diǎn)描繪在坐標(biāo)圖中（圖略）。

實(shí)驗(yàn)①：保持接觸材料為小滑塊鋼面與長(zhǎng)木板光滑面不變，研究滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力與壓力大小之間的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)②：保持接觸材料為小滑塊鋼面與長(zhǎng)木板粗糙面不變，研究滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力與壓力大小之間的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)③：保持接觸材料為小滑塊砂面與長(zhǎng)木板光滑面不變，研究滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力與壓力大小之間的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)④：保持接觸材料為小滑塊砂面與長(zhǎng)木板粗糙面不變，研究滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力與壓力大小之間的關(guān)系。

案例6：綜合分析，大膽猜想實(shí)驗(yàn)規(guī)律

各實(shí)驗(yàn)小組獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，描繪出的點(diǎn)跡各不相同。通過(guò)多媒體平臺(tái)展示各小組的圖像，學(xué)生觀看圖像，尋找特點(diǎn)和規(guī)律。

師：四個(gè)小組實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)呈現(xiàn)什么規(guī)律？大家猜測(cè)一下。

生：好像是在一條直線上。

師：請(qǐng)同學(xué)們用筆畫(huà)線，完整地呈現(xiàn)其圖像。

案例7：互動(dòng)評(píng)價(jià)，總結(jié)規(guī)律得出結(jié)論

各小組學(xué)生將數(shù)據(jù)點(diǎn)連成直線后，再次在多媒體平臺(tái)上展示圖像。這次教師還未提問(wèn)，學(xué)生就異口同聲“哇”地喊出來(lái)。

師：大家看到了什么？

生：描繪的點(diǎn)基本都落在直線上，圖像真的是一條直線。

師：但是也有點(diǎn)沒(méi)有落在直線上，原因是什么？

第一小組學(xué)生：我猜測(cè)應(yīng)該是我們小組在實(shí)驗(yàn)時(shí)存在誤差。

第二小組學(xué)生：老師，我們小組也有些點(diǎn)偏離直線較遠(yuǎn)，這個(gè)也可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)存在誤差。

師：非常棒！實(shí)驗(yàn)中不可避免會(huì)存在誤差，所以，我們通過(guò)畫(huà)一條直線，讓盡可能多的點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)盡量靠近直線并分布在直線兩側(cè)，這樣就可以減小誤差了。

師：四個(gè)小組畫(huà)出來(lái)圖像基本上都是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。那么這條過(guò)原點(diǎn)的直線說(shuō)明了什么規(guī)律呢？

第三小組學(xué)生：說(shuō)明滑動(dòng)摩擦力隨著壓力的增大而增大，壓力相同的情況下，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。

師：非常棒！第三小組的同學(xué)不僅指出了滑動(dòng)摩擦力隨著壓力的增大而增大的規(guī)律，而且還發(fā)現(xiàn)了“壓力相同的情況下，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大”的特點(diǎn)。

師：同學(xué)們?cè)倏?，四個(gè)小組的圖像直線的斜率各不一樣，而直角坐標(biāo)系的標(biāo)度是一樣的。可能的原因是什么？

第四小組學(xué)生：第一小組的直線斜率最小，我們組的直線斜率最大。我們猜測(cè)應(yīng)該是與滑塊和木板的接觸面材料不同有關(guān)，接觸面材料越光滑，直線的斜率越小。

師：太棒了，完全正確！在壓力相同的情況下，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力就會(huì)越大。

師：事實(shí)上，科學(xué)家經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，接觸面材料保持不變時(shí)，滑動(dòng)摩擦力f的大小與壓力FN的大小成正比。今天的實(shí)驗(yàn)次數(shù)不算太多，但是，同學(xué)們經(jīng)歷了完整的科學(xué)探究過(guò)程，重現(xiàn)了科學(xué)家前輩走過(guò)的研究歷程，收獲了科學(xué)的思想和方法。

本節(jié)課師生的問(wèn)答、學(xué)生的自我評(píng)價(jià)，以及小組間的互相評(píng)價(jià)，將實(shí)驗(yàn)誤差分析得清楚透徹，水到渠成得出實(shí)驗(yàn)規(guī)律。更重要的是，學(xué)生像科學(xué)家一樣，真實(shí)地經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，自主發(fā)現(xiàn)了客觀存在的規(guī)律，這種學(xué)習(xí)中的成就感與獲得感對(duì)學(xué)生的影響會(huì)更大。

注：本文系深圳市南山區(qū)教育科技項(xiàng)目2023年度一般資助項(xiàng)目“學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)物理關(guān)鍵能力的實(shí)踐研究”（編號(hào)：nsjy202303039）研究成果之一。