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科學(xué)探究：用證據(jù)說(shuō)話(huà)——“力的作用是相互的”一課教學(xué)設(shè)計(jì)與反思
科學(xué)探究：用證據(jù)說(shuō)話(huà)——“力的作用是相互的”一課教學(xué)設(shè)計(jì)與反思
白孝忠
�。ńK省吳江經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)實(shí)驗(yàn)初中，215200）
摘要：物理教學(xué)中，應(yīng)啟發(fā)學(xué)生尋找證據(jù)，培養(yǎng)用證據(jù)說(shuō)話(huà)的思維習(xí)慣。學(xué)生獲取證據(jù)的過(guò)程，就是經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程。學(xué)生認(rèn)識(shí)了彈力、重力和摩擦力，初步接觸了磁力、靜電力，為“力的作用是相互的”內(nèi)容的學(xué)習(xí)夯實(shí)了基礎(chǔ)，也為尋找證據(jù)提供了豐富的素材。教學(xué)中，以證據(jù)為主線(xiàn)，以學(xué)生為主體，以實(shí)驗(yàn)為載體，既關(guān)注了知識(shí)點(diǎn)的落實(shí)，又重視了能力和情感目標(biāo)的達(dá)成。
關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)理念目標(biāo)定位教學(xué)流程
一、 設(shè)計(jì)理念
科學(xué)是以多樣統(tǒng)一的自然界為研究對(duì)象的探究活動(dòng)，是建立在證據(jù)和理性思維的基礎(chǔ)上的。任何科學(xué)結(jié)論都要有相應(yīng)的證據(jù)來(lái)證實(shí)。物理教學(xué)中，應(yīng)啟發(fā)學(xué)生尋找證據(jù)，培養(yǎng)用證據(jù)說(shuō)話(huà)的思維習(xí)慣。學(xué)習(xí)“力的作用是相互的”一節(jié)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)了彈力、重力和摩擦力，初步接觸了磁力、靜電力——這是該課的教學(xué)起點(diǎn)，也是學(xué)生尋找證據(jù)的方向。為判斷物體是否受力，可以補(bǔ)充“力能改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”，這同時(shí)也為學(xué)生尋找證據(jù)提供了知識(shí)保障。學(xué)生獲取證據(jù)的過(guò)程，就是經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，體驗(yàn)不斷得到豐富，認(rèn)識(shí)逐步走向飽滿(mǎn)，從而自主地完成知識(shí)構(gòu)建。
二、 教材分析
“力的作用是相互的”為蘇科版初中物理八年級(jí)下冊(cè)第8章第4節(jié)內(nèi)容，教材首先提出問(wèn)題：施力物體是否同時(shí)也受到力的作用？然后通過(guò)四個(gè)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生觀察、歸納，得出結(jié)論。教材選擇了彈力、靜電力和磁力等作為實(shí)例進(jìn)行分析（由于重力作用的相互性不易討論，摩擦力作用的相互性不易觀察到，故回避了重力和摩擦力）。但教材在分析靜電力、磁力時(shí)，只考慮了吸引的情況，沒(méi)有涉及排斥力的相互性。從說(shuō)服力的角度來(lái)說(shuō)，證據(jù)越充分、越全面，得到結(jié)論的可靠性越高。教材忽略的內(nèi)容在教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量得到體現(xiàn)和突破，以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，進(jìn)一步提高學(xué)生的表達(dá)能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和動(dòng)手能力、分析能力等。
三、 目標(biāo)定位
1. 知識(shí)與技能：（1） 知道力的兩種作用效果，并能根據(jù)作用效果判斷物體是否受力；（2） 知道施力物體同時(shí)也是受力物體，知道力的作用的相互性。
2. 過(guò)程與方法：（1） 通過(guò)探究力作用的相互性，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；（2） 通過(guò)對(duì)不同性質(zhì)力的研究，歸納出力的作用是相互的，體會(huì)歸納法和尋找證據(jù)的意義。
3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀：（1） 體驗(yàn)、分享探究成功的喜悅；（2） 通過(guò)探究活動(dòng)，養(yǎng)成與他人合作、交流的習(xí)慣，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作的精神；（3） 以習(xí)題為載體，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和民族自豪感。
四、 教學(xué)流程
�。ㄒ唬� 知識(shí)準(zhǔn)備
師我們知道，力能使物體發(fā)生形變。力還能產(chǎn)生什么效果呢？
�。úシ抛闱虮荣愐曨l：進(jìn)攻隊(duì)員罰點(diǎn)球，對(duì)方守門(mén)員撲球脫手，進(jìn)攻隊(duì)員再次進(jìn)攻，守門(mén)員將球撲住。慢鏡頭回放，教師解說(shuō)：運(yùn)動(dòng)員主罰點(diǎn)球，球由靜止到運(yùn)動(dòng)；守門(mén)員撲球脫手，球的運(yùn)動(dòng)方向改變；再次進(jìn)攻，球的運(yùn)動(dòng)方向又改變；守門(mén)員最后撲住球，球由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止。）
師在物理學(xué)中，物體由靜到動(dòng)，由動(dòng)到靜，以及運(yùn)動(dòng)快慢或方向的改變，都叫做運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變。上述四個(gè)階段，足球受到了力，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均發(fā)生了改變，說(shuō)明力還可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
師（手壓彈簧）彈簧受力的作用嗎？判斷依據(jù)是什么？
生受到手的壓力，判斷依據(jù)是彈簧發(fā)生了形變。
師同樣，一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變了，也能由此判斷物體受到力的作用。
（師生總結(jié)，得出結(jié)論：根據(jù)力的兩個(gè)作用效果，可以判斷物體是否受力。）
如果有人的參與，感受力的存在并不困難；(論文范文 www.ycxgx.cn)但如果是物體之間，就要根據(jù)作用效果來(lái)判斷其是否受力。所以，在探究之前，教師有意識(shí)地補(bǔ)充了“力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”的內(nèi)容。足球比賽視頻基本包含了各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，充分挖掘了一個(gè)完整情境的教育價(jià)值。利用視頻的暫停和回放功能，清楚地展現(xiàn)足球的狀態(tài)改變及受力情況，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
�。ǘ� 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，提出問(wèn)題
（教師演示：鐵釘靠近磁鐵，松手，鐵釘被磁鐵吸上去。）
師鐵釘受到磁鐵的吸力嗎？如何判斷？
生受到了磁鐵的吸力。因?yàn)樗墒炙查g，鐵釘由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變了，說(shuō)明受吸力。
師鐵釘同時(shí)也在吸引磁鐵嗎？
�。▽W(xué)生意見(jiàn)不統(tǒng)一，教師適時(shí)引入探究課題。）
師磁鐵吸鐵釘?shù)耐瑫r(shí)，鐵釘對(duì)磁鐵有力的作用嗎？
�。ㄌ峁┢鞑模簝奢v小車(chē)、一塊磁鐵、一根鐵塊、透明膠。學(xué)生討論研究方案，教師巡回指導(dǎo)。學(xué)生展示成果：如圖1，用透明膠把磁鐵和鐵塊分別固定在小車(chē)上，靠近，同時(shí)松手，觀察到磁鐵和鐵塊相向運(yùn)動(dòng)。磁鐵向鐵塊靠攏，磁鐵由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，說(shuō)明磁鐵同時(shí)受到鐵塊的吸力。課題拓展：磁鐵之間的斥力也是相互的嗎？需要哪些器材？怎樣實(shí)驗(yàn)？學(xué)生討論，展示，其他學(xué)生評(píng)價(jià)。歸納得出結(jié)論：磁力的作用是相互的。）
磁鐵對(duì)鐵釘有力的作用，證據(jù)確鑿，容易理解；而鐵釘對(duì)磁鐵是否有力的作用，很少有學(xué)生思考過(guò)這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入問(wèn)題，可以激起學(xué)生的探究欲望，提醒學(xué)生要善于觀察、勤于思考：原來(lái)，司空見(jiàn)慣的現(xiàn)象也蘊(yùn)含著深刻的物理學(xué)原理。與其他力相比較，磁力的相互性是相對(duì)完整的探究案例，包含了科學(xué)探究的各個(gè)要素，知識(shí)和能力要求正好處于學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，通過(guò)這個(gè)探究活動(dòng)，能促進(jìn)學(xué)生各項(xiàng)能力的發(fā)展，并獲得成功的喜悅。
�。ㄈ� 尋找證據(jù)，豐富體驗(yàn)
�。ㄌ峁┢鞑模汗P、兩個(gè)氣球、彈簧稱(chēng)、橡皮筋、兩根直徑為12mm的吸管、15cm×12cm的塑料盒。）
師磁力作用是相互的，其他力呢？根據(jù)這些器材能不能再找到一些證據(jù)？
1. 證據(jù)一：彈力的作用是相互的。
學(xué)生交流、體驗(yàn)：手指壓筆尖；氣球相互擠壓；橡皮筋、彈簧秤對(duì)拉……手對(duì)筆尖有力的作用，同時(shí)手指凹陷，發(fā)生形變，筆尖對(duì)手指同時(shí)產(chǎn)生了力的作用；相互擠壓的氣球、對(duì)拉的橡皮筋和彈簧都發(fā)生了形變，說(shuō)明氣球之間、彈簧和橡皮筋之間力的作用是相互的。
師這些力有什么共同點(diǎn)？說(shuō)明了什么？
生都是發(fā)生形變產(chǎn)生的，屬于彈力，所以彈力的作用是相互的。
2. 證據(jù)二：靜電力的作用是相互的。
引導(dǎo)學(xué)生用吸管做靜電實(shí)驗(yàn)（注意手要干燥）：手握住兩根吸管，在另一只手的虎口上摩擦，讓它們帶上同種電荷，然后將吸管并排放在塑料盒或蓋上（如圖2），同時(shí)松手，兩根吸管向相反方向滾動(dòng)，說(shuō)明兩根吸管都受到了對(duì)方靜電力的作用。
師排斥力是相互的，吸引力呢？
（視頻播放：豎直放置的兩個(gè)輕質(zhì)小球，帶上異種電荷后，出現(xiàn)如圖3的情形，說(shuō)明吸引力也是相互的。）
3. 證據(jù)三：摩擦力的作用是相互的。
教師演示，學(xué)生觀察：將幾根吸管平行放在桌面上，上面鋪一塊硬紙板。將上緊發(fā)條的玩具汽車(chē)放在硬紙板上，車(chē)向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)硬紙板向相反方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明摩擦力的作用也是相互的。
4. 證據(jù)四：重力的作用是相互的。
結(jié)合投影，介紹重力作用的相互性，并陳述科學(xué)結(jié)論：大到天體之間、地球與地球上物體之間的引力，小到微觀粒子之間的作用都是相互的。
5. 證據(jù)五：生活經(jīng)驗(yàn)。
學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明力作用的相互性：鼓掌、劃船、滑板上的人對(duì)推……師生總結(jié)得出：（1） 一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體有力的作用時(shí)，另一個(gè)物體同時(shí)也對(duì)這個(gè)物體有力的作用，力的作用是相互的。（2） 施力物體同時(shí)也是受力物體。
本環(huán)節(jié)的重點(diǎn)是尋找更多的證據(jù)支持觀點(diǎn)，培養(yǎng)用證據(jù)說(shuō)話(huà)的意識(shí)。學(xué)生在收集證據(jù)的過(guò)程中，要?jiǎng)邮謩?dòng)腦、觀察分析、體驗(yàn)內(nèi)化，調(diào)動(dòng)了多種感官，學(xué)到了知識(shí)，發(fā)展了能力。結(jié)合初中生的特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)際，證據(jù)的收集不可能非常嚴(yán)格、面面俱到，也不必統(tǒng)一要求。選擇的案例要典型、各有側(cè)重，學(xué)生在磁力作用的相互性中經(jīng)歷了完整的探究過(guò)程。對(duì)于彈力和靜電力，學(xué)生主要是體驗(yàn)感知；對(duì)于摩擦力，難度較大，應(yīng)采用教師演示的方式組織教學(xué)；而對(duì)重力作用的相互性，則只是簡(jiǎn)單地介紹了解；最后回歸生活，用生活經(jīng)驗(yàn)佐證力作用的相互性。
（四） 再設(shè)情境，初步探究
�。▌�(chuàng)設(shè)情境：雞蛋砸向石頭，雞蛋破，請(qǐng)學(xué)生解釋原因。）
生雞蛋對(duì)石頭有力的作用，由于力的作用是相互的，石頭對(duì)雞蛋也有力的作用，正是這個(gè)力使雞蛋破碎。
師雞蛋對(duì)石頭的力與石頭對(duì)雞蛋的力大小關(guān)系如何？你能用兩個(gè)彈簧秤研究相互作用力的關(guān)系嗎？注意彈簧秤的使用方法。
�。▽W(xué)生猜想探究，得出結(jié)論：相互作用力大小相等。）
生既然大小相等，為什么石頭安然無(wú)恙，而雞蛋卻破了？
�。▽�(shí)驗(yàn)釋疑：將800g鉤碼盒放在桌面，桌面沒(méi)有反應(yīng)；而放在海綿上，海綿卻凹陷下去。說(shuō)明相同的力能產(chǎn)生不同的效果。）
引入雞蛋碰石頭的例子，自然、不生硬，進(jìn)而提出問(wèn)題，激起學(xué)生思考的興趣。一些學(xué)生認(rèn)為石頭對(duì)雞蛋的力大于雞蛋對(duì)石頭的力，當(dāng)探究出大小相等時(shí)，他們感到很意外，再用對(duì)比實(shí)驗(yàn)解釋?zhuān)瑢W(xué)生就會(huì)頓悟。
�。ㄎ澹� 學(xué)以致用，鞏固提高
�。�1） 如圖4，小明游泳時(shí)手向后劃水，水對(duì)小明有一個(gè)向前的推力，正是這個(gè)力使小明能在水中前進(jìn)。
�。�2） 2012年6月16日，神舟九號(hào)成功發(fā)射。神舟九號(hào)的一飛沖天，不僅肩負(fù)著中國(guó)首次載人飛行器空間交會(huì)對(duì)接的重大任務(wù)，更代表著中國(guó)正一步一個(gè)腳印地實(shí)現(xiàn)自己的太空夢(mèng)。如圖5，火箭發(fā)射時(shí)，對(duì)噴出的燃?xì)猱a(chǎn)生向下的推力。根據(jù)物體間力的作用是相互的，所以火箭受到燃?xì)鈱?duì)它向上的推力。
�。�3） 松開(kāi)夾緊氣球口的夾子，氣球向右飛行（教師演示，如圖6）。請(qǐng)解釋氣球飛行的原理。
前兩道習(xí)題設(shè)計(jì)成填空的形式，目的是給學(xué)生提供解釋現(xiàn)象的范例，為習(xí)題（3）的表達(dá)搭好“腳手架”，體現(xiàn)先易后難、先扶后放的原則，防止學(xué)生剛接觸習(xí)題就碰到困難而消減學(xué)習(xí)積極性。習(xí)題（2）以我國(guó)航天事業(yè)為背景，增強(qiáng)了學(xué)生的民族自信心和自豪感，同步達(dá)成知識(shí)目標(biāo)和情感目標(biāo)。習(xí)題（3）穿插氣球飛行實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，課堂氣氛再次被激活。
（六） 歸納總結(jié)，課后拓展
學(xué)生回顧本堂課的主要收獲；播放水火箭視頻，布置課外作業(yè)：上網(wǎng)搜索水火箭的相關(guān)資料，嘗試制作水火箭，并用所學(xué)知識(shí)解釋。
本環(huán)節(jié)打破了傳統(tǒng)的文本作業(yè)形式，依托水火箭項(xiàng)目，及時(shí)鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法，培養(yǎng)學(xué)生收集、處理信息的能力和動(dòng)手能力，提高綜合素質(zhì)。
五、 課后反思
本節(jié)教材內(nèi)容偏少，按部就班，很快就能上完，但教學(xué)不能只關(guān)注知識(shí)點(diǎn)的落實(shí)，還要重視能力和情感目標(biāo)的達(dá)成。教學(xué)設(shè)計(jì)立足三維目標(biāo)，體現(xiàn)了以下特點(diǎn)：
1. 以證據(jù)為主線(xiàn)。在尋找證據(jù)的過(guò)程中，學(xué)生習(xí)得了科學(xué)知識(shí)，同時(shí)也習(xí)得了獲取證據(jù)的方法，鍛煉了能力，體驗(yàn)到物理學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。
2. 以學(xué)生為主體。新課程倡導(dǎo)讓學(xué)生在活動(dòng)體驗(yàn)的過(guò)程中獲取知識(shí)、自主發(fā)展。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作展示、成果匯報(bào)、交流評(píng)價(jià)、現(xiàn)象解釋等環(huán)節(jié)主要由學(xué)生完成，將學(xué)生推向前臺(tái)，讓他們放手體驗(yàn)、大膽探究，為他們的自主構(gòu)建提供肥沃的土壤。
3. 以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)不僅能激趣，還能培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，重要性不言而喻。本課以“低成本、可循環(huán)、一物多用”為指導(dǎo)思想，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)方面做了一點(diǎn)探索，取得了理想的教學(xué)效果。比如，靜電力排斥實(shí)驗(yàn)，吸管和塑料盒在超市都能買(mǎi)到，而且價(jià)格便宜；吸管不僅可做帶電排斥實(shí)驗(yàn)，還能在摩擦力的相互性中制造滾動(dòng)摩擦，吸管直徑比較大，無(wú)論是可見(jiàn)度，還是制造滾動(dòng)的效果均十分顯著；塑料盒分為盒和蓋兩部分，兩者都能作為吸管運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌，一個(gè)塑料盒可供兩個(gè)小組使用，節(jié)約了成本（本課使用的吸管和塑料盒已存放實(shí)驗(yàn)室，供其他學(xué)生循環(huán)使用）；滑板既能放在講臺(tái)上作展示平臺(tái)使用，還可做演示實(shí)驗(yàn)。
當(dāng)然，由于本課設(shè)計(jì)容量較大，教學(xué)時(shí)間略顯緊張，還有一些問(wèn)題需要注意和改進(jìn)：比如實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)不到位，學(xué)生有些無(wú)所適從——做靜電力排斥實(shí)驗(yàn)時(shí)，有的小組一人一個(gè)吸管，分別在自己手上摩擦，不清楚摩擦的方法，場(chǎng)面有點(diǎn)混亂；語(yǔ)言表達(dá)不精煉，缺乏感染力；沒(méi)有預(yù)設(shè)好各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)時(shí)間，時(shí)間安排上前松后緊。在今后的教學(xué)中，要著力加以改進(jìn)和完善。
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