摩擦力与探究型教学

钱广平

【摘 要】长期以来，有关科学教学与学习的研究发现，科学教学大多采用传统的讲述方式，将科学知识传递给学生，这将导致学生难以充分地理解概念与应用知识。近年来，科学教育学者已逐渐认识到探究教学的重要性，然而，却因过分强调科学知识与技能的培养，以致于未能落到实处。

【关键词】初中科学；摩擦力；探究型教学

科学教学应提供给学生更多探究自然的机会，使其在探索的过程中，理解科学的本质、科学知识的发展，以及科学探究的过程与重要性，并从中培养学生科学探究的能力。科学教育必须协助学生学习三类科学技能与理解：学会科学概念与原理、发展推理能力与过程技能，以及理解科学的本质。所以，学生必须具备进行探究的能力，才能够经过调查研究验证自己的想法，并了解调查研究的重要性，已有研究指出，透过探究的方式进行学习，学生较能理解与牢记相关的概念。

经由科学性的探究活动，自然科学的学习使学生获得相关的知识与技能。同时，也由于经常依照科学方法从事探讨与论证，养成了科学的思考习惯和运用科学知识与技能以解决问题的能力。经常从事科学性的探讨活动，对于经由这种以探究方式建立的知识之本质将有所认识，养成重视证据和讲道理的处事习惯。事实上，随着科学教育目标的演变，已有许多研究致力于探讨实施探究型教学的必要性，他们的研究结果指出，探究型的教学不仅有助于学生对于科学本质的理解、探究技能的获得以及正向科学态度的培养，对于科学概念的学习成效也有显著的提升。然而，在中小学的科学课堂中，探究型的教学仍未普及。本文将以摩擦力的教学内容为例，呈现一个探究型教学的设计思路，希望能够促使更多中小学教师关注探究教学，并愿意尝试将探究教学融入课堂当中。

一、教学重点

摩擦力知识点的探究型教学是将探究教学融入一般课室教学为前提，并采用小组合作学习的方式，营造能协助学生主动探索的学习环境，让学生通过教师教学演示的观察，提出可能影响摩擦力大小的因素，再根据自行设计的实验验证其想法。最后，通过小组之间实验结果的分享与讨论，理解概念并应用。摩擦力的内容属于初中科学中的知识点，也是难点，主要教学内容应该包括：（1）能了解摩擦力的意义及其影响因素；（2）能了解摩擦力对日常生活的影响；（3）能知道减少摩擦力的方法；（4）利用以学生为主体的探究型教学，培养学生的科学素养。

二、教学内容

1.摩擦力：是两接触面之间阻止物体运动的作用力。如在草地上滚动的球，不久就会停止下来，是受到摩擦力的作用。

2.摩擦力的方向永远与运动方向相反。

3.物体未被拉动之前摩擦力称为静摩擦力，摩擦力等于外力。外力越大，摩擦力越大。拉动后之摩擦力称为动摩擦力，为定值。

4.影响摩擦力的因素：（1）接触面性质有关：接触面越光滑，摩擦力越小；（2）接触面的正向作用力有关：作用力越大，摩擦力越大；（3）与接触面积无关。

5.摩擦力的利弊：（1）利：皮带传动、刹车、走路、手握东西、研磨工具等均依赖摩擦工作；（2）弊：阻止机器转动消耗能量，减少工作效率，磨损机械。

6.减少摩擦力的方法：（1）使接触面光滑；（2）在接触面加润滑油；（3）以滚动代替滑动；（4）采用气垫或采用流线型的设计。

三、教学总结

探究型的教学有別于传统讲述式教学，在传统讲述教学的课堂中，学生扮演知识的被动接受者，由教师直接说明科学概念，告诉学生最大静摩擦力与动摩擦力的定义，并说明影响摩擦力的因素，再让学生通过设计好的实验，逐一进行验证。然而，探究型教学的实施，则相当重视让学生透过探索的方式建构知识，在摩擦力探究型教学中，学生需要通过观察教师所进行的三个演示活动、亲身的体验，以及基于其先前的想法等，提出可能影响摩擦力大小的因素，包括：接触面的材质、小车的质量、小车行进的斜面高度等，然后，自己设计实验以验证想法的正确性。最后，再透过同学间的讨论，以及教师的协助，分析出最大静摩擦力与动摩擦力的差异，并了解影响摩擦力大小的因素。

因此，在探究型的教学中，学生是知识的主动建构者，借由观察、探索、实验设计与操作、资料收集与分析、形成解释、讨论与沟通等，学习相关的科学概念，并发展进行科学探究的能力，以及正向的科学态度。此外，科学协作的结合，给学生创造了一个将其想法记记录下来的环境，并能深刻反思其学习过程，使概念的学习获得理解。

今年来，科学教育都强调培养学生科学素养的重要性，并致力于探究教学的实施，希望通过科学探究的过程，培养学生相关的科学素养，更好地解决日常生活中的问题。科学探究是科学教学与学习的最佳方式，以探究为基础的学习有助于学生理解科学本质、科学探究方法与推理的过程，并能培养正向的学习态度。实施探究教学可以使学生的学习更贴近科学家的工作，培养他们解决问题的能力。本文所呈现的是一个以探究为导向的教学设计，让学生观察与体验和摩擦力有关的现象，并透过教师的引导，协助学生经由观察、形成问题、设计与操作实验、收集与分析数据、提出解释等过程，学习影响摩擦力大小的因素，以及进行科学探究的能力。

参考文献：

[1]田祖琼.摩擦力的探究性教学设计探讨[J].《大科技》，2016（28）.

[2]马京立.学友合作探究教学案例——摩擦力[J].《中学物理教学参考》，2016（10）.