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科学探究：用证据说话——“力的作用是相互的”一课教学设计与反思
科学探究：用证据说话——“力的作用是相互的”一课教学设计与反思
白孝忠
（江苏省吴江经济技术开发区实验初中，215200）
摘要：物理教学中，应启发学生寻找证据，培养用证据说话的思维习惯。学生获取证据的过程，就是经历科学探究的过程。学生认识了弹力、重力和摩擦力，初步接触了磁力、静电力，为“力的作用是相互的”内容的学习夯实了基础，也为寻找证据提供了丰富的素材。教学中，以证据为主线，以学生为主体，以实验为载体，既关注了知识点的落实，又重视了能力和情感目标的达成。
关键词：设计理念目标定位教学流程
一、 设计理念
科学是以多样统一的自然界为研究对象的探究活动，是建立在证据和理性思维的基础上的。任何科学结论都要有相应的证据来证实。物理教学中，应启发学生寻找证据，培养用证据说话的思维习惯。学习“力的作用是相互的”一节内容时，学生已经认识了弹力、重力和摩擦力，初步接触了磁力、静电力——这是该课的教学起点，也是学生寻找证据的方向。为判断物体是否受力，可以补充“力能改变物体的运动状态”，这同时也为学生寻找证据提供了知识保障。学生获取证据的过程，就是经历科学探究的过程，体验不断得到丰富，认识逐步走向饱满，从而自主地完成知识构建。
二、 教材分析
“力的作用是相互的”为苏科版初中物理八年级下册第8章第4节内容，教材首先提出问题：施力物体是否同时也受到力的作用？然后通过四个活动，引导学生观察、归纳，得出结论。教材选择了弹力、静电力和磁力等作为实例进行分析（由于重力作用的相互性不易讨论，摩擦力作用的相互性不易观察到，故回避了重力和摩擦力）。但教材在分析静电力、磁力时，只考虑了吸引的情况，没有涉及排斥力的相互性。从说服力的角度来说，证据越充分、越全面，得到结论的可靠性越高。教材忽略的内容在教学设计中应尽量得到体现和突破，以培养学生严谨的科学态度，进一步提高学生的表达能力、实验设计和动手能力、分析能力等。
三、 目标定位
1. 知识与技能：（1） 知道力的两种作用效果，并能根据作用效果判断物体是否受力；（2） 知道施力物体同时也是受力物体，知道力的作用的相互性。
2. 过程与方法：（1） 通过探究力作用的相互性，培养学生的综合能力；（2） 通过对不同性质力的研究，归纳出力的作用是相互的，体会归纳法和寻找证据的意义。
3. 情感态度与价值观：（1） 体验、分享探究成功的喜悦；（2） 通过探究活动，养成与他人合作、交流的习惯，培养团队合作的精神；（3） 以习题为载体，激发学生的爱国热情和民族自豪感。
四、 教学流程
（一） 知识准备
师我们知道，力能使物体发生形变。力还能产生什么效果呢？
（播放足球比赛视频：进攻队员罚点球，对方守门员扑球脱手，进攻队员再次进攻，守门员将球扑住。慢镜头回放，教师解说：运动员主罚点球，球由静止到运动；守门员扑球脱手，球的运动方向改变；再次进攻，球的运动方向又改变；守门员最后扑住球，球由运动变为静止。）
师在物理学中，物体由静到动，由动到静，以及运动快慢或方向的改变，都叫做运动状态发生了改变。上述四个阶段，足球受到了力，运动状态均发生了改变，说明力还可以改变物体的运动状态。
师（手压弹簧）弹簧受力的作用吗？判断依据是什么？
生受到手的压力，判断依据是弹簧发生了形变。
师同样，一个物体的运动状态改变了，也能由此判断物体受到力的作用。
（师生总结，得出结论：根据力的两个作用效果，可以判断物体是否受力。）
如果有人的参与，感受力的存在并不困难；(论文范文 www.fwsir.com)但如果是物体之间，就要根据作用效果来判断其是否受力。所以，在探究之前，教师有意识地补充了“力可以改变物体的运动状态”的内容。足球比赛视频基本包含了各种运动状态的改变，充分挖掘了一个完整情境的教育价值。利用视频的暂停和回放功能，清楚地展现足球的状态改变及受力情况，激发了学生的学习兴趣。
（二） 实验导入，提出问题
（教师演示：铁钉靠近磁铁，松手，铁钉被磁铁吸上去。）
师铁钉受到磁铁的吸力吗？如何判断？
生受到了磁铁的吸力。因为松手瞬间，铁钉由静止变为运动，运动状态改变了，说明受吸力。
师铁钉同时也在吸引磁铁吗？
（学生意见不统一，教师适时引入探究课题。）
师磁铁吸铁钉的同时，铁钉对磁铁有力的作用吗？
（提供器材：两辆小车、一块磁铁、一根铁块、透明胶。学生讨论研究方案，教师巡回指导。学生展示成果：如图1，用透明胶把磁铁和铁块分别固定在小车上，靠近，同时松手，观察到磁铁和铁块相向运动。磁铁向铁块靠拢，磁铁由静止变为运动，说明磁铁同时受到铁块的吸力。课题拓展：磁铁之间的斥力也是相互的吗？需要哪些器材？怎样实验？学生讨论，展示，其他学生评价。归纳得出结论：磁力的作用是相互的。）
磁铁对铁钉有力的作用，证据确凿，容易理解；而铁钉对磁铁是否有力的作用，很少有学生思考过这个问题。通过实验导入问题，可以激起学生的探究欲望，提醒学生要善于观察、勤于思考：原来，司空见惯的现象也蕴含着深刻的物理学原理。与其他力相比较，磁力的相互性是相对完整的探究案例，包含了科学探究的各个要素，知识和能力要求正好处于学生的“最近发展区”，通过这个探究活动，能促进学生各项能力的发展，并获得成功的喜悦。
（三） 寻找证据，丰富体验
（提供器材：笔、两个气球、弹簧称、橡皮筋、两根直径为12mm的吸管、15cm×12cm的塑料盒。）
师磁力作用是相互的，其他力呢？根据这些器材能不能再找到一些证据？
1. 证据一：弹力的作用是相互的。
学生交流、体验：手指压笔尖；气球相互挤压；橡皮筋、弹簧秤对拉……手对笔尖有力的作用，同时手指凹陷，发生形变，笔尖对手指同时产生了力的作用；相互挤压的气球、对拉的橡皮筋和弹簧都发生了形变，说明气球之间、弹簧和橡皮筋之间力的作用是相互的。
师这些力有什么共同点？说明了什么？
生都是发生形变产生的，属于弹力，所以弹力的作用是相互的。
2. 证据二：静电力的作用是相互的。
引导学生用吸管做静电实验（注意手要干燥）：手握住两根吸管，在另一只手的虎口上摩擦，让它们带上同种电荷，然后将吸管并排放在塑料盒或盖上（如图2），同时松手，两根吸管向相反方向滚动，说明两根吸管都受到了对方静电力的作用。
师排斥力是相互的，吸引力呢？
（视频播放：竖直放置的两个轻质小球，带上异种电荷后，出现如图3的情形，说明吸引力也是相互的。）
3. 证据三：摩擦力的作用是相互的。
教师演示，学生观察：将几根吸管平行放在桌面上，上面铺一块硬纸板。将上紧发条的玩具汽车放在硬纸板上，车向前运动，同时硬纸板向相反方向运动，说明摩擦力的作用也是相互的。
4. 证据四：重力的作用是相互的。
结合投影，介绍重力作用的相互性，并陈述科学结论：大到天体之间、地球与地球上物体之间的引力，小到微观粒子之间的作用都是相互的。
5. 证据五：生活经验。
学生结合生活经验说明力作用的相互性：鼓掌、划船、滑板上的人对推……师生总结得出：（1） 一个物体对另一个物体有力的作用时，另一个物体同时也对这个物体有力的作用，力的作用是相互的。（2） 施力物体同时也是受力物体。
本环节的重点是寻找更多的证据支持观点，培养用证据说话的意识。学生在收集证据的过程中，要动手动脑、观察分析、体验内化，调动了多种感官，学到了知识，发展了能力。结合初中生的特点和教学实际，证据的收集不可能非常严格、面面俱到，也不必统一要求。选择的案例要典型、各有侧重，学生在磁力作用的相互性中经历了完整的探究过程。对于弹力和静电力，学生主要是体验感知；对于摩擦力，难度较大，应采用教师演示的方式组织教学；而对重力作用的相互性，则只是简单地介绍了解；最后回归生活，用生活经验佐证力作用的相互性。
（四） 再设情境，初步探究
（创设情境：鸡蛋砸向石头，鸡蛋破，请学生解释原因。）
生鸡蛋对石头有力的作用，由于力的作用是相互的，石头对鸡蛋也有力的作用，正是这个力使鸡蛋破碎。
师鸡蛋对石头的力与石头对鸡蛋的力大小关系如何？你能用两个弹簧秤研究相互作用力的关系吗？注意弹簧秤的使用方法。
（学生猜想探究，得出结论：相互作用力大小相等。）
生既然大小相等，为什么石头安然无恙，而鸡蛋却破了？
（实验释疑：将800g钩码盒放在桌面，桌面没有反应；而放在海绵上，海绵却凹陷下去。说明相同的力能产生不同的效果。）
引入鸡蛋碰石头的例子，自然、不生硬，进而提出问题，激起学生思考的兴趣。一些学生认为石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力，当探究出大小相等时，他们感到很意外，再用对比实验解释，学生就会顿悟。
（五） 学以致用，巩固提高
（1） 如图4，小明游泳时手向后划水，水对小明有一个向前的推力，正是这个力使小明能在水中前进。
（2） 2012年6月16日，神舟九号成功发射。神舟九号的一飞冲天，不仅肩负着中国首次载人飞行器空间交会对接的重大任务，更代表着中国正一步一个脚印地实现自己的太空梦。如图5，火箭发射时，对喷出的燃气产生向下的推力。根据物体间力的作用是相互的，所以火箭受到燃气对它向上的推力。
（3） 松开夹紧气球口的夹子，气球向右飞行（教师演示，如图6）。请解释气球飞行的原理。
前两道习题设计成填空的形式，目的是给学生提供解释现象的范例，为习题（3）的表达搭好“脚手架”，体现先易后难、先扶后放的原则，防止学生刚接触习题就碰到困难而消减学习积极性。习题（2）以我国航天事业为背景，增强了学生的民族自信心和自豪感，同步达成知识目标和情感目标。习题（3）穿插气球飞行实验，调动了学生的学习热情，课堂气氛再次被激活。
（六） 归纳总结，课后拓展
学生回顾本堂课的主要收获；播放水火箭视频，布置课外作业：上网搜索水火箭的相关资料，尝试制作水火箭，并用所学知识解释。
本环节打破了传统的文本作业形式，依托水火箭项目，及时巩固学习内容和方法，培养学生收集、处理信息的能力和动手能力，提高综合素质。
五、 课后反思
本节教材内容偏少，按部就班，很快就能上完，但教学不能只关注知识点的落实，还要重视能力和情感目标的达成。教学设计立足三维目标，体现了以下特点：
1. 以证据为主线。在寻找证据的过程中，学生习得了科学知识，同时也习得了获取证据的方法，锻炼了能力，体验到物理学习的乐趣。
2. 以学生为主体。新课程倡导让学生在活动体验的过程中获取知识、自主发展。实验设计、操作展示、成果汇报、交流评价、现象解释等环节主要由学生完成，将学生推向前台，让他们放手体验、大胆探究，为他们的自主构建提供肥沃的土壤。
3. 以实验为基础。实验不仅能激趣，还能培养学生的综合能力，重要性不言而喻。本课以“低成本、可循环、一物多用”为指导思想，在实验开发方面做了一点探索，取得了理想的教学效果。比如，静电力排斥实验，吸管和塑料盒在超市都能买到，而且价格便宜；吸管不仅可做带电排斥实验，还能在摩擦力的相互性中制造滚动摩擦，吸管直径比较大，无论是可见度，还是制造滚动的效果均十分显著；塑料盒分为盒和盖两部分，两者都能作为吸管运动的导轨，一个塑料盒可供两个小组使用，节约了成本（本课使用的吸管和塑料盒已存放实验室，供其他学生循环使用）；滑板既能放在讲台上作展示平台使用，还可做演示实验。
当然，由于本课设计容量较大，教学时间略显紧张，还有一些问题需要注意和改进：比如实验引导不到位，学生有些无所适从——做静电力排斥实验时，有的小组一人一个吸管，分别在自己手上摩擦，不清楚摩擦的方法，场面有点混乱；语言表达不精炼，缺乏感染力；没有预设好各个环节的教学时间，时间安排上前松后紧。在今后的教学中，要着力加以改进和完善。
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