湯潔 吳偉

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院 江蘇 南京 210023)

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》提出“加快教育信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)教育資源開(kāi)發(fā)與應(yīng)用、構(gòu)建國(guó)家教育管理信息系統(tǒng)”三大發(fā)展任務(wù)，2011年版的義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)也提出有效地開(kāi)發(fā)和利用課程資源是切實(shí)提高物理教學(xué)質(zhì)量的有效手段[1]．近年來(lái)，電視科教節(jié)目資源已經(jīng)進(jìn)入物理教育研究者的視野，電視科教節(jié)目具有聲、形、色并茂的特點(diǎn)，能夠吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生在輕松愉快的氛圍下接受知識(shí)，充分開(kāi)發(fā)利用電視科教節(jié)目資源可以有效地彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足．

本文將以“摩擦力”一課為例，首先分析各個(gè)初中教材版本中摩擦力的教材資源，然后分析中央電視臺(tái)大型科教節(jié)目《加油！向未來(lái)》中有關(guān)摩擦力的節(jié)目資源，探討如何具體將二者資源整合優(yōu)化，從而提高初中物理教學(xué)效果，希望能給中學(xué)物理教學(xué)一些借鑒和參考．

1 摩擦力的教材資源分析

首先我們分析一下滬粵版、滬教版、人教版、蘇科版、北師大版和教科版6套教材中摩擦力一節(jié)內(nèi)容展開(kāi)順序，具體分析教材中的課程資源如表1所示．

表1 不同版本教材的摩擦力教學(xué)內(nèi)容

從表1中可以看出，雖然各個(gè)版本的內(nèi)容展開(kāi)順序存在差異，但教材資源大體上都是從生活中的摩擦力開(kāi)始引入課題，接著給滑動(dòng)摩擦力下定義，然后用實(shí)驗(yàn)資源探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素，最后拓展知識(shí)和鞏固知識(shí)．摩擦力一節(jié)教材資源內(nèi)容豐富，結(jié)構(gòu)清晰，讓學(xué)生在探究滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)的過(guò)程中切身體會(huì)到物理的基本規(guī)律，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)摩擦力的同時(shí)聯(lián)系生活，感受物理就在我們身邊．但是教材中列舉的摩擦力實(shí)例無(wú)法提起學(xué)生的興趣，無(wú)法充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性，因此有必要從更廣闊的視角來(lái)尋找新的課程資源．

2 《加油！向未來(lái)》節(jié)目資源分析

2.1 節(jié)目簡(jiǎn)介

《加油！向未來(lái)》是中央電視臺(tái)推出的大型科教節(jié)目，從2016年暑期檔開(kāi)始放映，每季11集．2018年第三季節(jié)目調(diào)整到每周日晚黃金檔播出，節(jié)目主題更改為“科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)粐?yán)肅，科學(xué)高端但不高冷”，帶大眾一起見(jiàn)證“生活無(wú)處不科學(xué)”．節(jié)目致力于通過(guò)展示科學(xué)的奇、趣、美、用，向全民普及科學(xué)知識(shí)．節(jié)目定位用科學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)大主題、大戰(zhàn)略，用豐富的電視呈現(xiàn)手法展示科學(xué)的奧秘，用娛樂(lè)的方式展現(xiàn)科學(xué)的快樂(lè)．該節(jié)目中有很多優(yōu)質(zhì)的課程資源可以被中學(xué)物理課堂教學(xué)所使用，本文梳理出與初中摩擦力知識(shí)相關(guān)的視頻資源，具體內(nèi)容如表2所示．

表2 《加油！向未來(lái)》與摩擦力相關(guān)

2.2 視頻資源詳解

2.2.1 體會(huì)摩擦力的大小

視頻資源1：命懸一鏈

首先主持人用一個(gè)五角硬幣可以砸碎5 mm玻璃的例子向觀眾說(shuō)明高空墜物的危害性．之后節(jié)目組選擇用一個(gè)50 kg的保險(xiǎn)柜掛在8 m的高空，自由落體后墜向放在地面的鐵鍋，重?fù)粝妈F鍋?zhàn)兊弥щx破碎．最后實(shí)驗(yàn)人員將一根重達(dá)2.5 kg的鐵鏈拴在保險(xiǎn)柜的繩子當(dāng)中的一節(jié)上，再一次把保險(xiǎn)柜上升到8 m的高度，用汽車代替鐵鍋，同樣的實(shí)驗(yàn)再次演示一遍，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，保險(xiǎn)柜懸在空中并沒(méi)有砸中汽車．該實(shí)驗(yàn)的原理就是重物在下落過(guò)程中，繩子末端的鐵鏈在重力作用下和繩的拉力作用下，帶著繩子纏在橫桿上．繩子和橫桿之間的摩擦力提供對(duì)重物的拉力，驚人的摩擦力致使重物不能砸到車．

圖1 命懸一鏈

視頻資源2：重型卡車對(duì)拉電話簿

節(jié)目組用兩輛重型卡車對(duì)拉電話簿(圖2)，兩本電話簿是用一頁(yè)摞一頁(yè)的形式交替疊在一起，交疊之后會(huì)造成相互擠壓，極大增強(qiáng)了書(shū)頁(yè)間的壓力，最終卡車在低擋起步的情況下，一段時(shí)間后大約以7×104N拉力才將兩本電話簿分開(kāi)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果出乎意料，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)面十分震撼，給觀眾極強(qiáng)的視覺(jué)體驗(yàn)．

圖2 重型卡車對(duì)拉電話簿

2.2.2 摩擦自鎖

視頻資源3：摩擦自鎖

主持人和兩名嘉賓親身驗(yàn)證高空實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：細(xì)而長(zhǎng)的橫桿能在頂端坐上人松開(kāi)繩索后產(chǎn)生自動(dòng)鎖定的效果(圖3)．其原理是如果橫桿足夠長(zhǎng)，當(dāng)人坐在橫桿上，橫桿會(huì)產(chǎn)生對(duì)豎直桿的很大的正壓力，橫桿與豎直桿之間的靜摩擦力等于橫桿和人的重力，則橫桿和人不會(huì)下落，從而實(shí)現(xiàn)摩擦自鎖．之后未來(lái)博士談到摩擦自鎖在生活中的應(yīng)用，比如用梯子爬墻時(shí)，梯子一端在地面，另外一端靠在墻面，如果沒(méi)有靜摩擦力，梯子就會(huì)滑落下來(lái)，正是由于靜摩擦力，梯子、墻面和地面就形成了摩擦自鎖(圖4)．

圖3 橫桿和人不下落

圖4 梯子爬墻

2.2.3 增大摩擦

視頻資源4：牙膏與牙刷之間的摩擦力

牙膏、牙刷是我們每天都會(huì)接觸的生活用品，節(jié)目現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)歷了從單人、到雙人、再到4人的拔河比賽．兩名主持人開(kāi)始用沒(méi)擠牙膏的兩把牙刷沿著牙刷的延長(zhǎng)線進(jìn)行“拔河”(圖5)，發(fā)現(xiàn)很難分開(kāi)，擠上牙膏的同樣兩把牙刷則需要4個(gè)人才能勉強(qiáng)拉開(kāi)．節(jié)目高潮部分是主持人提出議題：至少幾對(duì)牙刷可以在30 s內(nèi)承載住150 kg的重量？結(jié)果表明只要4對(duì)牙刷竟然就可以承載住150 kg的實(shí)驗(yàn)員(圖6)．就像節(jié)目中的主持人一樣，大多數(shù)人都認(rèn)為牙膏是起潤(rùn)滑作用，事實(shí)上在該節(jié)目中牙膏反而是增大摩擦．節(jié)目以最形象生動(dòng)的方式展示摩擦力的巨大，以最淺顯易懂的形式解釋牙膏的作用．在震撼有趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，展示科學(xué)的魅力，調(diào)動(dòng)觀眾的興趣．

圖5 牙刷“拔河”

圖6 牙刷承載實(shí)驗(yàn)員

3 教材資源與電視科教節(jié)目資源整合優(yōu)化設(shè)計(jì)

在初中物理的教學(xué)中，物理教材是物理教學(xué)資源的核心內(nèi)容，教材資源賦予了物理教師教學(xué)的基本框架，提供了物理教師教學(xué)的基本任務(wù)．可是單一的教材資源相對(duì)薄弱，難以滿足學(xué)生的需求．雖然電視科教節(jié)目資源豐富多彩，通過(guò)直觀的表達(dá)方式傳達(dá)信息能更容易被學(xué)生接受，但是我們需要思考為什么要加入這些節(jié)目資源以及如何使節(jié)目資源和教材資源結(jié)合起來(lái)，使教學(xué)效果達(dá)到最優(yōu)化．

3.1 應(yīng)用電視科教節(jié)目資源 激發(fā)學(xué)生興趣

由表1可以看出，6個(gè)版本的教材都是以生活中的摩擦力導(dǎo)入，與摩擦力知識(shí)相聯(lián)系的生活事例較多，但教材中所列舉的事例大多是學(xué)生不感興趣的，學(xué)生在物理課堂上缺乏參與感，對(duì)摩擦力知識(shí)的理解只能浮于表面，無(wú)法直觀感受到摩擦力的大?。處煈?yīng)用節(jié)目資源創(chuàng)設(shè)物理情境，設(shè)置趣味性、針對(duì)性、啟發(fā)性的問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生思考分析，引發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究的欲望，為下文摩擦力的講解做好鋪墊．

優(yōu)化整合案例1:“感受摩擦力大小”教學(xué)片段

師：同學(xué)們，今天在學(xué)習(xí)新的內(nèi)容之前，我們首先觀看一個(gè)有趣的小視頻．

截取部分視頻1和視頻2播放，創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課．

師：同學(xué)們知道是什么力能使保險(xiǎn)柜懸在空中而沒(méi)有砸中汽車？?jī)杀倦娫挷局g存在的是一個(gè)什么力需要兩輛重型卡車才能分開(kāi)它們呢？

師：視頻中的力就是我們今天要學(xué)習(xí)的摩擦力，下面我們進(jìn)入今天的課堂……

3.2 利用電視科教節(jié)目資源 拓展提升知識(shí)

對(duì)于靜摩擦和滾動(dòng)摩擦，由于在理解上難度較大，初中不要求作深入介紹，所以滬粵版、人教版沒(méi)有對(duì)靜摩擦的介紹，只是在“信息瀏覽”欄目中，作為知識(shí)拓展介紹了滾動(dòng)摩擦，在“科學(xué)世界”欄目中，將滾動(dòng)摩擦作為減小摩擦的一種方法介紹給學(xué)生．滬科版在章節(jié)開(kāi)頭部分簡(jiǎn)述靜摩擦，蘇科版、北師大版及教科版在“活動(dòng)”“讀一讀”“科學(xué)窗”欄目中提到靜摩擦與滾動(dòng)摩擦的概念．摩擦自鎖是物體依靠靜摩擦保持平衡的現(xiàn)象，課堂上教師利用摩擦自鎖原理解釋生活中許多有趣的現(xiàn)象，拓寬教學(xué)視野，從課堂延續(xù)到生活，貼合學(xué)生的喜好．

優(yōu)化整合案例2:“認(rèn)識(shí)靜摩擦”教學(xué)片段

師：同學(xué)們，除了滑動(dòng)摩擦外，還存在兩種摩擦現(xiàn)象，它們分別是靜摩擦和滾動(dòng)摩擦．首先我們一起來(lái)認(rèn)識(shí)一下靜摩擦．

給學(xué)生播放橫桿和人不下落的視頻3片段，并展示梯子爬墻的截圖．

師：請(qǐng)同學(xué)們思考一下，橫桿為什么能產(chǎn)生自動(dòng)鎖定的效果？梯子為什么可以穩(wěn)穩(wěn)地靠在墻邊而不向下滑落？這實(shí)際上是一個(gè)重要的物理概念在起著作用．

師：再看一個(gè)例子，小時(shí)候，大家都玩過(guò)堆沙子吧．請(qǐng)大家回憶一下，在沒(méi)有圍欄的情況下，松散的沙子堆出來(lái)的形狀是不是幾乎一樣．

師：這些奇妙的現(xiàn)象都?xì)w功于靜摩擦力．靜摩擦力“鎖住”了橫桿、梯子以及沙堆，這就是摩擦自鎖．

3.3 巧用電視科教節(jié)目資源 體會(huì)物理現(xiàn)象

各個(gè)版本的教材均采取文字和圖片的方式告知學(xué)生摩擦的利與弊，其中人教版、蘇科版與教科版明確提出增大或減小摩擦的措施，而滬粵版、滬科版與北師大版則要求學(xué)生自主歸納增大摩擦和減小摩擦的實(shí)例，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)總結(jié)其規(guī)律．教師可以巧用電視科教節(jié)目資源，通過(guò)將節(jié)目中的小實(shí)驗(yàn)引入課堂，活躍課堂氣氛，讓學(xué)生切身感受物理現(xiàn)象，多層次地理解物理知識(shí)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)學(xué)到的知識(shí)加工整理，靈活運(yùn)用這些知識(shí)．

優(yōu)化整合案例3:“增大或減小摩擦”教學(xué)片段

師：學(xué)習(xí)完如何增大或減小摩擦，接下來(lái)我們一起來(lái)做個(gè)小實(shí)驗(yàn)．大家和自己的同桌用老師給大家準(zhǔn)備好的兩把牙刷，沿著牙刷的延長(zhǎng)線進(jìn)行“拔河”．大家能感受到摩擦力嗎？

師：現(xiàn)在大家換兩把新的同樣的牙刷，在牙刷上擠些牙膏，我們?cè)俅芜M(jìn)行“拔河”．請(qǐng)大家相互說(shuō)說(shuō)看，兩次“拔河”中摩擦力大小的變化以及摩擦力改變的原因．(鼓勵(lì)學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)不同，發(fā)表自己的見(jiàn)解，加深對(duì)牙膏是增大粗糙程度增大摩擦的感知．)

師：小小的牙刷究竟可以產(chǎn)生多大的摩擦力呢？下面我們觀看一個(gè)短視頻．

給學(xué)生播放視頻4高潮部分，小小的牙刷竟然可以吊起150 kg的柔道選手，用直觀的視覺(jué)沖擊傳達(dá)抽象的知識(shí)，使枯燥的文字知識(shí)形象化、生動(dòng)化．

4 結(jié)束語(yǔ)

在面對(duì)經(jīng)過(guò)篩選過(guò)的電視科教節(jié)目，有些節(jié)目資源可以直接以播放視頻的形式加入課堂；有些則有必要轉(zhuǎn)化為課堂演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)，考慮到教學(xué)時(shí)間有限，對(duì)于典型視頻畫(huà)面可截屏以圖片的方式應(yīng)用于課堂，如果一個(gè)物理問(wèn)題只需一張圖片就可以解決，那么播放完整視頻反而降低了教學(xué)效率[2]．所以，節(jié)目資源具體呈現(xiàn)形式需要教師在備課期間認(rèn)真思慮，要做到契合教學(xué)過(guò)程，貼近教學(xué)要求．

僅靠教師的口頭講解，學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)，教師精心組織電視科教節(jié)目資源，將節(jié)目課程資源引入課堂，創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的物理情境，將教學(xué)內(nèi)容直觀地展示出來(lái)，將學(xué)生置身于一個(gè)可以感知的情境中，讓學(xué)生帶著問(wèn)題深入學(xué)習(xí)，利于學(xué)生去觀察物理現(xiàn)象，理解物理規(guī)律，提高教學(xué)效果．電視科教節(jié)目資源的開(kāi)發(fā)需要教師在生活中處處留心，充分挖掘具有潛在教育價(jià)值的多媒體視頻資源；需要教師以開(kāi)放的心態(tài)對(duì)待電視節(jié)目，開(kāi)放的眼光審視電視節(jié)目，開(kāi)放的思維思考電視節(jié)目[3]，截取其中最符合中學(xué)物理的部分進(jìn)行資源分析與教學(xué)設(shè)計(jì)．