【《5E教学模式下初中物理“摩擦力”教学设计案例》8500字】

5E教学模式下初中物理“摩擦力”教学设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u218885E教学模式下初中物理“摩擦力”教学设计案例 1186781.1教学目标 1175841、知识与技能 114422、过程与方法 1171813、情感态度与价值观 1296061.2教学重难点 110573一、结合生活中的物理现象导入课堂 2276571.3.1引入阶段 831851.3.2探究阶段 9302911.3.3解释阶段 1037601.3.4拓展阶段 111371.3.5评价阶段 131.1教学目标1、知识与技能（1）通过生活中的现象理解摩擦力；（2）通过实验探究摩擦力大小会受到哪些因素的影响，培养实验探究能力；2、过程与方法（1）通过5E教学模式感知摩擦力，培养学生的观察能力；（2）经历实验来探究摩擦力的大小会受到哪些因素的影响，培养学生的自主实践能力。（3）理解在实验探究中运用“控制变量法”进行科学探究，认识摩擦力在生活中的利与弊，和增大或减小摩擦力的方法。3、情感态度与价值观通过对生活现象的观察和探究，对学生进行辩证唯物主义教育，培养学生的爱国主义和人文素养。1.2教学重难点5E教学模式主张将引入、探究、解释、拓展、评价与物理实验相联结，教师引导学生通过实验来掌握概念、规律，同时学生的创新思维、自主学习能力和品德都在实验教学中得到发展[[][]胡久华高冲：5E教学模式在我国的教学实践及其国外研究进展评析[J].化学教育.2017(38)有关摩擦力的现象十分常见，但分析摩擦力的方向、作用效果和影响其因素仍需要实验教学来辅助学生理解。摩擦力的概念主要存在两个问题：首先是理解什么是相对运动，其次理解其“阻碍相对运动”与阻力之间的区别，从学生的认知水平发展现状来说，这两个问题存在理解上的难点。在探究影响摩擦力大小的影响因素时，需要引导学生自主进行实验设计、使用生活材料自制实验器具、动手探究实验探究规律。根据上述内容与课程标准确定出本节课教学重、难点。教学重点：引导学生通过实验来探究有哪些因素会影响摩擦力的大小，理解摩擦力的概念。教学难点：理解摩擦力概念中的“阻碍”和“相对运动”的含义。1.3教学过程本次教学过程运用5E教学模式，从“引入、探究、解释、拓展、评价”展开教学设计，具体如下。表1.1摩擦力物理实验教学设计教学环节教师活动学生活动设计意图一、结合生活中的物理现象导入课堂【小游戏】将几张白纸层层交叠，请两位女生拉开。现象：两位女生很容易就拉开了。2、将两本书层层交叠，请两位身强体壮的男生拉开。现象：即使是力气很大的男生也不能拉开。图1.SEQ图\*ARABIC\s11【引入新课】引导学生思考两种现象产生的原因，引入新课--摩擦力。【学生游戏】参与老师的小游戏。【思考与讨论】会出现两种不同现象原因是因为摩擦力的存在。使用直观的生活现象导入课题，引发学生思考，激发学生求知欲。二、利用生活经验理解摩擦力概念（一）静摩擦力【ppt展示】：用手握住杯子，使之静止。图1.SEQ图\*ARABIC\s12【学生体验】让学生亲身体验，感受杯子的运动趋势和受力。【提出问题】：（1）在握住杯子时，杯子受到什么力；（2）杯子所受的力方向如何，在哪种情况下会产生；（3）杯子相对于手有朝哪个方向的运动趋势；（4）所受的力是动力还是阻力。【讨论交流】学生分组讨论问题，结束后派代表发表观点。【总结】当物体受到力的作用静止时，应处于受力平衡状态，根据二力平衡条件，杯子受到重力和一个阻碍杯子下落的力，这个力就是静摩擦力。滑动摩擦力【视频展示】：小朋友滑滑梯。图1.SEQ图\*ARABIC\s13【学生体验】引导学生回忆当时感受，思考在向下滑动的过程中的受力。【提出问题】：（1）在向下滑动的过程中，小朋友受到什么力的作用；（2）小朋友所受的力方向如何，在哪种情况下会产生；（3）小朋友相对于滑梯的相对运动方向如何；（4）所受的力是动力还是阻力。【讨论交流】学生分组讨论问题，结束后派代表发表观点。【总结归纳】当物体与接触面发生相对运动时，物体会受到阻碍相对运动的力，这个力就是滑动摩擦力。【体验与感受】学生跟随老师引导进行实验，小组讨论回答问题。【总结】总结得出静摩擦力的概念【讨论与思考】学生分组讨论，回答相关问题。【总结】总结得出滑动摩擦力的概念从生活实例的角度建构摩擦力概念，帮助学生深入理解“阻碍”和“相对运动”的含义。三、利用生活化实验、掌握摩擦力大小的影响因素。（一）测量滑动摩擦力教师引导学生回忆中二力平衡的内容和条件。【提出问题】：1、如果物体在力的作用下做匀速直线运动，那么物体的受力情况如何？2、如果使用弹簧测力计测量滑动摩擦力大小，那么应使物体怎样运动？图1.SEQ图\*ARABIC\s14【交流讨论】请学生分组讨论，讨论结束后向老师汇报。【教师总结】当弹簧测力计拉动物体做匀速直线运动时，物体所受外力为零，即弹簧测力计对物块所施加的力与物块所受摩擦力大小相等、方向相反，故弹簧测力计显示的数值就等于待测量摩擦力的大小。【思考与讨论】回忆相关内容，思考教师所提出的问题。【总结】理解如何使用弹簧测力计测量滑动摩擦力大小。将已经学习过的知识与新学内容相联系，促进学生迁移，帮助学生理解。（二）猜想有哪些因素会影响摩擦力的大小【提出问题】：学生讨论列举后展示以下视频并提问。（1）为什么小朋友穿着运动鞋在冰面上行走会打滑，但在普通水泥路面却不会；图1.SEQ图\*ARABIC\s15图1.SEQ图\*ARABIC\s16（2）为什么在地面上推动板凳较为容易，推动书桌却较难。图1.SEQ图\*ARABIC\s17图1.SEQ图\*ARABIC\s18学生可能的猜想：在冰面打滑说明接触面粗糙程度会影响摩擦力大小；推动板凳比书桌容易说明物体重力会影响摩擦力大小；（3）板凳比书桌容易也可能时因为接触面面积不同所造成的。【引导学生自主设计实验，完成表格】引导学生小组合作根据猜想进行实验方案设计，验证自己的猜想。设计完成后，以小组为单位进行汇报，其他同学也可以指出不足之处，提出自己的看法。保持接触面面积和接触面所受压力保持不变，可以使用肥皂、沙砾等来改变接触面粗糙程度。图1.SEQ图\*ARABIC\s19表1.1实验次数接触面粗糙程度摩擦力/N12保持接触面所受压力保持不变，通过改变自制物体摆放位置来改变接触面面积。图1.SEQ图\*ARABIC\s110表1.2实验次数接触面面积摩擦力/N12保持接触面所受压力保持不变，可以通过在物体上增减物块来改变接触面所受压力大小。图1.SEQ图\*ARABIC\s111表1.3实验次数接触面面积摩擦力/N12【总结归纳】实验结束后，各小组汇报实验结果，教师引导学生总结得出影响摩擦力大小的因素。【思考与讨论】回忆生活中的有关现象来回答教师问题。【猜想与假设】学生根据问题提出自己的猜想。【讨论与交流】学生讨论试验方案，并与其他同学交流。【合作设计实验】学生采用控制变量法进行实验，合作完成实验并记录数据。【总结】学生根据实验数据分析得出结论。鼓励学生提出自己的想法，培养学生的创新思维。引导学生自主实验设计，培养学生的自主学习能力和自主实践能力。四、从不同角度分析生活化实验结果，深入理解摩擦力【提出问题】教师引导学生回忆牛顿第一定律，并提出以下问题：图1.SEQ图\*ARABIC\s112当物块从斜面静止开始下滑，将水平面设想成光滑平面，使用牛顿第一定律进行逻辑推理（物体在竖直方向上仅受重力和支持力的作用且相互抵消，忽略一切空气阻力，即物体此时不受外力作用），物体的运动情况是怎样的。当物块从斜面静止开始下滑，将水平板面设想成光滑平面，使用实验所得结论进行逻辑推理，物体的运动情况是怎样的。比较上述两种结果是否一致。【思考】回顾有关知识，思考教师提问，将牛顿第一定律与实验结果的的推导结果进行比较，拓展思路。引导学生从不同的视角分析实验结果，虽然是理想化分析，仍有助于培养学生创新思维。五、联系实际，对学生进行德育【提出问题】引导学生回忆摩擦力在生活中的应用，并提出以下问题：摩擦力对生活有什么帮助并举例；摩擦力对生活有什么危害并举例；如何通过改变摩擦力来使其为生产生活服务。【总结】使学生明白任何东西均具有两面性，在生活中需要扬长避短。【思考与讨论】回忆摩擦力有关的生活现象，分析其有益有弊之处，回答教师提问，提出解决策略。运用摩擦力在生活中运用培养学生的辩证唯物主义思维。六、开展生活化实践，巩固本节内容【课堂小结】：本节课学习了摩擦力的有关知识，建构了摩擦力的概念，知道了摩擦力的产生条件、摩擦力的种类、测量滑动摩擦力的方法和有哪些因素会影响滑动摩擦力的大小。【课后实践】：自行车在地面行驶依靠的是摩擦力的作用，引导学生在课余时间观察行驶中的自行车前后轮的转动方向，运用本节课所学知识分析前后轮所受摩擦力的方向并分析其是阻力还是动力。图1.SEQ图\*ARABIC\s113【总结】回顾本节内容，加深印象。【学以致用】课后仔细观察自行车行驶状况，并分析自行车所受摩擦力。引导学生回顾本节学习内容，加深理解记忆。布置课外实践，培养学生的观察和自主实践能力。七、实验结果反思评价【结果反思】在讲解“摩擦力”前，教师在教学开始前借助生活中的例子对本节重点进行讲解，本节包括摩擦力的定义和影响摩擦力大小的因素两部分。教师将以上两部分内容进行详细讲解，先分析一些生活实例使学生明白摩擦力的存在，并在此基础上引出摩擦力的含义：阻碍物体的相对运动，随后研究摩擦力大小受到哪些因素的影响。将讲解的过程录制成一个10分钟左右的视频，上传至学生手中，辅助学生预习本节内容。在后面的教学中，教师需要营造师生平等、相互尊重的氛围，让学生勇于提出自己在预习中遇到的问题，教师引导学生用生活中的例子进行探究。【评价交流】最后要和学生针对此次实验进行评价交流，探讨实验的不足之处，以及有没有其他的方式来丰富实验的形式。师生共同交流与评价，激发学生的联想思维。积极发表自己的看法与意见教师根据学生的探究进程进行引导，帮助学生理解知识，实现自主获取知识能力的培养。1.3.1引入阶段俗话说兴趣是最好的老师，对于初中物理教学来说也并不例外。许多初中学生心中有着“物理很难”的刻板印象，其原因大都是因为物理过于抽象，学生无法真正理解其概念规律。教师需要从学生的兴趣入手打破其刻板印象，学生因为物理内容晦涩难懂，教师可以将物理教学与学生生活相联系，激发学生学习兴趣。在课堂导入的过程中运用生活化的导入方式，从学生已有认知出发，使用学生熟悉的生活现象创设情境，引导学生思考其背后原因，从而引出新课[[]赵呈领,赵文君,蒋志辉.面向STEM教育的5E探究式教学模式设计[J].现代教育技术,2018,28(3):7.]。[]赵呈领,赵文君,蒋志辉.面向STEM教育的5E探究式教学模式设计[J].现代教育技术,2018,28(3):7.图1.14例如在“摩擦力”的教学引入中，教师可以利用生活中的物品设计一个小游戏，首先将几张白纸交叠在一起请两位同学将白纸拉开，等到学生拉开以后将白纸换成书再次交叠，请两位学生再次尝试。学生一开始会认为拉开两本书是非常容易的事，可是当两位身强体壮的同学都没有拉开后，学生的求知欲瞬间被激发。当学生产生疑惑时，教师可以因势利导为学生展示当汽车陷在泥里时，垫上草就可以出来了；塑料瓶盖打不开时，垫一层纸就便能打开等生活现象，并提出与摩擦力有关的问题，引入新课，结合生活中常见的物理现象导入课堂，以此吸引学生兴趣。1.3.2探究阶段初中物理与生活的联系十分紧密，同时实验也是物理学得以产生和发展的基础，如果仅仅采用枯燥的讲授式教学许多学生会被物理的抽象而吓退。比如人教版初中八年级“摩擦力”这一知识点，书中一开始就提到“摩擦力是一种很常见的力”，在学生还心存疑惑：摩擦力是一种什么现象？课本中直接提出了什么是摩擦力的抽象概念。学生就会难以接受概念的抽象认识，学习热情也会大大降低。因此，教师需要从探究的角度来讲解物理概念，引导学生从观察中获取物理知识。图1.15例如在“摩擦力”的章节教学中，摩擦力虽然是无形的，但在生活中却有许多的体现，教师可以让学生先在光滑的地面上拉一个小箱子，等学生轻松推动后将光滑的地面换成较为粗糙的地面，学生会发现如果想要推动箱子就需要用更大的力气拉才行。做完这个小实验后，教师引导学生再次理解书本上的摩擦力，使学生对摩擦力有了一定的印象后，教师可以提问“同学们还知道生活中的哪些现象是与摩擦力有关的？”在学生回答完后，教师使用多媒体进行总结：拧瓶盖依靠的是摩擦力；鞋底有不同的花纹来防滑是摩擦力；搓洗衣服是摩擦力等。生活中对于摩擦力的应用十分广泛，当学生难以理解摩擦力的概念时，教师应使用生活中随处可见的例子来帮助学生掌握，利用生活经验和实验理解摩擦力概念，探究掌握摩擦力大小的影响因素。1.3.3解释阶段在过去的物理课堂教学中，许多教师为确保教学用语的规范化会按照教材上的书面化文字进行讲授，但这种过于正式的语言并不会帮助学生理解知识，反而会让学生感到物理枯燥无趣[[]刘艳梅,徐晓梅.基于"5E"教学模式的高中物理"摩擦力"教学设计尝试[J].2021(2020-2):32-36.]。所以在初中物理课堂中，教师可以使用生活化的语言为物理教学增色。如果可以使用一些诗词歌赋来与物理现象相对应，那么既可以帮助学生理解物理知识，也可以提升学习兴趣。如“昔予膏车而北骛兮，顾九折而反御。”反映的就是摩擦力的规律：接触面的粗糙程度会影响摩擦力的大小。在整个初中阶段，教师都可以用生活化的语言进行阐述，帮助学生构建趣味横生的物理课堂。[]刘艳梅,徐晓梅.基于"5E"教学模式的高中物理"摩擦力"教学设计尝试[J].2021(2020-2):32-36.图1.16例如在“摩擦力”章节教学中，课本上对于摩擦力的定义是“摩擦力是一种阻碍相对运动的力”。但是当教师向学生展示传送带运送货物也是依靠的摩擦力时，学生会产生疑问“摩擦力不是阻碍物体运动力吗，为什么货物在传送带上运动时摩擦力却是动力呢？”学生提出此问题，反映了学生对于摩擦力概念的理解不足，没有完全理解阻碍相对运动的意义。教师可以提出以下问题让学生深入思考，什么样的情况下会产生相对运动趋势？如何判断物体发生相对运动趋势的方向？首先让学生拉动桌面上的物体，让学生回答：有相对运动的趋势吗？物体受到的摩擦力方向如何？此时教师可以这样引导学生：当判断物体之间是否具有相对运动趋势时，可以保持其他条件不变假设接触面光滑，如果相较于接触面的运动状况仍不变，则没有相对运动；如果假设接触面光滑后，运动状况发生了变化，则原来存在相对运动。1.3.4拓展阶段实验是初中物理教学非常重要的内容之一，物理概念规律的建立均以实验为基础。物理实验不仅为学生的学习提供感性材料，还肩负着培养学生观察能力、科学思维的重任[[]孟根巴根,冯楷森,吴晓天.论中学物理实验教学中学科核心素养的培养[J].现代中小学教育,2021.][]孟根巴根,冯楷森,吴晓天.论中学物理实验教学中学科核心素养的培养[J].现代中小学教育,2021.例如在“摩擦力”章节教学中“探究影响摩擦力大小的因素”这一实验，引导学生在已有认知的基础上设计实验步骤进行试验。在探究接触面的粗糙程度对摩擦力大小的影响时，教师可以引导学生利用生活中的材料来改变接触面粗糙程度，如在接触面上涂抹洗洁精或撒上沙砾等方式。要求学生通过几组不同的实验，分析其异同，以探究摩擦力大小会受到哪些因素的影响。图1.17而且教材中探究影响摩擦力大小的因素设计的是一个斜面实验，水平面分成三组：木板，覆有毛巾和棉布的木板，使小车从同一高度滑下，观察小车运动的路程。在传统的教学中此实验设计的目的是研究接触面粗糙程度对摩擦力大小的影响，那么教师可以引导学生从不同的角度来分析此实验。在实验过程中学生会发现，平面越光滑物体走的路程越远，说明物体所受的摩擦力越小。那么当平面光滑时，物体的运动状况是怎样的？本章第一节所学习牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。所以教师可以在第一次实验的基础上增加一个理想实验，斜面不变使平面光滑。可否由上一次实验结果推论，如果平面足够光滑，小车理论上可以走得很远，若不考虑空气阻力，小车可以一直做匀速直线运动。虽然此结论没有经过实验的验证，但这是结合实验结论和牛顿第一定律的科学推导。通过这个实验来解释惯性和影响摩擦力大小的因素一方面更有助于学生理解，另一方面可以帮助学生通过不同的研究视角分析实验结果，促进学生创新思维的发展，联系实际，运用知识迁移对学生开展实践，巩固本节内容。1.3.5评价阶段评价是实验研究过程的重要组成部分。它可以用来反映一般思维和具体行动，并继续提高活动的质量[[]王悦悦,陈玥,魏凌.5E教学模式在初中物理教学中的应用——以"光的反射"为例[J].中学物理教学参考,2022(14):3.[]王悦悦,陈玥,魏凌.5E教学模式在初中物理教学中的应用——以"光的反射"为例[J].中学物理教学参考,2022(14):3.1.4教学效果1.5教学反思及建议1.1.1教学反思初中生在物理实验探究过程中主要能够提升自己的沟通和表达能力，但他们主动进行设计和实验的能力还不足。兴趣是学生保持探究热情的必不可少元的素，因此在物理实验探究和实践中应创造相应的生活环境。相应的生活环境将有助于提高他们的兴趣。在物理实验课程中，如果教师不确定学生的独立问题是否会导致对学生提问的过程充满信心，则教师应改变转变传统教学模式，保障教师的指导功能，让学生独立探究。教师应该鼓励创新，在物理实验探究和实践中加强实验设计培训，从而使实验设计能力逐渐增强，短期内无法形成，因此在教学过程中应加强训练。在进行基于5E模式下的教学时，可以通过课堂观察记录教学时学生的各项行为、教师各项行为的详细时间占比，这样能更客观的用数字结果判断课堂氛围、学生主体性、学生兴趣以及解决问题的能力，为基于5E模式下的《摩擦力》教学效果的显著性增加说服力。在实践时由于老教师居多且课程紧张，没机会进行课堂观察记录，且无法通过录像进行后续的补充课堂观察。在之后的研究中可以进行尝试，及时没有微格教室也可以通过手机和支架进行录像，自行对课堂中的教师、学生情况进行分析。5E教学模式是一个非常成熟的教学理论。这一教学设计具有以下特点：一是本次教学设计主要是《摩擦力》的学习，课程设计是通过多媒体创设情境的方法，与实际情境进行沟通，激发学生的兴趣。二是关注学生教育过程中的主体地位，指导实验方案的设计，如摩擦力的大小、压力关系的设计、摩擦力和接触面积的大小，并在课堂上指导学生提问，最后验证假设。三是通过联合共同计划，学生通过使用不同的接触面改变粗糙度，并使用弹簧力指示器测量滑动摩擦的大小，例如，在实验设计中实现实验设计的基础，并在评价交流阶段指导学生思考，扩展学生的创新思维视角。本次教学研究选择的是基于5E教学模式的重要概念教学，实践范围为《摩擦力》教学，实践时间为两节课，在后续的研究中教学实践内容可以选择多个重要概念，研究对象也可以选择不同层次的班级，也可以尝试基于5E教学模式的大概念教学实践、基于5E教学模式的生命观念教学实践等等，这些都是未来可进行的研究方向。1.1.