课例的成功设计须体现“以学生为中心”的教育理念，该课例通过“问题—证据—解释—交流”这一科学探究框架，引导学生从生活经验出发，通过实验操作和数据分析，帮助其深入理解科学知识。专家的点评进一步强化了科学探究教学的关键环节：有效引导学生提出问题、收集证据、建构解释并进行交流与反思。
1 教学背景、教学目标及教学重难点
【教学背景】摩擦力是初中物理“运动和相互作用”主题的核心概念，也是理解后续牛顿运动定律的基础。在传统教学中，学生往往对摩擦力的方向和大小存在诸多疑惑，且在枯燥的公式记忆中难以理解其本质。《义务教育物理课程标准（2022年版）》明确指出：要通过常见事例或实验了解摩擦力，探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关，强调在教学中注重创设真实情境，让学生经历基于证据的科学探究过程
［1］。为阐明设计思路，笔者以“摩擦力”实验教学为例，创设“捉泥鳅”这一典型生活情境，旨在通过高参与度的实践活动激发学生的探究兴趣，并依托“问题—证据—解释—交流”科学探究框架，引导学生经历科学推理过程，从而自主建构摩擦力的概念，发展物理观念。
【教学目标】①在物理观念层面，学生能通过生活观察与体验，初步形成摩擦力的物理观念，理解其产生条件和方向，并能通过实验探究归纳出滑动摩擦力大小与压力、接触面粗糙程度的关系；②在科学思维层面，学生能基于“捉泥鳅”等生活体验提出可探究的科学问题，运用控制变量法等科学思维方法设计实验方案，并依据实验证据进行合理的逻辑推理与归纳概括；③在科学探究层面，学生能经历“问题—证据—解释—交流”的完整探究链条，规范使用弹簧测力计等器材获取数据，并能对测量方法的局限性与探究过程进行反思评估，提升科学探究能力；④在科学态度与责任层面，学生在情境体验与小组合作中，保持对物理现象的好奇心，养成实事求是的科学态度，发展尊重证据、勇于质疑的批判精神。
【教学重难点】①教学重点为探究滑动摩擦力大小的影响因素及控制变量法的应用；②教学难点则集中在摩擦力方向的判断，以及在“问题—证据—解释—交流”科学探究框架下的实验设计和规范操作。
2 教学设计思路
该课例以“捉泥鳅比赛”为核心情境，遵循“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念
［2］。教学设计严格依托“问题—证据—解释—交流”科学探究框架展开，保证了探究过程的科学性与完整性。
首先，组织学生进行“徒手捉泥鳅”与“借助工具（手套）捉泥鳅”的对比体验，引发强烈的认知冲突，激发探究兴趣。引导学生从亲身体验中提炼核心物理问题：“为什么泥鳅这么难捉？”“为什么戴手套更容易捉住？”“为什么掉在地上粘有灰尘的泥鳅反而容易捉住？”在此基础上，进一步引导学生思考“滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关？”这一过程将直观感受转化为可探究的科学问题，从而落实科学探究的“问题”要素。
其次，在明确探究问题后，引导学生基于生活经验进行猜想，并运用控制变量法设计实验方案。学生分组使用弹簧测力计、木块、不同粗糙程度的接触面（棉布、毛巾、砂纸）及砝码等器材，系统采集压力、接触面粗糙程度与滑动摩擦力大小之间的定量关系数据。此环节聚焦“证据”要素，强调数据的客观性与系统性，要求学生规范操作、如实记录。
再次，引导学生对实验数据进行深入分析，归纳影响滑动摩擦力大小的因素，并运用二力平衡条件，论证“水平匀速拉动时拉力等于摩擦力”的测量原理，进而从微观层面（如粗糙表面的相互嵌合）解释摩擦力的产生机理及变化规律。这一环节的核心在于“解释”，强调解释必须植根于证据，体现科学推理的严谨性。
最后，组织各小组展示探究成果，分享数据、过程与结论，并通过质疑、辩论与评估深化认知。教师适时引导，围绕控制变量法的应用、实验误差的来源及减小策略、摩擦力方向的判断等关键问题进行深入交流。此环节着重落实“交流”要素，促进学生理解科学共同体通过交流达成共识的完整过程。
3 教学过程与实录片段
3.1 问题：从捉泥鳅体验中提炼核心问题
【教师活动】在讲台上放置4个透明水槽，分别盛有等量的水和数条活跃的泥鳅；邀请4名学生上台进行“捉泥鳅比赛”，先是徒手尝试，然后戴上粗糙的棉纱手套（以下简称手套）去捉。
【学生活动】4名学生进行“徒手捉泥鳅”比赛：起初手忙脚乱，泥鳅不断从指间滑落，甚至掉到地上，很难捉住；随后戴上手套再次尝试，学生便能轻松捉住并展示给其他学生观察；另一名学生尝试直接用手捉取掉落地上且沾满灰尘的泥鳅，同样能够轻松捉住。这一系列反差强烈的直观体验，引发了全体学生的阵阵笑声与热烈议论。
师（提问）：观察刚才的比赛，大家发现了什么？假设你是捉泥鳅高手，基于现有的器材或生活经验，你还能想到哪些有效捕捉泥鳅的方法？
生1：戴手套时手掌粗糙、不滑。
生2：泥鳅身上有黏液，很滑，很容易从手中滑落。
生3：可以用毛巾裹住它，用力捏紧毛巾。
…………
【教师引导】非常好！大家提到了“很滑”“粗糙”“用力”“容易捉”等词语。其实，这里涉及我们今天要探究的力——滑动摩擦力。泥鳅难捉是因为滑动摩擦力太小。
【设计解析】创设情境，即通过实验设计，如使用放大摩擦力等手段，迅速激活学生的前概念。通过徒手与戴手套的对比体验，引发学生对接触面粗糙程度差异的思考，从而初步感知滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。教师通过层层追问，将学生的生活感知（如“滑腻感”“难以抓握”）引向物理概念（“滑动摩擦力”），并顺势提出核心探究问题，实现从感性体验到理性探究的转化。
3.2 证据：设计实验并利用系统采集数据
【教师活动】引导学生分组展开讨论，针对影响滑动摩擦力大小的因素进行猜想，并将猜想结果汇总于黑板上，如压力大小、接触面粗糙程度、接触面积大小以及运动速度等；随后，重点引导：“如果我们要探究滑动摩擦力与压力的关系，应该怎么做？”请大家参考如
图1所示的操作，先定性感知。
【学生经过讨论后明确】需采用控制变量法进行探究。具体而言，当探究压力对滑动摩擦力的影响时，需要保持接触面粗糙程度等其他条件不变，仅改变压力大小；而当探究接触面粗糙程度的影响时，则需要保持压力等其他条件不变，仅改变接触面的粗糙程度。
【教师活动】首先，介绍实验所需器材；随后，教师结合
图2讲解利用二力平衡条件测量滑动摩擦力的思路。在此过程中，教师着重强调实验的安全规范与操作细节，特别是弹簧测力计的调零与读数方法需进行重点指导。
【学生活动】小组合作，设计实验记录表（
表1），并开始分组实验。
【实验步骤（以探究压力与粗糙程度为例）】①将木块放在木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动，记录示数F1；②在木块上添加一个钩码，重复步骤①，记录F2；③在木块上添加两个钩码，重复步骤①，记录F3；④保持木块和钩码不变，将棉布铺在木板上，重复步骤①，记录F4；⑤将棉布换成毛巾，重复步骤①，记录F5。
【教师活动】在操作过程中，教师巡回指导，重点关注学生是否匀速拉动、读数是否准确等。
【课堂实录片段】
生1（记录员）：我们组在滑轮组实验中增加了两个钩码，拉力从0.8 N增加到2.0 N，拉力增加了一倍多。
生2（观察员）：在探究阻力对物体运动影响的实验中，发现不同接触面的滑动摩擦力大小不同。例如：在棉布面上，滑动摩擦力为1.5 N；在毛巾面上，滑动摩擦力增加至2.1 N，这比在木板面上的滑动摩擦力要大得多。
师：好，大家的数据都有一定的规律。请各组把数据整理后填写到黑板上的汇总表中，我们一起来分析。
【设计解析】证据收集环节是科学探究的核心
［3］。该环节通过器材介绍、原理演示、分组操作，确保学生获得客观、有效的数据。课堂实录反映了实验过程中常见的真实问题（如读数不稳），教师的指导体现了“脚手架”作用，既帮助学生克服技术障碍，又能确保证据质量。将数据汇总后填写到黑板上的汇总表中，就为后续的集体解释与交流提供了共享素材。
3.3 解释：基于证据建构物理规律
【教师活动】引导学生观察黑板上的包括全班数据的汇总表。
师：请大家观察黑板上的表格，在保持接触面均为木板的情况下，仅改变压力（通过添加钩码），滑动摩擦力F是如何变化的？
生1：压力变大，滑动摩擦力也随之变大。
生2：我们组的数据分别为0.8 N、1.2 N和1.6 N，好像是每增加一个钩码，就增加0.4 N。
师：这个发现极具价值。其他组的情况如何？（尽管数据存在差异，但整体趋势一致：压力增大，滑动摩擦力也随之增大）。多个小组的实验已证实，在接触面材质相同的情况下，滑动摩擦力的大小与压力成正比。
师：接下来，我们来看另一组数据，在压力保持不变（均使用同一木块）的情况下，把接触面依次换为木板、棉布和毛巾，这时滑动摩擦力F会怎么变化？
生3：F木板最小、F毛巾最大、F棉布在中间。
生4：压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
师（进一步引导）：我们为什么要匀速拉动？此时拉力与滑动摩擦力是什么关系？
【教师总结】根据二力平衡条件，当物体做匀速直线运动时，其所受拉力与滑动摩擦力大小相等。据此，我们可通过测量拉力间接测得滑动摩擦力的大小。
教师结合模型图或动画，解释微观机制。接触面看似光滑，实则凹凸不平。当相互挤压时，凹凸部分相互咬合，滑动时便会产生阻力，进而有：压力越大，咬合越紧密；接触面越粗糙，凹凸越显著，因此阻力越大，即滑动摩擦力越大。
【设计解析】解释环节强调基于证据进行逻辑推理。教师引导学生从数据中探寻趋势（定性关系），进而尝试定量分析（如是否成倍增长），最终归纳出物理规律。结合二力平衡条件解释测量方法，借助微观图示解释产生机制，实现了从现象到本质、从宏观到微观的思维进阶，有助于学生建构影响滑动摩擦力大小因素的物理观念。
3.4 交流：在质疑与辨析中完善认知
【教师活动】组织各组汇报探究结论，并鼓励学生对其他组的结论或方法进行提问。
生1：我们得出的结论是——压力越大，滑动摩擦力越大；接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
生2：我们组发现，如果拉得太快，滑动摩擦力好像会变大一点，是不是速度也是影响因素之一？
生3：把木块平放和侧放时，测出的滑动摩擦力也不相同，是不是滑动摩擦力大小还与受力面积有关呢？
师：这是一个很好的质疑。有其他组探究过速度与受力面积吗？有没有不同的看法？
大多数组表示对此没有专门探究。
师：其实，大量精密实验表明，在常规速度范围内，滑动摩擦力的大小与接触面积和速度都无关。刚才第二组同学感受到的情况，可能是因为加速拉动时，拉力本身就大于滑动摩擦力，或者是操作难以保持匀速而产生的误差；而侧放和平放时，可能是弹簧测力计没有与木板平行，导致压力发生了变化。这提醒我们，实验中控制变量的严谨性非常重要。
生4：我们组刚才进行测量时，木板没有放平，致使木块总是往一边偏，数据可能不准确。
师：回到我们开始的捉泥鳅问题。现在大家能用今天学到的知识，解释为什么在戴手套、粘有灰尘、用毛巾等情况下能更容易捉住泥鳅吗？
学生讨论后进行以下回答（选取其中两组）。
生1：戴手套和粘有灰尘，是增加了接触面的粗糙程度，从而增大了滑动摩擦力。
生2：使用网兜时，网线较细且容易陷入泥鳅身体，从而增大了接触面的粗糙程度和实际压力。
师：解释得非常到位！今天我们探究了影响滑动摩擦力的两个主要因素——压力和接触面粗糙程度。在生活中，我们常常根据需要增大或减小摩擦力。
【设计解析】交流环节是科学探究不可或缺的组成部分。通过质疑与辩论，学生不仅巩固了核心结论，更深刻理解了科学探究的严谨性（例如，速度虽不影响结论，但易引发误判）；引导学生回归初始情境进行阐释，形成了“从物理走向社会”的完整闭环，使学生切实体会到知识的实用价值；而学生的自我评估（木板未放平），则体现了元认知能力的萌芽。
4 教学反思
该课例以“捉泥鳅”这一生动有趣且贴近学生生活的情境为切入点，成功搭建了连接感性经验与理性认知的桥梁。教学过程严格遵循“问题—证据—解释—交流”科学探究框架，逻辑清晰，层次分明，有效促进了学生科学素养的全面发展。
4.1 教学优点
（1） 情境创设与问题提炼环节设计精妙。“捉泥鳅”比赛极大地调动了学生的参与热情和探究欲望。教师没有直接给出定义，而是通过对比体验和层层追问，引导学生自主从现象中剥离出核心物理变量（粗糙程度、压力），并将其转化为可探究的科学问题。这种处理方式充分彰显了“以学生为中心”的教育理念，有效培养了学生的问题意识以及将生活经验科学化的能力。
（2） 证据收集环节扎实有效。教师在介绍器材和原理时，并未替代学生思考，而是通过“为什么要匀速拉动？”等关键问题，引导学生理解二力平衡这一转换法原理。在实验过程中，针对“测力计晃动”等实际操作难题，教师给予了具体且及时的指导，既确保了证据质量，又保护了学生的探究信心。而对全班数据进行汇总，就为后续集体解释提供了丰富素材，让学生充分体会到科学探究中样本多样性与规律普遍性之间的内在联系。
（3） 解释与论证环节体现了思维深度。教师引导学生从数据的定性趋势迈向定量分析，再结合物理原理（二力平衡）与微观模型展开阐释，可帮助学生从多角度、多层次深化对滑动摩擦力的理解。特别是，在探究速度与滑动摩擦力的关系时，教师没有简单地否定学生的质疑，而是依据科学事实给出合理解释，并借此强调控制变量的严谨性，这堪称一种高水平的生成性资源处理方式，极大地消除了学生的潜在迷思。
（4） 交流与评估环节推动了认知的社会化建构。鼓励学生积极质疑、热烈辩论，以及深入自我反思（如承认木板未放平），往往能营造出开放、民主的课堂氛围。这不仅助力学生巩固知识，更重要的是让他们充分领悟科学共同体借助对话、批判与共识推动知识发展的进程。最后，课程回归“捉泥鳅”情境并展开应用解释，首尾相扣，强化了知识的迁移与价值认知。
（5） 课例的一个显著亮点，是对“问题—证据—解释—交流”科学框架的创新且忠实地应用。教师并未机械地割裂4个要素，而是使它们有机融合、相互支撑：问题指引证据收集，证据支撑解释建构，解释通过交流得以检验与完善。这种基于科学实践的教学设计，超越了单纯的知识传授，指向了科学思维与探究能力的培养，深度契合了新课标的核心精神。
4.2 教学不足
在学生提出滑动摩擦力可能与速度和接触面积有关时，教师没有好好地利用这一进一步拓展探究的机会。既然学生提出了质疑，教师就不能简单地敷衍带过，而应该借助数字化教学仪器引导学生设计实验探究滑动摩擦力与接触面积或速度有无关系，如利用传感器优化测量，提高精度（
图3），以便学生对精确测量有所了解。
此外，对于“相对运动方向”这一难点，教师有必要引入更多可视化工具（如视频分析、毛刷演示）进行突破，以进一步深化学生对滑动摩擦力本质的理解。
4.3 教学建议及改进方向
（1） 滑动摩擦力与接触面材料种类有关，因此不能简单地认为，更换毛巾或棉布，就等于改变了粗糙程度（因为材料本身的性质也会影响摩擦力）。
（2） 采用“翻转课堂”模式，把实验方案设计与安全规范指导提至课前，为课堂上的探究与交流留出更多时间。
（3） 引入DIS（数字化信息系统）力传感器，实时采集拉力数据并绘制F-t图像。如此一来，既能解决“匀速拉动”的操作难题，又能直观分析误差与动态过程。
（4） 开发并运用可视化教具（如可滑动的毛刷模型），直观模拟滑动摩擦力作用过程，助力学生突破对滑动摩擦力方向的准确判断这一认知难点。
（5） 设计分层探究任务，使能力较强的学生有机会拓展到对接触面积、滚动摩擦等因素的探究，进而实现差异化教学。
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