摘  要：对中美两版教材中“摩擦力”中实验的安排进行了多方面比较分析，体悟编者的意图，整合各版教材实验的特点，通过对传统实验的层层设问和优化设计，逐步渗透证据意识培养。
关键词：教材比较；摩擦力；教学策略
1 引言
“摩擦力”是力学中的一个重要的力，在历年高考中，关于摩擦力的分析也是一个常考点，对学生而言，也是进入高中学习遇到的一个难点。如何有效突破摩擦力的学习？笔者拟从教材对比分析入手，通过定性体验和定量研究入手，帮助学生突破思维障碍，落实证据意识的培养，逐步形成科学思维。
2 教材比较
美版教材在内容呈现上的顺序为：（1）以两个有关动摩擦力的体验性实验“推动物体，感受阻力”和“给书本一个速度，运动一段距离后停下来”引入，区分了“动摩擦力”和“静摩擦力”对应的运动情境；（2）以“推重物——长沙发”为例，结合状态分析静摩擦力随外力的变化关系，提出静摩擦力存在最大值；（3）以“哪些因素会影响摩擦力的大小？”引发探讨，并设计了如图1所示的探究实验，研究了多种材料下、不同压力下，动摩擦力的变化情况，通过所获的数据得到图2所示的关系图；（4）通过比较的方式，给出了最大静摩擦力的表达式；（5）以表格的形式，给出了5种典型接触面间的动摩擦因数和静摩擦因数，并特别强调摩擦因数也可以大于1；（6）在本节的文本结尾处，以“旁白”的方式介绍了“摩擦力产生的原因”。通读该节文本，美版教材的内容丰富、注重体验性实验和探究性实验的运用、注重对问题本质的探讨。不足之处有二，一是图1所示的探究实验，要求“恒力作用、匀速拉动”，作为一个定量实验，在实际操作时难以控制；二是，整个文本在说明摩擦力方向时没有突出“相对”，而这恰恰是学生学习的难点之处。
人教版在内容呈现上的顺序为：（1）以图3所示实验引出“摩擦力的大小跟压力有怎样的定量关系呢”；（2）教材在该节内容上，分为两大部分，分别单独探讨了动摩擦力和静摩擦力，这样的处理，清晰明了；（2）在动摩擦力部分，教材首先从实例入手，分析了动摩擦力的方向，并强调了“相对”，接着以图3实验为例，以直接告知的方式说明了动摩擦力的表达式及式中各个符号的意义；（3）以表格的形式告知了8种接触面间的动摩擦因数；（4）在静摩擦力部分，人教版也是以“推沙发”为例定性分析了静摩擦力的方向和大小，接着以图3所示实验和传感器实验，分别研究了静摩擦力的大小随外力变化的关系；（5）教材在文末设置了“科学漫步”栏目，介绍了“流体阻力”。
3 教学建议与实践
新版高中课标明确提出“学生应具有使用科学证据的意识和评估证据的能力……”。【1】但Sadler等通过具体的实验研究发现“学生并不习惯使用科学证据来证明他们的观点，并且不同程度的存在分析与批评论证能力缺乏”。【2】在具体的教学中如何落实证据意识的培养？本文结合教材对比，综合各个版本的优点，通过恰当的问题和实验设计，来逐步引导学生以“证据说话”，在问题解答和知识理解的过程中实现证据意识的培养。
3.1定性体验，初步感知
“摩擦力”问题，学生在初中已经有了初步的感知。因此，在本节课的引入部分，可以学生初中熟悉的情境——毛刷问题，引入课题：①情境1——取一毛刷，将其静置于桌上，请学生分析其受力和求解其弹力？②用力拉动毛刷，请学生观察现象并分析原因？③结合初中所学，你对摩擦力有哪些认识？
设计意图：①以学生熟悉的问题情境引入课题，既可以降低思维起点，又起到“开门见山”、直指课堂核心内容的作用；②问题1的提出，其目的是从本章开始逐步渗透“结合状态分析力”的思想，为以后的静平衡和动力学问题的分析打下基础；③问题2和3的提出，其目的是以一个问题情境展现学生的前概念。
3.2比较实验,显化思维
“摩擦力的方向”问题是本节的重难点之一。大部分学生都有这样的前概念：摩擦力的方向与运动方向相反。如何突破这一问题的认识并同时渗透证据意识的培养？以下将通过一组问题链来尝试突破。
①关于滑动摩擦力的方向，你还有哪些认识？有哪些证据可以证明你的观点？（学生答：与运动方向相反。例如手在桌面上推动时，手受到一个向后的摩擦力作用）
    ②演示1：如图4所示，把毛刷A放在书本B上。控制A不动，将B向左拉动，请观察毛刷下部分鬃毛弯曲情况并分析原因？请判断在该例中，A受到的摩擦力与A的运动方向关系？
③演示2：请一位同学托着书本向右运动，教师也向右拉动毛刷，且毛刷的速度大于书本的速度。请观察毛刷下部分鬃毛弯曲情况并分析原因？请判断在该例中，A受到的摩擦力与A的运动方向关系？
④演示3：请一位同学托着书本向右运动，教师也向右拉动毛刷，且毛刷的速度小于书本的速度。请观察毛刷下部分鬃毛弯曲情况并分析原因？请判断在该例中，A受到的摩擦力与A的运动方向关系？
⑤分组讨论：请根据上述现象判断“f滑的方向与运动方向相反”是否正确？如若不正确，请归纳分析f滑方向的特点并检验。
设计意图：①毛刷实验是摩擦力教学中的常用演示实验，但在本片段设计中，笔者充分挖掘实验内涵，通过改变操作，凸现问题，给学生更直观的体验，在比较分析中帮助学生辨析异同，在分组讨论中整合情境、归纳特征，有效破解了学生思维上的障碍，拓展了学生的思维宽度，渗透了证据意识的培养。②“相对运动方向”的判断，也是本节课的一个难点，教学中，要充分使用好上述的三个演示实验，引导学生辨析清楚相对运动方向。
3.3定量实验，深化认识
关于f滑的大小的教学，笔者从定性+定量的角度入手设计。
问题1：猜想——f滑的大小与哪些因素有关呢？你这样猜想有没有事实依据？（学生：可能与物体的粗糙程度和物体间的压力有关，如手压在桌面上，往前移动，压的越紧，会感到阻力越大）
问题2：基于事实经验的猜想是否完全正确，以及它们间的定量关系到底是怎样的，我们还需通过实验来论证。
①实验原理：f滑的大小可能与物体的粗糙程度和物体间的弹力均有关，实验中我们应采用哪种思想方法？（学生：控制变量法，即保持粗糙程度不变，改变弹力，研究f滑与弹力的关系；保持弹力，改变粗糙程度，研究f滑与粗糙程度的关系）
②教师出示图5所示的实验装置（其中，D为较长的木板，C为木块），请同学分组讨论，用这套器材怎么样来研究上述问题，并表述。教师点评并形成规范的操作步骤。
步骤1：弹簧秤调零；用弹簧秤测出C的重力G；
步骤2：按图示组装实验器材；
步骤3：研究f滑与FN的关系——缓慢拉动D，待弹簧秤示数稳定后，记下读数F1；在C上依次叠加不同个数的已知重力的重锤，重复上述实验；
步骤4：在D上黏贴毛巾，重复步骤3；
步骤5：数据处理——以弹簧秤示数为纵轴，C和重锤的重力为横轴，描绘图像，并作出判断。
    问题3：分组讨论，图5实验和图1实验的优缺点。
设计意图：①与传统教学设计相比，在本片段设计中，在学生定性体验后，进一步引入了定量实验来探究，有助于进一步渗透证据意识培养；②定性与定量的结合，培养了学生思维的缜密性；③关于定量实验，考虑到高一学生的基础，笔者采用了直接给出的方式，然后通过分组讨论等方式展开教学，既基于学生的真实水平，有助课堂教学的顺利开展，又关注到了学生的最近发展区，逐步提升学生实验分析能力、评判能力。
4 结语
教材文本体现了教材编写专家对物理学科和教育的理解，是教师教学的重要参考。教师在教学中，应反复研读、比较分析，形成最适合自己学生的教学设计，这样才可以最有效的提升学生的关键能力。在上述几个教学片段中，有以下几个特征：①充分挖掘传统实验的魅力——在本节课中，笔者多次使用了毛刷实验，通过多次改变相对运动情景，有效突破了学生的思维障碍；②定量实验的引入——f滑的大小研究，教材上是用一句话来说明“通过大量实验证明……”，在本节课的设计中，笔者引入了定量实验，体现了科学研究与学习过程的严谨性，也帮助学生进一步理解表达式；③整节课，以摩擦力的学习为载体，以问题、现象观察、分组讨论等多种方式，不断渗透证据意识培养。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部．普通高中物理课程标准（2017年版）[M]．北京：人民教育出版社，2018．
[2]弭乐，郭玉英.概念学习进阶与科学论证整合的教学设计研究[J].课程•教材•教法，2018（05）：90-98