張 潔

牛頓第一定律是力學(xué)中的基本定律,要使學(xué)生真正理解掌握該定律并不容易,因為該定律是在實(shí)驗基礎(chǔ)上,憑借想象運(yùn)用推理總結(jié)概括得出的學(xué)生學(xué)習(xí)牛頓第一定律的困難在于從生活經(jīng)驗中得到一種被現(xiàn)象掩蓋本質(zhì)的錯誤觀念,認(rèn)為物體的運(yùn)動是力作用的結(jié)果正因為如此,我們要對牛頓第一定律的教學(xué)進(jìn)行深層次的理性思考.

下面談?wù)勎以诔踔形锢斫虒W(xué)中關(guān)于牛頓第一定律的教學(xué)經(jīng)驗及認(rèn)識.

一、做好演示實(shí)驗,注重想象推理.

1做好演示實(shí)驗是關(guān)鍵.

通過演示實(shí)驗,既能為學(xué)生提供生動具體的感性形象,又能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗觀察能力及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度該演示實(shí)驗是讓同一小車從同一高度沿斜面滑下,分別滑到鋪有毛巾、棉布和光滑木板的平面上,做該實(shí)驗之前,應(yīng)讓學(xué)生思考兩個問題:一是為什么要用同一小車從同一高度沿斜面滑下?二是毛巾、棉布、木板這些不同表面對同一小車的摩擦阻力有何影響?并指明讓學(xué)生觀察的內(nèi)容,這樣學(xué)生對該實(shí)驗的目的、方法及注意的問題就會十分清楚,也就能把握關(guān)鍵抓住要害,結(jié)合實(shí)驗,學(xué)生就會興趣盎然,形象深刻,記憶牢固,思維活躍,取得實(shí)效.

2注重想象推理是橋梁.

學(xué)生通過演示實(shí)驗直接得到的只是具體的感性認(rèn)識,要上升為理性認(rèn)識,還需要教師的啟發(fā)引導(dǎo),通過學(xué)生的想象、思維加以推理來實(shí)現(xiàn),從而使學(xué)生的思維能力得到培養(yǎng)實(shí)驗結(jié)果是表面越光滑,小車速度改變的就越緩慢,它運(yùn)動的距離就越長,教師在這直接經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,層層深入,提出問題,引導(dǎo)學(xué)生思考解決若表面逐漸光滑,直到?jīng)]有摩擦?xí)r,小車速度的改變及前進(jìn)的距離將如何?學(xué)生會很順利地得出,若表面絕對光滑,阻力為零時,小車將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動下去,這就是伽利略的觀點(diǎn)教師再進(jìn)一步提問,小車不受阻力,速度大小不變,方向會改變嗎?學(xué)生也會肯定方向不變,這也就是法國科學(xué)家笛卡兒對伽利略結(jié)論的補(bǔ)充發(fā)展牛頓在前人研究成果的基礎(chǔ)上,對運(yùn)動的物體不受外力以及靜止的物體不受外力這兩種情況作了總結(jié)概括,得出牛頓第一定律,這樣的過程就是引導(dǎo)學(xué)生想象推理的過程然后說明該定律是在大量事實(shí)的基礎(chǔ)上經(jīng)過實(shí)驗,并接受實(shí)踐的檢驗對定律中“沒有受到外力作用”的實(shí)際含義作何理解給予解釋,實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)的突破這樣的教學(xué)程序,我認(rèn)為具有如下幾個方面的作用首先,符合學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律,以直接經(jīng)驗為基礎(chǔ),階梯上升、逐漸深化,使認(rèn)識從感性上升到理性,體現(xiàn)了對學(xué)生思維能力的培養(yǎng)其次,真實(shí)地反映了知識產(chǎn)生發(fā)展的歷史過程,人類對知識的創(chuàng)造和發(fā)展,都需要付長期的艱辛勞動,從而培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造發(fā)明遠(yuǎn)大理想和堅定不移的意志品質(zhì)其三,培養(yǎng)了學(xué)生“真理來源于實(shí)踐,實(shí)踐是檢驗真理唯一的標(biāo)準(zhǔn)”的辯證唯物主義思想其四,突出地體現(xiàn)了解決物理問題的思路和方法物理學(xué)中很多的概念和規(guī)律都是在對物理事實(shí)的分析概括中得出的學(xué)會這種方法將受益終身.

二、必須破除教師和學(xué)生頭腦中的前科學(xué)概念的錯誤影響.

1前科學(xué)概念是初中生學(xué)習(xí)牛頓第一定律產(chǎn)生錯誤認(rèn)識的根源.

實(shí)際教學(xué)中要提高牛頓第一定律的教學(xué)效果,必須深入到學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中去考察學(xué)生產(chǎn)生錯誤認(rèn)識的根源,而認(rèn)知心理學(xué)的理論告訴我們,學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念、規(guī)律時所形成的錯誤,常常是受其頭腦中的前科學(xué)概念的影響所謂前科學(xué)概念,是指兒童在學(xué)習(xí)物理課程以前的實(shí)際生活中,對各種物理現(xiàn)象和過程在頭腦中反復(fù)建構(gòu)所形成的系統(tǒng)的但并非科學(xué)的觀念比如牛頓第一定律就是如此在物理教學(xué)中,那種認(rèn)為只需要“正面”傳授知識,學(xué)生就能接受,實(shí)踐證明是不切實(shí)際的因為在有些學(xué)生的經(jīng)驗中,早已有了“力是維持物體運(yùn)動原因”的觀念這樣,當(dāng)他們學(xué)習(xí)了牛頓第一定律之后,就可能把定律納入到自己原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中,牛頓第一定律實(shí)際上成了“力是維持物體運(yùn)動原因”的代名詞.

2在進(jìn)行牛頓第一定律的教學(xué)時必須破除教師和學(xué)生頭腦中的前科學(xué)概念.

牛頓第一定律不僅在物理學(xué)本身上占有重要地位,而且在物理教學(xué)中也具有很好的教育價值在教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生樹立實(shí)踐的信念是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn),同時還必須破除教師和學(xué)生頭腦中的前科學(xué)概念實(shí)際教學(xué)中不少初中物理教師頭腦中還具有牛頓第一定律的前科學(xué)概念,很難想象出這些教師所教授出的學(xué)生頭腦中的前科學(xué)概念能夠破除所以,破除教師自己頭腦中前科學(xué)概念是牛頓第一定律教學(xué)的前提在牛頓第一定律教學(xué)中,學(xué)生頭腦中存在著前科學(xué)概念,教師必須促使學(xué)生頭腦中前科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變,在他們的頭腦中引發(fā)認(rèn)知沖突和危機(jī),使他們頭腦中原有的觀念與當(dāng)前面臨的現(xiàn)實(shí)產(chǎn)生無法調(diào)和的矛盾,促使原結(jié)構(gòu)的解體和新結(jié)構(gòu)的建構(gòu)這種過程可以說是在學(xué)生頭腦中引發(fā)了一場科學(xué)革命比如,除以上兩個例子外,還可向?qū)W生布置如下一個問題勻速向前行駛的汽車玻璃窗前后各有一只蜜蜂兩只蜜蜂同時以相同的速度向前后窗飛去,問前窗蜜蜂先飛到后窗,還是后窗蜜蜂先飛到前窗?如果學(xué)生正確回答了這個問題,說明學(xué)生頭腦中該問題上的前科學(xué)概念已經(jīng)破除否則,則認(rèn)為仍然沒有破除克服舊圖式(亞里士多德的觀點(diǎn))的慣性,用新圖式(牛頓第一定律)取代舊圖式是一個非常艱難的過程除非用舊圖式不能解釋問題,學(xué)生才會在頭腦中發(fā)生認(rèn)知沖突,才會建立新圖式.

總而言之,在牛頓第一定律的教學(xué)中,作為物理教師要深入挖掘教材,發(fā)揮教學(xué)的綜合效益,取得最佳教學(xué)效果最后需要說明的是牛頓力學(xué)的建立不是牛頓一個人的功勞,而是許多科學(xué)家努力研究的最終結(jié)果,人們對物體的運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)識是經(jīng)歷了漫長的時間物體在不受力時的運(yùn)動規(guī)律,它是經(jīng)過亞里士多德對人們近兩千年的思想束縛,伽利略的科學(xué)推理,才最終由牛頓總結(jié)出來的.