蔣晨曉

【摘 要】“牛頓第一定律”蘊含著豐富的科學方法內容，是進行科學方法教育的典型題材。本文在教學設計及實施中，探索了在初中科學教學中如何抓住典型題材，在教學過程中有效滲透了科學方法教育。以此引導學生的學習，提高學生的科學素養(yǎng)。

【關鍵詞】初中科學 課堂視角 科學方法教育 牛頓第一

【中圖分類號】G301 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）36-0152-02

引言

《義務教育初中科學課程標準（2011年版）》（教育部，2012）指出：初中科學課程是以提高學生科學素養(yǎng)為宗旨的課程，科學素養(yǎng)包含了多方面的內容，一般指了解必要的科學技術知識，掌握基本的科學方法，樹立科學思想，崇尚科學精神，并應用他們處理實際問題、參與公共事務的能力?？梢娬n程標準要求學生掌握基本的科學方法，并能將這些方法遷移到自己的生活中。

目前科學課程重視科學方法的教育在觀念上有了改變，但在教學實踐上依然沒有發(fā)生大的變化，而在課堂視角下的科學方法教育為科學方法教育落到實處提供一種可能：從學習活動與學習評價著手，突出并顯化科學方法教育。科學方法融于具體的知識的認識過程中，只有把認識知識的過程充分而又不適時機地展現(xiàn)出來，我們的學生才會看到了科學問題是怎樣提出來的，從什么角度、用什么方法去解決， 從而領悟和掌握科學研究的方法。這就要求我們在知識的教學中，認真挖掘教材中的科學方法，按照科學學科的特點以及學生認知規(guī)律和特征合理的設計教學過程和教學方案，顯化和滲透科學方法教育。這樣學生在收獲知識的同時，提高了科學探究能力和科學素養(yǎng)的目的。

本文將以七年級下冊第三章第四節(jié)《牛頓第一定律》第一課時的教學內容為例，探索如何進行基于科學方法教育的課堂教學。

一、教與學的活動設計

[導入]讓學生用力推動課桌上的科學課本，提醒學生注意觀察實驗現(xiàn)象

[設計意圖]利用生活與實驗現(xiàn)象創(chuàng)設情境導入新課，通過學生實驗將亞里士多德思想的由來轉變?yōu)閷W生實驗，為學生的思維提供思考的對象和起點。觀察作為一種科學方法， 需要在教學中認真培養(yǎng)，引導學生學會觀察什么？ 讓學生來描述觀察到的現(xiàn)象：科學課本從靜止狀態(tài)開始運動，手停止施力，科學課本從運動狀態(tài)停下來。

問題1：在課桌上放一個科學課本，使它處于靜止狀態(tài).施加適當推力使科學課本整個運動過程中，推力起到了什么作用？

通過對實驗的觀察發(fā)現(xiàn)：給課本施加適當推力能夠使其運動起來，停止施力課本又處于靜止狀態(tài)。以此學生就會想到力是維持物體運動的原因。

[設計意圖]讓學生使課本運動起來，引導其得到“力是維持物體運動的原因”。然后用亞里士多德的觀點加以肯定，讓學生錯誤的前概念在這樣的教學情境下一覽無余。

問題2：將課本換成小車，對小車施加推力后馬上撤去推力，小車沒有立即停止，但是小車最終還是停了下來，小車在整個運動過程中，觀察推力起到了什么作用？與問題1中的現(xiàn)象有什么不同？

[設計意圖]觀察法是初中學生要掌握的一種重要的科學方法，也是大量存在日常教學中，但往往我們老師覺得太常見了，很多時候總是認為學生應該會，忽視了對觀察方法的進一步指導，如觀察時要有好奇心，要對矛盾產生警覺等。本情景中要讓學生知道為何觀察？ 明確觀察點， 從對比觀察中提出思考的問題。

[學生活動] 小車運動起來，后來又停下。

[追問]：既然說力是維持物體運動的原因，那么小車離開手后，沒有了手的推力的作用為什么還會運動？

學生：（學生沉默）

[追問] 小車又為什么會停下來？

[學生活動] 有阻力的作用。

（學生思考分析：根據學生以前學過的知識得出另一個結論——力能改變物體的運動狀態(tài)。）

[追問] 那么整個過程中，力到底發(fā)揮什么作用呢？運動和力有什么樣的關系呢？

[學生活動] （沉默或小聲議論）

[設計意圖]讓學生意識到“力并不是維持物體運動的原因”，并利用伽利略和亞里士多德的關于“力與運動”的爭端，使“認知沖突”進一步升華，讓學生在強烈的矛盾中碰撞出思維的火花。

[引導] 研究一個事物的作用，簡單的方法就是：把一個事物去掉，然后觀察會怎樣。如要認識汽車對生活的作用，設想沒有汽車的生活將會怎樣，同理要看力對物體運動的作用，就看物體沒有受到力時會怎樣運動。

[設計意圖]經驗表明，學生初遇一個問題或結論時，有時不一定能馬上理解，但在有類似的例子進行“ 互解”的情況下，則更容易接受。舉“汽車對生活的作用”的例子就是為了與物體運動中力的作用互解，達到對研究物體運動與力的關系轉化為沒有力時，物體是怎樣運動的目的。教學中也可以告訴學生用科學方法的類比法，讓學生體會到類比法的運用就是將熟悉問題的能力遷移到新的情景中來。

[追問] 那么物體不受力作用時，做什么運動呢？如何研究物體不受力作用時，將做什么運動？物體不受力的環(huán)境在自然界中又不存在？我們應當如何去研究呢？

[學生活動] （思考中）

[引導] 回憶下“真空不能傳聲”這一結論是通過怎樣的一個實驗得出的？采用了什么方法？

[學生回憶] 將一個正在發(fā)聲的鬧鈴放在一個密封的容器中，用抽氣機不斷往外抽氣，邊抽氣邊聽容器中鬧鈴發(fā)出的聲音變化，會發(fā)現(xiàn)鈴聲越來越小，最后幾乎聽不見聲音，推理出如果是真空狀態(tài)就沒有聲音傳出來了。因此，“真空不能傳聲”這一結論是在實驗的基礎上經過推理得到的。

[引導] 通過剛才這位同學的回答，對大家有什么啟發(fā)？

[設計意圖]教師起主導的作用，讓學生回憶“真空不能傳聲”這一結論得出所做的實驗，通過類比引導，即能為學生發(fā)現(xiàn)和解決新的問題提供思路，教師同時也指明在本節(jié)課前面出現(xiàn)過的類比遷移科學方法再次得到運用，也為下面的理想實驗方法設計作科學方法上的鋪墊。

[引導] 學生得出：當運動的小車受到的阻力越來越小，觀察其運動狀態(tài)的變化，最后推理得出物體不受力時，小車將做什么運動。

[設計意圖]學生的思維得到一步步的引導，教師起到學生知識建構的引導者的作用，而非知識經驗的傳授者。

[提問] 要研究阻力對運動小車的影響，我們要控制小車在受到不同阻力前具有相同的速度，那么怎樣使運動的小車在受到不同阻力時具有相同的速度呢？怎樣給運動的小車施加由大到小的阻力呢？（學生討論、設計實驗方案）

[學生活動] 讓小車每次都從斜面的同一高度滑下。

[學生活動] 讓小車受到的阻力這一因素發(fā)生變化，就需讓小車在粗糙程度不同的平面上運動。

[設計意圖]教師一步步的引導，幫助學生找到實驗設計的突破口，讓學生自己設計出實驗方案，充分發(fā)揮學生的潛能。

教師通過課件以問題的形式，引導學生積極思考實驗探究的的方法：應控制什么，改變什么，觀察什么；應如何控制，如何改變，如何觀察；明確探究思路，展示設計方案。教師點拔，通過制訂計劃與設計實驗的訓練，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造力，讓學生掌握科學探究方法，具有控制變量的意識，發(fā)展學生初步的科學探究能力。

實驗與收集證據

首先對學生進行科學分工，一人操作一人觀察，記錄；然后讓學生按照設計的探究方案，分組進行實驗，教師巡回指導培養(yǎng)學生的合作競爭意識。

各小組實驗，并列表記錄數(shù)據.

實驗序號 ① ② ③

水平部分材料 毛巾 棉布 木板

小車所受阻力情況 大 較大 小

小車運動路程/米 短 較長 最長

速度減小得快慢 快 較快 慢

[設計意圖]對于教材中的表格，教師只要指出表格法是對實驗數(shù)據處理的一種科學方法，通過運用表格法可以將實驗數(shù)據變得更加清晰。

為了更好的培養(yǎng)學生的想象力，我們應當充分利用教材中的實驗，使看不見的“推理”得到可視化的呈現(xiàn)。（圖形通過板書的形式呈現(xiàn)出來）

[設計意圖]利用圖形的方式呈現(xiàn)科學情景分析，圖示的科學方法使學生得到較好的領悟。這樣課堂教學可以讓學生領略到科學學習中應用邏輯與直觀、抽象與形象相結合的理想化論證方法。

分析推論： 從實驗中看出運動物體受到的阻力越小， 它的速度減小得就越慢， 它運動的時間就越長。進一步推理得出：在理想的情況下， 如果表面絕對光滑。物體受到的阻力為零， 它的速度將保持不變， 從而概括得出牛頓第一定律。

教師敘述：英國科學家牛頓總結了伽利略等人的研究成果，概括出一條重要的科學定律：一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態(tài)或勻速直線狀態(tài)。強調：牛頓第一定律研究的對象是“一切物體”，前提是“物體不受力的作用”，結果是：原來靜止的繼續(xù)靜止，原來運動的將做勻速直線運動。在這個研究過程中，伽利略創(chuàng)造性地提出和應用了理想實驗這種理想化方法。伽利略理想實驗是不能在現(xiàn)實中實現(xiàn)的實驗，但是它反映了一種科學思想，并不是憑空臆想，而是建立在可靠事實基礎之上的，以事實為依據，以科學抽象為方法，抓住主要因素，忽略次要因素，從而深刻地揭示了自然規(guī)律。

課堂小結：引導學生總結

1. 牛頓第一定律等知識。2.在科學知識方面你有哪些收獲？存在哪些疑惑？3.在科學方法的學習運用上你又有哪些收獲？

師生活動學生討論交流。

[設計意圖] 學生在經歷相關體驗、思考、實驗等學習活動后，是否了解科學的基本思想和方法？ 能否嘗試利用科學方法來解決實際問題？是否有初步的分析、解決問題的能力？通過全面總結本課知識和運用到的科學方法：觀察法、表格法、解釋法、類比法、推理法、控制變量法、理想實驗法等科學方法，讓學生在知識與科學方法上的收獲展開討論，使它們內化成學生的能力。

二、結語

通過本文的案例分析，得出基于科學方法教育的科學教學設計對教學是十分有益的。本文中科學方法貫穿了整個教學過程，這樣一來進行的“牛頓第一定律”的教學， 把科學方法體現(xiàn)在知識的認知過程中， 按照學生的認知模式進行教學， 從學生的思維出發(fā)，來認識和探索世界，學生只有經歷這一過程， 才會真正領略到科學方法和科學知識的內涵，科學素養(yǎng)也就相應得到了相應的提高。

一線教師只有深入挖掘教材中蘊含的科學方法，并將科學方法教育落到實處，才能使科學方法成為學生開啟科學知識寶庫的鑰匙，成為聯(lián)接學生知識和能力的紐帶。

參考文獻：

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