吳維維

摘 ? 要：“牛頓第一定律”是以歷史為線索的科學(xué)探究課。課題既要闡述牛頓第一定律的產(chǎn)生過(guò)程，也要兼顧其規(guī)律及應(yīng)用，是較難設(shè)計(jì)的。為了在物理核心素養(yǎng)背景下實(shí)現(xiàn)對(duì)更多學(xué)生科學(xué)思維與科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，文章通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)的引導(dǎo)，采用師生互動(dòng)的形式來(lái)落實(shí)教學(xué)目標(biāo)的學(xué)習(xí)，并以頒獎(jiǎng)典禮的形式介紹對(duì)牛頓第一定律的提出有貢獻(xiàn)的人物，落實(shí)立德樹(shù)人的根本目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);探究實(shí)驗(yàn);頒獎(jiǎng)典禮;互動(dòng)式教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1003-6148（2022）2-0028-3

1 ? ?引 ?言

教學(xué)方法是影響教育質(zhì)量的根本因素[1]。而教學(xué)方法的選擇與應(yīng)用該由學(xué)生和教師來(lái)共同決定，在大量的評(píng)估調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們被動(dòng)地學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果很差。在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師的角色必須調(diào)整：不是單向地傳輸知識(shí)，而是要與學(xué)生建立一種共同探索的伙伴和協(xié)作關(guān)系。因此，以學(xué)生為主體、教師為輔的互動(dòng)式教學(xué)恰能突出這樣的關(guān)系。

什么是互動(dòng)式教學(xué)？從字面上看，“互動(dòng)”無(wú)疑是互動(dòng)式教學(xué)的核心所在。它的靈魂在于在課堂上營(yíng)造一種新的師生關(guān)系，探索出一種有別于傳統(tǒng)以“教”為重的新型教學(xué)模式。本文選擇“牛頓第一定律”這一節(jié)，是因?yàn)椤芭ｎD第一定律”是一節(jié)以物理學(xué)史為線索的課型，對(duì)于多數(shù)一線教師而言，他們會(huì)選擇介紹幾個(gè)歷史人物，幾乎不會(huì)選擇以重復(fù)偉人實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行教學(xué)，也不會(huì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的方式進(jìn)行授課。而學(xué)生在這種被動(dòng)接受的課堂里學(xué)習(xí)將會(huì)是枯燥無(wú)味的，學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手、思考的能力就不能得以體現(xiàn)，導(dǎo)致接受和理解知識(shí)的效果不佳。因此，采用互動(dòng)式教學(xué)的效果就尤為突出。本文以“互動(dòng)式”教學(xué)的方法重新設(shè)計(jì)“牛頓第一定律”教學(xué)，經(jīng)課堂實(shí)驗(yàn)對(duì)比證實(shí)，學(xué)生更容易在這樣的課堂上接受學(xué)習(xí)內(nèi)容。

2 ? ?教學(xué)內(nèi)容與設(shè)計(jì)

2.1 ? ?實(shí)驗(yàn)引入

筆者將膠環(huán)豎直放置在廣口瓶上，并將釘子倒立在膠環(huán)的上方，三者保持靜止，如圖1所示。引導(dǎo)學(xué)生上臺(tái)快速用手彈飛膠環(huán)，觀察釘子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。

師：釘子不隨環(huán)飛走，而是落入瓶中，為什么？

【設(shè)計(jì)意圖】 通過(guò)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

2.2 ? ?亞里士多德的觀點(diǎn)——力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因

筆者引導(dǎo)學(xué)生上講臺(tái)用力推桌子，然后使該學(xué)生在水平桌面用同樣的力推小車(chē)。請(qǐng)學(xué)生觀察桌子與小車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，并歸納力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。

師：請(qǐng)問(wèn)同學(xué)們，你們能從桌子和小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況歸納出力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是什么嗎？請(qǐng)問(wèn)，在歷史中誰(shuí)首先對(duì)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系作出判斷？

生：學(xué)生觀察并思考，發(fā)現(xiàn)有力桌子就運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力就靜止。由此說(shuō)明，力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。同時(shí)，學(xué)生還回答出早在兩千多年前的古希臘，著名的哲學(xué)家亞里士多德也曾通過(guò)觀察大量的這種生活事實(shí)，提出相同觀點(diǎn)。

針對(duì)學(xué)生的回答，筆者予以肯定，補(bǔ)充“我們要向亞里士多德學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)他善于觀察和總結(jié)的品質(zhì)，學(xué)習(xí)他為探究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系起到了重要的啟蒙作用”，并提議通過(guò)頒獎(jiǎng)詞的方式給予亞里士多德贊美。

師：請(qǐng)一位同學(xué)給亞里士多德致辭。

生：“你是古希臘的一本百科全書(shū);

你是西方哲學(xué)的一位集大成者;

在通往真理的路上，不是從未走錯(cuò);

在邁向天堂的途中，不是一直正確;

然而你走過(guò)的每一步，或無(wú)畏，或謹(jǐn)慎;

都為后人鋪平了前進(jìn)的道路;

你留下的足跡將一直延伸，從不間斷;

你踏過(guò)的山丘，終將成就巍峨。”

【設(shè)計(jì)意圖】 通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析并總結(jié)歸納。實(shí)現(xiàn)通過(guò)兩個(gè)現(xiàn)象對(duì)比得到兩個(gè)矛盾的結(jié)論，抓住學(xué)生學(xué)習(xí)探究的興趣，進(jìn)一步探究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。同時(shí)，在本教學(xué)中滲透人文精神，要學(xué)會(huì)像亞里士多德一樣善于觀察生活，善于總結(jié)。

2.3 ? ?伽利略斜面實(shí)驗(yàn)——力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因

師：但是我們推小車(chē)顯示，手離開(kāi)小車(chē)后，小車(chē)依舊會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，小車(chē)的運(yùn)動(dòng)并不需要力的維持。那么，力到底是不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因呢？

筆者引導(dǎo)學(xué)生以小組的形式合作探究[2]，閱讀課本68頁(yè)“理想實(shí)驗(yàn)魅力”部分內(nèi)容，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)器材完成實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，邀請(qǐng)小組將他們所學(xué)的內(nèi)容寫(xiě)在小白板上，上臺(tái)展示。

師：（1）伽利略設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)如圖2所示，主要由哪些器材構(gòu)成？

（2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀察并記錄，完成表1。

（3）第1～4步能得出力與運(yùn)動(dòng)是什么關(guān)系？提升精華步又能得出力與運(yùn)動(dòng)是什么關(guān)系？

（4）為什么叫理想實(shí)驗(yàn)？

（5）運(yùn)用了什么科學(xué)方法？

整個(gè)教學(xué)過(guò)程，主要以學(xué)生展示、學(xué)生互評(píng)、教師點(diǎn)撥的形式進(jìn)行。

師：在實(shí)驗(yàn)的前三步中，小球真正達(dá)到的高度比O點(diǎn)高度稍低，這是為什么？

生：因?yàn)檐壍啦皇墙^對(duì)光滑，有一定的摩擦，如果軌道與物體間無(wú)摩擦或摩擦力足夠小，則能達(dá)到與O點(diǎn)等高位置。

師：在日常生活中，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體間什么時(shí)候摩擦力最小？

生：只有不接觸，即處于懸浮狀態(tài)摩擦力最小。

基于以上教學(xué)，筆者將引導(dǎo)學(xué)生觀察小物體在自制的無(wú)摩擦彎曲軌道上的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象[3]。它的原理與氣墊導(dǎo)軌相同。筆者利用自制教具（圖3）演示無(wú)摩擦的情況下物體能運(yùn)動(dòng)到等高位置。

師：在這個(gè)過(guò)程中，伽利略對(duì)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系有了重大的突破，我們可以學(xué)習(xí)他的哪些精神？

生：敢于猜想，敢于質(zhì)疑，利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想的科學(xué)精神。

師：請(qǐng)一位同學(xué)給伽利略致辭。

生：“伽利略，你是科學(xué)革命的先驅(qū);

你加深了人們對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)宇宙的印象;

你開(kāi)創(chuàng)了嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué);

你對(duì)科學(xué)矢志不移的熱愛(ài)，照亮了多少人的未來(lái)之路;

你在無(wú)畏中行走，敲開(kāi)多少人的心靈之門(mén);

你對(duì)大自然的熱情、探索、創(chuàng)新、追求，將在科學(xué)史冊(cè)上永遠(yuǎn)閃耀著璀璨的光輝?！?/p>

【設(shè)計(jì)意圖】 學(xué)生在探究過(guò)程中學(xué)會(huì)小組合作，并展示結(jié)論，達(dá)到完成伽利略實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程的目的。同時(shí)，通過(guò)觀察若摩擦力足夠小的情況下物體能運(yùn)動(dòng)到等高位置，激勵(lì)學(xué)生學(xué)會(huì)動(dòng)手、思考、創(chuàng)新，更激發(fā)學(xué)生要學(xué)伽利略敢于思考、勇于質(zhì)疑的精神，真正實(shí)現(xiàn)探究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的教學(xué)目的。

2.4 ? ?牛頓第一定律（慣性定律）

筆者引導(dǎo)學(xué)生以小組的形式閱讀課本69頁(yè)“牛頓物理學(xué)的基石——慣性定律”內(nèi)容并設(shè)計(jì)以下教學(xué)內(nèi)容：

師：（1）古希臘的亞里士多德通過(guò)大量生活現(xiàn)象歸納得到力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，兩千年后的伽利略通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，同時(shí)代的笛卡爾也有自己的見(jiàn)解，他的觀點(diǎn)是怎樣的？最終誰(shuí)把他們的觀點(diǎn)融合到一起了？

（2）這個(gè)定律稱(chēng)為什么？又可以稱(chēng)為什么？

（3）定律內(nèi)容是什么？

（4）如何理解？

a.力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系方面;

b.慣性性質(zhì)方面。

讓學(xué)生討論、展示、互評(píng)，教師點(diǎn)撥。

筆者補(bǔ)充：笛卡爾為牛頓第一定律的提出奠定了基礎(chǔ)，而牛頓作為“集大成者”進(jìn)行總結(jié)，兩人都有卓越的貢獻(xiàn)。我們請(qǐng)兩位同學(xué)分別對(duì)兩人表達(dá)自己的崇敬。

師：請(qǐng)一位同學(xué)給笛卡爾致辭。

生：“你喜歡安靜，善于思考，勤于自學(xué);

你會(huì)抓住任何一個(gè)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì);

你對(duì)數(shù)學(xué)與物理的興趣是無(wú)人能及的;

你站在自然哲學(xué)的高度，打開(kāi)了近代數(shù)學(xué)的大門(mén);

你的哲學(xué)思想對(duì)哲學(xué)與科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生了極大的影響?！?/p>

師：請(qǐng)另外一位同學(xué)給牛頓致辭。

生：“你被譽(yù)為百科全書(shū)式的‘全才’，有多本著作;

你對(duì)萬(wàn)有引力和三大運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行了描述;

你闡明了動(dòng)量和角動(dòng)量守恒的原理;

你對(duì)冪級(jí)數(shù)的研究作出了貢獻(xiàn);

你是科學(xué)界的‘集大成者’，我們向您致敬?！?/p>

【設(shè)計(jì)意圖】 通過(guò)學(xué)生小組合作，討論、歸納牛頓第一定律的內(nèi)容，加深理解，同時(shí)初步認(rèn)識(shí)慣性的概念，達(dá)到突破難點(diǎn)的目的。此外，學(xué)習(xí)笛卡爾和牛頓在牛頓第一定律中作出的貢獻(xiàn)，學(xué)習(xí)他們?yōu)榭茖W(xué)獻(xiàn)身的精神，讓學(xué)生對(duì)歷史偉人有崇敬和贊美的美好思想。

2.5 ? ?探究慣性與質(zhì)量的關(guān)系

筆者引導(dǎo)學(xué)生以小組的形式利用斜面實(shí)驗(yàn)儀器（圖4）以及不同質(zhì)量物塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄，完成表2，得出慣性與質(zhì)量的關(guān)系。

主要采用學(xué)生討論、展示、評(píng)價(jià)，得出慣性與質(zhì)量的關(guān)系。

在學(xué)生完成以上探究活動(dòng)后，筆者順勢(shì)出示跳遠(yuǎn)時(shí)助跑視頻和系安全帶的路標(biāo)，讓學(xué)生利用已學(xué)慣性知識(shí)搶答為什么要助跑，以及為什么要系安全帶。

【設(shè)計(jì)意圖】 學(xué)生通過(guò)小組合作探究的形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：質(zhì)量越大，慣性越大。學(xué)會(huì)與生活聯(lián)系，解釋生活中的現(xiàn)象，在應(yīng)用中滲透法律意識(shí)。

3 ? ?結(jié) ?論

本教學(xué)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了以學(xué)生為主、教師為輔的教學(xué)理念，滲透核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究目標(biāo)，使學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)來(lái)源于生活，應(yīng)用于生活中。

參考文獻(xiàn)：

[1]別敦榮. 大學(xué)教學(xué)方法創(chuàng)新與提高高等教育質(zhì)量[J]. 清華大學(xué)教育研究，2009，30（04）：95-101+118.

[2]李隆鑫. 新課改下的高中物理課堂中合作學(xué)習(xí)策略的應(yīng)用[J]. 高中生學(xué)習(xí)，2018（08）：184.

[3]潘通.基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的《牛頓第一定律》教學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 湖南中學(xué)物理，2016（03）：89-90+84.

（欄目編輯 ? ?鄧 ? 磊）

3833501908298