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)
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