黃玲麗

牛頓第一定律的教學(xué)一直是個(gè)難點(diǎn)。牛頓第一定律的研究過(guò)程是推理歸納的復(fù)雜高級(jí)思維過(guò)程，這對(duì)剛步入物理領(lǐng)域的初中生來(lái)說(shuō)是極其困難的。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)有認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)是力作用的結(jié)果，這就是在初中科學(xué)教學(xué)中牛頓第一定律至今仍是難點(diǎn)的原因所在。要成功地完成牛頓第一定律的教學(xué)任務(wù)，使學(xué)生擺脫這種觀念，轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，最重要的環(huán)節(jié)之一就是揭示建立牛頓第一定律的思維活動(dòng)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入牛頓第一定律的思維活動(dòng)中來(lái)，而不是生硬地把結(jié)論塞給學(xué)生。這就需要教師精心設(shè)計(jì)問(wèn)題，嚴(yán)密推理，把復(fù)雜的思維分解成為學(xué)生可以接受和理解的各個(gè)層次的簡(jiǎn)單推理，把高度概括的復(fù)雜思維過(guò)程分解成簡(jiǎn)單的淺化思維過(guò)程，即通過(guò)提問(wèn)，設(shè)計(jì)一定的思維臺(tái)階，幫助學(xué)生突破推理、概括的思維障礙，由淺入深，深入淺出，使思維的難點(diǎn)分散、難度降低，使原來(lái)難以想象的牛頓第一定律轉(zhuǎn)變成學(xué)生自然而然、順理成章的思維必然結(jié)果，才能幫助學(xué)生走出誤區(qū)。在教學(xué)中，以斜面小車(chē)實(shí)驗(yàn)的觀察和分析為中心，逐項(xiàng)逐層通過(guò)一系列問(wèn)題展開(kāi)思維活動(dòng)。

【案例分析】

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)探究的欲望

學(xué)生體驗(yàn)：1.要讓靜止的書(shū)本在桌面上運(yùn)動(dòng)，該怎么辦？

2.停止用力，書(shū)本又處于什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢？

在學(xué)生體驗(yàn)的基礎(chǔ)上提問(wèn)：力和運(yùn)動(dòng)之間有什么關(guān)系呢？

有的學(xué)生說(shuō)，有力物體才能運(yùn)動(dòng)，也有的說(shuō)，力改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（有思考有爭(zhēng)議）。此刻和學(xué)生回顧歷史，告訴他們?cè)?jīng)歷史上就有關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的爭(zhēng)論（增強(qiáng)了學(xué)生探究的價(jià)值感）。最有代表的觀點(diǎn)就是2000多年前的古希臘科學(xué)家和哲學(xué)家亞里士多德根據(jù)諸如“用力推車(chē)，車(chē)則進(jìn)；停止用力，車(chē)則止”的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，而得出“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”。

順勢(shì)提問(wèn)：“你是如何理解這句話的？你覺(jué)得這個(gè)觀點(diǎn)有問(wèn)題嗎？舉個(gè)反例?！睂W(xué)生思考理解，舉出踢足球的例子等。有了正確認(rèn)識(shí)的初步感受，然后教師演示推小車(chē)，進(jìn)一步讓學(xué)生體會(huì)力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，沒(méi)有力，仍然可以運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步設(shè)問(wèn)：“為何不用力，小車(chē)和書(shū)都停下來(lái)了？”前面學(xué)過(guò)摩擦力，很快就能答出是摩擦阻力使運(yùn)動(dòng)物體速度變小，直至靜止，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。這樣就很容易回答這個(gè)問(wèn)題：“小車(chē)和書(shū)對(duì)比，誰(shuí)停下來(lái)快？停下來(lái)快慢與什么有關(guān)？”學(xué)生說(shuō)，與摩擦阻力的大小有關(guān)，小車(chē)的滾動(dòng)摩擦小得多！進(jìn)入今天的研究課題：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變（速度減小得快慢）與阻力的關(guān)系。

【環(huán)節(jié)一隨感】學(xué)生學(xué)習(xí)需要一定的問(wèn)題情境，知識(shí)融于情境中才能顯示出活力與美感。

環(huán)節(jié)二：實(shí)驗(yàn)探究中的問(wèn)題設(shè)置，觀察討論

提問(wèn)：“根據(jù)探究課題：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變（速度減小得快慢）與阻力的關(guān)系，你能提出可行性的問(wèn)題和建立相應(yīng)的猜想嗎？”學(xué)生紛紛提出自己的問(wèn)題和猜想，教師給予評(píng)價(jià)。然后根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的探究能力，給出實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生思考選這些器材的用意，如，斜面有什么用？思考討論以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)該控制哪些變量？如何設(shè)計(jì)？這種設(shè)計(jì)的方法叫什么？（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們需要觀察什么？（3）實(shí)驗(yàn)從粗糙的毛巾開(kāi)始做，還是從光滑的木板開(kāi)始做（留個(gè)懸念）？學(xué)生討論得出：控制小車(chē)進(jìn)入水平面時(shí)的具有相同的初速度，需要同一小車(chē)從同一斜面的同一高度靜止釋放；小車(chē)在水平面上受到的摩擦阻力大小——實(shí)驗(yàn)變量，給水平面鋪上粗糙程度不同的物體，從粗糙的毛巾開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。學(xué)生活動(dòng)，記錄結(jié)果在表格中。

由學(xué)生來(lái)講實(shí)驗(yàn)結(jié)果并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：水平表面越光滑，小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的摩擦力（阻力） ，運(yùn)動(dòng)的距離

，速度減小得 。

【環(huán)節(jié)二隨感】學(xué)生已經(jīng)了解了探究的各個(gè)環(huán)節(jié)，明確了探究目的，在教師的循循誘導(dǎo)下，通過(guò)師生雙邊活動(dòng)，把這個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)做活了。

環(huán)節(jié)三：層層設(shè)問(wèn)，科學(xué)推理，獲得新知和新法

推理：“有比木板更光滑的材料嗎？”學(xué)生答：“玻璃?！薄霸诓Ａ线\(yùn)動(dòng)，小車(chē)受阻力情況、運(yùn)動(dòng)距離、小車(chē)速度變慢情況如何？”學(xué)生立即回答。進(jìn)一步推理：“有比玻璃更光滑的材料嗎？運(yùn)動(dòng)情況如何？”學(xué)生也很快做出思考回答。試想：“倘若在更理想的絕對(duì)光滑的平面上運(yùn)動(dòng)，小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況？”學(xué)生成功推理：小車(chē)根本停不下來(lái)。結(jié)論水到渠成。同時(shí)解決問(wèn)題（3）為何從粗糙的毛巾開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

再次啟發(fā)點(diǎn)撥：“絕對(duì)光滑的平面現(xiàn)實(shí)有嗎？這種方法叫推理法。那么是憑空想象的嗎？”學(xué)生自然想到是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加以推理。這種方法叫做理想實(shí)驗(yàn)法。最早開(kāi)創(chuàng)這個(gè)方法的科學(xué)家是伽利略，他也做過(guò)類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)。體會(huì)新方法帶來(lái)的成就感，再和學(xué)生回顧歷史——300年前伽利略的理想實(shí)驗(yàn)法和他得出的結(jié)論：理想情況下，如果運(yùn)動(dòng)物體若不受任何阻力，保持原來(lái)的速度運(yùn)動(dòng)下去。再次體會(huì)：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。引導(dǎo)學(xué)生思考：“伽利略得出這個(gè)結(jié)論容易嗎？學(xué)習(xí)他的什么精神？”學(xué)生體會(huì)其中的不易以及伽利略挑戰(zhàn)權(quán)威和堅(jiān)持真理的執(zhí)著精神。

同時(shí)不能讓學(xué)生對(duì)亞里士多德誤解，所以再追問(wèn)一下：“亞里士多德這么有名的人提出的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，你如何看待？”學(xué)生都表示理解當(dāng)時(shí)的科技發(fā)展水平，亞里士多德有此思考已很了不起。但從歷史的觀點(diǎn)來(lái)看，經(jīng)典力學(xué)毫無(wú)疑問(wèn)與亞里士多德物理學(xué)及中世紀(jì)物理學(xué)有著緊密的關(guān)系。因而，我們不能用非此即彼的態(tài)度來(lái)給真實(shí)而復(fù)雜的歷史下一個(gè)粗暴而簡(jiǎn)單的結(jié)論，應(yīng)當(dāng)在古希臘哲學(xué)的背景中去領(lǐng)會(huì)亞里士多德關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的論述。所以這個(gè)追問(wèn)很有必要。

伽利略的觀點(diǎn)還進(jìn)一步地得到了發(fā)展，閱讀書(shū)本笛卡兒的觀點(diǎn)：如果運(yùn)動(dòng)物體不受到任何力的作用，不僅速度大小不變，它的運(yùn)動(dòng)方向也不會(huì)改變。請(qǐng)學(xué)生思考：“為什么說(shuō)笛卡兒進(jìn)一步發(fā)展了伽利略的思想？有哪些發(fā)展？”學(xué)生對(duì)比得出，不受任何阻力變成不受任何力，速度的大小和方向都不變，即做勻速直線運(yùn)動(dòng)?！耙罁?jù)笛卡兒和伽利略的研究，那么靜止的物體不受力，會(huì)如何？”學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有知識(shí)水平得出，應(yīng)該保持靜止。

引出牛頓的高度概括——牛頓第一定律：一切物體，在沒(méi)有受到外力作用時(shí)，它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變，包括保持靜止和保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。自然理解牛頓名言：“如果我有什么貢獻(xiàn)的話，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏?。”讓學(xué)生感悟我們今天的學(xué)習(xí)也是站在巨人的肩膀上。展示牛頓第一定律得出所經(jīng)歷的曲折的發(fā)展歷程，以及人類(lèi)理性在兩千多年的歷史長(zhǎng)河中發(fā)展的產(chǎn)物。

【環(huán)節(jié)三隨感】根據(jù)學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，設(shè)置梯度問(wèn)題，降低學(xué)生的思維難度，提高思維力度，讓學(xué)生感受滿滿的成就感。

環(huán)節(jié)四：剖析定律，強(qiáng)化理解

問(wèn)題一：“牛頓第一定律的條件是什么？牛頓是如何得出的？”學(xué)生理解這個(gè)定律是有條件的，而且條件是沒(méi)有受到外力作用時(shí)，是理想條件，所以得出定律也是用到實(shí)驗(yàn)加推理的理想實(shí)驗(yàn)法，這種方法論就不是強(qiáng)加給學(xué)生的。

問(wèn)題二：“牛頓第一定律的研究對(duì)象？‘時(shí)是指那一刻？‘或代表的什么含義？”

學(xué)生討論得出研究對(duì)象是一切物體，包括運(yùn)動(dòng)的和靜止的物體，教師指出牛頓本義，“一切物體”是指地下物體與天上物體；“時(shí)”是指外力消失的那一刻；“或”指一個(gè)物體只能處于一種狀態(tài)，到底處于哪種狀態(tài)，由原來(lái)的狀態(tài)決定原來(lái)靜止就保持靜止，原來(lái)運(yùn)動(dòng)就保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。教師舉例學(xué)生身邊的物體，如，“吊著的電風(fēng)扇，忽然外力消失，電風(fēng)扇處于什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？”“運(yùn)動(dòng)會(huì)上，正在跑800米的某同學(xué)，忽然外力消失，會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？”“同學(xué)喜歡轉(zhuǎn)筆，忽然外力消失，這筆會(huì)一直轉(zhuǎn)下去嗎？”學(xué)生通過(guò)身邊的例子做出解答，深刻理解牛頓第一定律的含義。再把主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生：“你能舉幾個(gè)類(lèi)似的例子嗎？”學(xué)生舉例，并體會(huì)這個(gè)沒(méi)有外力的世界是瘋狂的。

問(wèn)題三：“用心讀幾遍這個(gè)經(jīng)典定律，你還能由這個(gè)定律想到什么結(jié)論？”學(xué)生用心讀定律，發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有外力，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，推導(dǎo)出如果有外力，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變；還有學(xué)生說(shuō)，沒(méi)有力，物體可以一直勻速直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。歸納牛頓第一定律的重要貢獻(xiàn)就是揭示力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，點(diǎn)題，呼應(yīng)開(kāi)課問(wèn)題——運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，得出正確的力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。

問(wèn)題四：“牛頓第一定律有什么重要的意義？”學(xué)生暢所欲言談意義，可以是知識(shí)上的意義，也可以是方法上的獨(dú)特，也可以是思想上的解放等等，開(kāi)拓學(xué)生的發(fā)散思維。

【環(huán)節(jié)四隨感】剖析牛頓第一定律，傳統(tǒng)靠教師講解完成，學(xué)生沒(méi)有真切體會(huì)。設(shè)置一些針對(duì)性問(wèn)題，解讀定律，激活學(xué)生積極、深刻的思考。

環(huán)節(jié)五：課堂總結(jié)，讓學(xué)生提問(wèn)題

請(qǐng)學(xué)生談?wù)勥@節(jié)課的收獲和困惑，并提出一些有意義的問(wèn)題。有學(xué)生就提到，牛頓第一定律一定完善了嗎？不妨提一下，不僅在牛頓之前經(jīng)歷了曲折的發(fā)展歷程，在牛頓之后也有了很大的發(fā)展。在這里特別一提的是，愛(ài)因斯坦與諾特爾對(duì)這個(gè)定律的發(fā)展所作出的創(chuàng)造性工作。特別是愛(ài)因斯坦，在創(chuàng)建了廣義相對(duì)論以后，使得牛頓第一定律變得更有包容性：“物理學(xué)定律比牛頓所想象的情況簡(jiǎn)單得多。我們不需要對(duì)偏離慣性定律的情況作出解釋。”他認(rèn)為所有的運(yùn)動(dòng)都是慣性運(yùn)動(dòng)，為后面學(xué)生的進(jìn)一步發(fā)展和學(xué)習(xí)做個(gè)鋪墊，也為致力于科學(xué)研究增加點(diǎn)信心。

【環(huán)節(jié)五隨感】愛(ài)因斯坦說(shuō)：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題重要，因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問(wèn)題也許只是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技巧問(wèn)題。而提出一個(gè)新的問(wèn)題、新的可能性，從新的問(wèn)題看舊問(wèn)題，卻需要?jiǎng)?chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步?！睂W(xué)生學(xué)習(xí)物理剛剛?cè)腴T(mén)，不會(huì)被太多知識(shí)束縛，往往有很多新問(wèn)題，也為后續(xù)學(xué)習(xí)激發(fā)欲望。

美國(guó)教學(xué)法專家卡漢爾認(rèn)為：“提問(wèn)是教師促進(jìn)學(xué)生思維，評(píng)價(jià)教學(xué)效果及推動(dòng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的基本控制手段。”這節(jié)課步步深入的提問(wèn)，使學(xué)生在不知不覺(jué)中闖過(guò)一道道思維的難關(guān)，使學(xué)生處于最大限度的主動(dòng)激活狀態(tài)，使學(xué)習(xí)成為其自主活動(dòng)。這樣的教學(xué)方法，學(xué)生不僅理解了牛頓第一定律的內(nèi)容，還掌握了建立牛頓第一定律的方法和歷史。通過(guò)提問(wèn)，學(xué)生知道不僅要關(guān)注知識(shí)結(jié)論的掌握，更要關(guān)注對(duì)知識(shí)形成過(guò)程的理解。

怎樣上好一堂課歷來(lái)無(wú)定論，提問(wèn)作為一種重要的教學(xué)手段，只要我們勇于探索，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，并鼓勵(lì)學(xué)生不斷質(zhì)疑，充分調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)他們的思維品質(zhì)和能力，引領(lǐng)他們發(fā)現(xiàn)、提出更多的問(wèn)題，“拋磚引玉”是我們最終的目的。

？誗編輯 韓 曉