吴维维

摘   要：“牛顿第一定律”是以历史为线索的科学探究课。课题既要阐述牛顿第一定律的产生过程，也要兼顾其规律及应用，是较难设计的。为了在物理核心素养背景下实现对更多学生科学思维与科学探究能力的培养，文章通过探究实验的引导，采用师生互动的形式来落实教学目标的学习，并以颁奖典礼的形式介绍对牛顿第一定律的提出有贡献的人物，落实立德树人的根本目标。

关键词：核心素养;探究实验;颁奖典礼;互动式教学

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2022）2-0028-3

1    引  言

教学方法是影响教育质量的根本因素[1]。而教学方法的选择与应用该由学生和教师来共同决定，在大量的评估调查中发现，学生们被动地学习，导致学习效果很差。在学生学习过程中，教师的角色必须调整：不是单向地传输知识，而是要与学生建立一种共同探索的伙伴和协作关系。因此，以学生为主体、教师为辅的互动式教学恰能突出这样的关系。

什么是互动式教学？从字面上看，“互动”无疑是互动式教学的核心所在。它的灵魂在于在课堂上营造一种新的师生关系，探索出一种有别于传统以“教”为重的新型教学模式。本文选择“牛顿第一定律”这一节，是因为“牛顿第一定律”是一节以物理学史为线索的课型，对于多数一线教师而言，他们会选择介绍几个历史人物，几乎不会选择以重复伟人实验的方式进行教学，也不会通过实验创新的方式进行授课。而学生在这种被动接受的课堂里学习将会是枯燥无味的，学习兴趣和动手、思考的能力就不能得以體现，导致接受和理解知识的效果不佳。因此，采用互动式教学的效果就尤为突出。本文以“互动式”教学的方法重新设计“牛顿第一定律”教学，经课堂实验对比证实，学生更容易在这样的课堂上接受学习内容。

2    教学内容与设计

2.1    实验引入

笔者将胶环竖直放置在广口瓶上，并将钉子倒立在胶环的上方，三者保持静止，如图1所示。引导学生上台快速用手弹飞胶环，观察钉子运动状态的变化。

师：钉子不随环飞走，而是落入瓶中，为什么？

【设计意图】 通过学生参与实验，观察实验现象，使学生产生认知冲突，激发学习兴趣。

2.2    亚里士多德的观点——力是维持物体运动状态的原因

笔者引导学生上讲台用力推桌子，然后使该学生在水平桌面用同样的力推小车。请学生观察桌子与小车运动状态的变化，并归纳力与运动的关系。

师：请问同学们，你们能从桌子和小车的运动情况归纳出力与运动的关系是什么吗？请问，在历史中谁首先对力与运动的关系作出判断？

生：学生观察并思考，发现有力桌子就运动，没有力就静止。由此说明，力是维持物体运动的原因。同时，学生还回答出早在两千多年前的古希腊，著名的哲学家亚里士多德也曾通过观察大量的这种生活事实，提出相同观点。

针对学生的回答，笔者予以肯定，补充“我们要向亚里士多德学习，学习他善于观察和总结的品质，学习他为探究力与运动的关系起到了重要的启蒙作用”，并提议通过颁奖词的方式给予亚里士多德赞美。

师：请一位同学给亚里士多德致辞。

生：“你是古希腊的一本百科全书;

你是西方哲学的一位集大成者;

在通往真理的路上，不是从未走错;

在迈向天堂的途中，不是一直正确;

然而你走过的每一步，或无畏，或谨慎;

都为后人铺平了前进的道路;

你留下的足迹将一直延伸，从不间断;

你踏过的山丘，终将成就巍峨。”

【设计意图】 通过实验现象让学生学会分析并总结归纳。实现通过两个现象对比得到两个矛盾的结论，抓住学生学习探究的兴趣，进一步探究力与运动的关系。同时，在本教学中渗透人文精神，要学会像亚里士多德一样善于观察生活，善于总结。

2.3    伽利略斜面实验——力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因

师：但是我们推小车显示，手离开小车后，小车依旧会继续运动，小车的运动并不需要力的维持。那么，力到底是不是维持物体运动的原因呢？

笔者引导学生以小组的形式合作探究[2]，阅读课本68页“理想实验魅力”部分内容，并结合实验器材完成实验。同时，邀请小组将他们所学的内容写在小白板上，上台展示。

师：（1）伽利略设计的实验如图2所示，主要由哪些器材构成？

（2）进行实验操作，观察并记录，完成表1。

（3）第1～4步能得出力与运动是什么关系？提升精华步又能得出力与运动是什么关系？

（4）为什么叫理想实验？

（5）运用了什么科学方法？

整个教学过程，主要以学生展示、学生互评、教师点拨的形式进行。

师：在实验的前三步中，小球真正达到的高度比O点高度稍低，这是为什么？

生：因为轨道不是绝对光滑，有一定的摩擦，如果轨道与物体间无摩擦或摩擦力足够小，则能达到与O点等高位置。

师：在日常生活中，有相对运动的两个物体间什么时候摩擦力最小？

生：只有不接触，即处于悬浮状态摩擦力最小。

基于以上教学，笔者将引导学生观察小物体在自制的无摩擦弯曲轨道上的运动现象[3]。它的原理与气垫导轨相同。笔者利用自制教具（图3）演示无摩擦的情况下物体能运动到等高位置。

师：在这个过程中，伽利略对力与运动的关系有了重大的突破，我们可以学习他的哪些精神？

生：敢于猜想，敢于质疑，利用实验验证猜想的科学精神。

师：请一位同学给伽利略致辞。

生：“伽利略，你是科学革命的先驱;

你加深了人们对物质运动宇宙的印象;

你开创了严密逻辑体系的近代科学;

你对科学矢志不移的热爱，照亮了多少人的未来之路;

你在无畏中行走，敲开多少人的心靈之门;

你对大自然的热情、探索、创新、追求，将在科学史册上永远闪耀着璀璨的光辉。”

【设计意图】 学生在探究过程中学会小组合作，并展示结论，达到完成伽利略实验研究过程的目的。同时，通过观察若摩擦力足够小的情况下物体能运动到等高位置，激励学生学会动手、思考、创新，更激发学生要学伽利略敢于思考、勇于质疑的精神，真正实现探究力与运动的关系的教学目的。

2.4    牛顿第一定律（惯性定律）

笔者引导学生以小组的形式阅读课本69页“牛顿物理学的基石——惯性定律”内容并设计以下教学内容：

师：（1）古希腊的亚里士多德通过大量生活现象归纳得到力是维持物体运动的原因，两千年后的伽利略通过实验证实力不是维持物体运动的原因，同时代的笛卡尔也有自己的见解，他的观点是怎样的？最终谁把他们的观点融合到一起了？

（2）这个定律称为什么？又可以称为什么？

（3）定律内容是什么？

（4）如何理解？

a.力与运动的关系方面;

b.惯性性质方面。

让学生讨论、展示、互评，教师点拨。

笔者补充：笛卡尔为牛顿第一定律的提出奠定了基础，而牛顿作为“集大成者”进行总结，两人都有卓越的贡献。我们请两位同学分别对两人表达自己的崇敬。

师：请一位同学给笛卡尔致辞。

生：“你喜欢安静，善于思考，勤于自学;

你会抓住任何一个学习的机会;

你对数学与物理的兴趣是无人能及的;

你站在自然哲学的高度，打开了近代数学的大门;

你的哲学思想对哲学与科学发展产生了极大的影响。”

师：请另外一位同学给牛顿致辞。

生：“你被誉为百科全书式的‘全才’，有多本著作;

你对万有引力和三大运动定律进行了描述;

你阐明了动量和角动量守恒的原理;

你对幂级数的研究作出了贡献;

你是科学界的‘集大成者’，我们向您致敬。”

【设计意图】 通过学生小组合作，讨论、归纳牛顿第一定律的内容，加深理解，同时初步认识惯性的概念，达到突破难点的目的。此外，学习笛卡尔和牛顿在牛顿第一定律中作出的贡献，学习他们为科学献身的精神，让学生对历史伟人有崇敬和赞美的美好思想。

2.5    探究惯性与质量的关系

笔者引导学生以小组的形式利用斜面实验仪器（图4）以及不同质量物块进行实验，观察并记录，完成表2，得出惯性与质量的关系。

主要采用学生讨论、展示、评价，得出惯性与质量的关系。

在学生完成以上探究活动后，笔者顺势出示跳远时助跑视频和系安全带的路标，让学生利用已学惯性知识抢答为什么要助跑，以及为什么要系安全带。

【设计意图】 学生通过小组合作探究的形式进行实验，通过分析实验，得出结论：质量越大，惯性越大。学会与生活联系，解释生活中的现象，在应用中渗透法律意识。

3    结  论

本教学设计体现了以学生为主、教师为辅的教学理念，渗透核心素养中的科学探究目标，使学生学习的知识来源于生活，应用于生活中。

参考文献：

[1]别敦荣. 大学教学方法创新与提高高等教育质量[J]. 清华大学教育研究，2009，30（04）：95-101+118.

[2]李隆鑫. 新课改下的高中物理课堂中合作学习策略的应用[J]. 高中生学习，2018（08）：184.

[3]潘通.基于创新实验的《牛顿第一定律》教学设计[J]. 湖南中学物理，2016（03）：89-90+84.

（栏目编辑    邓   磊）

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