惲 明

（江蘇省常州市西夏墅中學(xué)，江蘇 常州）

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》在“相互作用與運動定律”中提出：“要通過物理實驗，讓學(xué)生探究物體運動的加速度、物體受力、物體質(zhì)量等關(guān)系，理解牛頓運動定律，并運用牛頓定律來解釋生活現(xiàn)象，認(rèn)識失重、超重等?！蔽锢砗诵乃仞B(yǎng)是物理教學(xué)中幫助學(xué)生內(nèi)化必備品格和關(guān)鍵能力的重要目標(biāo)，以人教版高中物理“牛頓第一定律”教學(xué)為例，探析其教學(xué)設(shè)計策略。

一、從教材研讀中確立核心素養(yǎng)目標(biāo)

“牛頓第一定律”是探析運動與力的關(guān)系的重要科學(xué)知識，在提升學(xué)生物理核心素養(yǎng)教學(xué)設(shè)計中，需要挖掘教材內(nèi)容，確立教學(xué)目標(biāo)。在物理觀念上，需要讓學(xué)生認(rèn)識“物質(zhì)”“運動”“能量”等概念。在科學(xué)思維方面，需要融入“斜面實驗演示”，讓學(xué)生從觀察中認(rèn)識科學(xué)事實和邏輯推理；在科學(xué)探究方面，結(jié)合實驗史料以及“斜面實驗”，探析牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過程；在科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面，學(xué)習(xí)亞里士多德的科學(xué)貢獻(xiàn)，體會伽利略的質(zhì)疑精神，并從冰壺運動、汽車碰撞等現(xiàn)象中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感。

二、挖掘教材內(nèi)容，構(gòu)建學(xué)生物理觀念

在物理觀念的滲透中，如“慣性”的理解，其作為牛頓第一定律的重要內(nèi)容，讓學(xué)生從“慣性”問題中分析慣性現(xiàn)象，了解生活實例，并體驗慣性的發(fā)生。如在乘坐汽車中突然啟動、剎車、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎等過程中我們的身體表現(xiàn)，并說明原因。同樣，對“慣性”的理解，既然一切物體都有慣性，那么慣性的大小與哪些因素有關(guān)？我們可以引入分組討論，通過人推自行車、人推汽車等分析，來了解“慣性”與“物體質(zhì)量”的關(guān)系。接著，對“牛頓第一定律”的理解，該節(jié)是教學(xué)的重點，也是難點。高中生的邏輯思維力相對不足，對“一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)”的理解，我們從定律內(nèi)容進(jìn)行剖析，所謂的“一切”指所有的事物；所謂“總”暗示了固有屬性；所謂“或”，表明靜止或勻速直線兩種狀態(tài)。然后，對于前半句之意，意在表明“一切物體都具有靜止或勻速直線運動的慣性”；對于后半句，則意在說明“外力作用來改變其原來狀態(tài)。當(dāng)外力的合力為零，則運動狀態(tài)不變，否則將改變狀態(tài)”。由此，從牛頓第一定律所包含的物理觀念來看，主要有“力”和“慣性”兩個概念。最后，通過觀看和分析冰壺運動，當(dāng)阻力很小時，冰壺可以保持較長運動時間，且速度、方向不變，逐漸將物理觀念內(nèi)化到學(xué)生的思維中。

三、注重知識重演，讓學(xué)生從中體會科學(xué)思維方法

培養(yǎng)高中生的核心素養(yǎng)，不能僅限于對物理知識的識記，更要讓學(xué)生自己去重演物理現(xiàn)象，去發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，去建構(gòu)科學(xué)思維與方法。在牛頓第一定律學(xué)習(xí)中，對于“理想的實驗”僅為理論分析提供便利，我們可以自制斜面實驗，讓學(xué)生從演示中感受、分析、體驗科學(xué)推理過程。如我們將生活中窗簾軌道作為實驗材料，利用鋼絲進(jìn)行兩頭連接完成不同斜面高度的“弓”形結(jié)構(gòu)，可以從中對比不同斜面下的運動狀態(tài)。利用電池，分別包裹毛巾和白紙，使得電池表面粗糙程度不同，來觀察不同摩擦力下的運動差異。分別挑選學(xué)生進(jìn)行斜面實驗，當(dāng)斜面傾角變化時，觀察不同電池從同一斜面釋放后的運動狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)阻力越小，物體上升的高度越接近起始高度；如果斜面沒有摩擦力，則將回到等高線位置；當(dāng)斜面高度降低時，觀察運動距離，發(fā)現(xiàn)斜面越高運動距離越遠(yuǎn)，如果沒有摩擦力，則電池將一直運動下去。最后，我們在自制實驗中，重點演示不同高度、不同摩擦力作用下的運動狀態(tài)變化，探析影響運動的因素，并結(jié)合學(xué)生分組討論，滲透實驗設(shè)計思路：觀察現(xiàn)象，假設(shè)猜想，邏輯推理，得出結(jié)論，讓學(xué)生從中感受物理實驗的科學(xué)思維與方法。

四、動手實驗，讓學(xué)生體驗物理科學(xué)探究精神

在高中物理教學(xué)設(shè)計中，實驗部分不可省，而且應(yīng)該挖掘?qū)嶒瀮?nèi)涵，特別是在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神上，借助于物理實驗，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，展現(xiàn)科學(xué)魅力，讓學(xué)生從實驗親歷中調(diào)動學(xué)習(xí)熱情，感受物理知識與規(guī)律。如引入“抽紙”實驗，分別將鐵條、粉筆放置在紙條上，讓學(xué)生快速抽出紙條，觀察鐵條和粉筆的狀態(tài)。該實驗可以在課前進(jìn)行設(shè)計，讓學(xué)生從感性了解物理現(xiàn)象，為后續(xù)教學(xué)奠定基礎(chǔ)。課堂實驗要有新意，如在前述自制斜面實驗中，生活化取材，真實性再現(xiàn)，讓學(xué)生便于觀察、動手體驗和探究，整個實驗內(nèi)容簡單、便于操作，效果明顯。在課尾實驗要有對比、有深意。在本節(jié)教學(xué)的最后，我們引入“撕紙”游戲，將一塊紙用剪刀剪成三段，每段都預(yù)留一小部分未剪斷。用手快速撕兩邊，會斷成幾截？為什么？通過學(xué)生動手實驗，如果在中間紙塊上夾上鑷子，再快速撕兩邊，結(jié)果又如何？讓學(xué)生從對比分析中感受慣性，理解慣性與質(zhì)量的關(guān)系。

總之，在高中物理課堂設(shè)計上，以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，積極主動融入物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)精神與責(zé)任感等品質(zhì)，讓學(xué)生從動手實踐、觀察分析中走進(jìn)物理，“學(xué)中做”“做中學(xué)”，突破教學(xué)難點，構(gòu)建核心素養(yǎng)。