(江蘇省無(wú)錫市西漳中學(xué),江蘇 無(wú)錫 214171)

單元設(shè)計(jì)一般包含:學(xué)情分析、框架設(shè)計(jì)、課堂實(shí)施、課后評(píng)價(jià)。通過(guò)初中物理第五章“物體的運(yùn)動(dòng)”和第八章“力”的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、力都有了初步的概念,但是對(duì)于力和運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系,學(xué)生會(huì)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn),產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí):物體之所以運(yùn)動(dòng)，是由于物體受到了力的作用。為了能消除學(xué)生根深蒂固的錯(cuò)誤觀念,第九章“力與運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)設(shè)計(jì)需要在遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律的基礎(chǔ)上,根據(jù)學(xué)生的日常生活體驗(yàn)進(jìn)行整個(gè)單元設(shè)計(jì)，圖1呈現(xiàn)的是從學(xué)生角度設(shè)計(jì)單元教學(xué)的思維框架結(jié)構(gòu)。

圖1

1 教學(xué)分析

“牛頓第一定律”是蘇科版八年級(jí)下冊(cè)第九章“力與運(yùn)動(dòng)”第二節(jié)的內(nèi)容,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了第八章“力”,對(duì)力已經(jīng)有一定的了解?！芭ｎD第一定律”的學(xué)習(xí)比較抽象,研究過(guò)程屬于推理、歸納的復(fù)雜高級(jí)思維過(guò)程,對(duì)初中生而言有一定難度。但學(xué)生在第一章“聲現(xiàn)象”中已經(jīng)完成了“聲音在真空中能否傳播的實(shí)驗(yàn)”，有了一定的“理想+推理”的經(jīng)驗(yàn)。在教學(xué)中,教師可通過(guò)這個(gè)例子給學(xué)生在思維上搭建一個(gè)臺(tái)階,借助斜面小車實(shí)驗(yàn)的觀察和分析,通過(guò)問(wèn)題串逐層展開(kāi)思維活動(dòng)。同樣,“慣性”概念也比較抽象，教材先利用生活中的4個(gè)實(shí)例,讓學(xué)生通過(guò)觀察、分析和歸納,建立慣性的概念。緊接著引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以加深對(duì)慣性的理解,運(yùn)用慣性知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題,這一思維層次的要求比較高。從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律看,通過(guò)一節(jié)課“慣性”的學(xué)習(xí)并不能使所有學(xué)生都能夠理解透徹，這就需要借助于實(shí)例領(lǐng)悟其中的原理。

2 教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析，本節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2

3 教學(xué)實(shí)施

3.1 導(dǎo)入

師:如何使桌上的書(shū)運(yùn)動(dòng)起來(lái)？如果你撤去了力,會(huì)發(fā)生什么情況?根據(jù)以上體驗(yàn)，你認(rèn)為力和運(yùn)動(dòng)有何關(guān)系？歷史上曾經(jīng)就力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系發(fā)生爭(zhēng)論,2000多年前古希臘科學(xué)家亞里士多德曾經(jīng)提出：“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”。

師：針對(duì)亞里士多德的觀點(diǎn),談?wù)勀銓?duì)這個(gè)觀點(diǎn)的看法,如有不同看法,請(qǐng)舉例說(shuō)明。剛才有同學(xué)提出力是物體運(yùn)動(dòng)的原因，這句話是否正確?如果是正確的,你如何理解這句話的含義?

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)教學(xué)導(dǎo)入，引出部分學(xué)生的前概念:有力就運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力就靜止。

3.2 新課教學(xué)

師:老師對(duì)小車施加推力，小車由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)；當(dāng)老師的手離開(kāi)車后,發(fā)現(xiàn)小車?yán)^續(xù)前進(jìn),當(dāng)撞擊前面的障礙物后,發(fā)現(xiàn)小車停下了,小車受到障礙物的彈力作用，導(dǎo)致小車由運(yùn)動(dòng)到靜止,這與一些同學(xué)的觀點(diǎn)有矛盾。

師:不受力的物體運(yùn)動(dòng)情況是如何的?如何做到使物體不受力?

生:把小車放在水平桌面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。支持力與重力是一對(duì)平衡力,可以不用考慮。

師:小車在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí),水平方向還受到什么力的作用?

生:摩擦阻力。

師:現(xiàn)實(shí)生活中,是否存在零阻力,如果沒(méi)有我們?cè)撛趺崔k?

生:可以減小接觸面的粗糙程度,減小壓力。

師:現(xiàn)在我們研究同一輛小車,可以通過(guò)改變接觸面的粗糙程度來(lái)減小阻力。我們首先探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響。在實(shí)驗(yàn)中,你通過(guò)什么方式比較阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響？

生1:比較物體運(yùn)動(dòng)的遠(yuǎn)近,運(yùn)動(dòng)得越近說(shuō)明阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響越大。

生2:比較速度的變化快慢,速度很快就減慢了說(shuō)明阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響大。

師:同學(xué)們先自己討論一下,你準(zhǔn)備如何做這個(gè)實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中是否有困惑,我們?cè)撊绾谓鉀Q這個(gè)困惑？

師:把實(shí)驗(yàn)情況填寫(xiě)表1，從中你是否有所發(fā)現(xiàn)?

表1

生:摩擦力越小,小車運(yùn)動(dòng)得越遠(yuǎn),速度減小得越慢。

師:如果沒(méi)有摩擦阻力,你猜想一下,會(huì)有什么結(jié)果？

生:小車一直運(yùn)動(dòng)下去,而且速度沒(méi)有變化。

師:也就是說(shuō)物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng)。所有物體在不受力時(shí),是否都是保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?如果不是，請(qǐng)舉例說(shuō)明。

生:放在水平桌面上的書(shū),水平方向沒(méi)有受到力的作用,而豎直方向受到一對(duì)平衡力的作用(平衡力相互抵消),此時(shí)書(shū)處于靜止?fàn)顟B(tài)。

師:我們發(fā)現(xiàn)物體一旦不受力,有兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。請(qǐng)大家探討:物體處于哪種狀態(tài)取決于什么前提?

生:取決于物體最初的狀態(tài)。

教師板書(shū)(如圖3)。

圖3

師:老師用手推小車,小車就運(yùn)動(dòng),即小車從靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)的原因是由于受到了老師的推力作用。老師松手后,小車?yán)^續(xù)往前運(yùn)動(dòng),最終停下來(lái)。有同學(xué)認(rèn)為力是物體運(yùn)動(dòng)的原因,你是否發(fā)現(xiàn)了其中的矛盾之處?

生:第一次老師用力推小車,小車從靜止到運(yùn)動(dòng)；第二次小車只受摩擦力作用,但此時(shí)小車卻是從運(yùn)動(dòng)到靜止,所以力并不是運(yùn)動(dòng)的原因。

師:老師施加力之后,到底起到了什么作用?

生:改變了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

師:所以力并不是物體運(yùn)動(dòng)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因(如圖4)。

圖4

設(shè)計(jì)意圖：為了讓學(xué)生更好地掌握“實(shí)驗(yàn)+推理”的科學(xué)方法,教師利用身邊的器材逐步引導(dǎo),學(xué)生通過(guò)科學(xué)推理的過(guò)程,培養(yǎng)了良好的思維品質(zhì)。教師采用“問(wèn)題串—學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—邏輯推理—思維辨析—得出結(jié)論”這一教學(xué)流程，在教學(xué)中注重引導(dǎo),注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的自主構(gòu)建，提升邏輯思維能力,讓學(xué)生在積極互動(dòng)的氛圍中不僅糾正了前概念，完成了學(xué)習(xí)任務(wù)，更提升了思辨能力，這正是理想實(shí)驗(yàn)的魅力之所在。

師:絕對(duì)光滑的平面在現(xiàn)實(shí)中并不存在，我們?cè)趯?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。最早運(yùn)用這個(gè)方法的科學(xué)家是伽利略，他通過(guò)理想實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)論是：當(dāng)一個(gè)物體在一個(gè)水平面上運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有碰到任何阻礙時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)就是勻速的，并將無(wú)限地繼續(xù)進(jìn)行下去，假若平面是在空間中無(wú)限延伸的話。笛卡兒、牛頓在伽利略的基礎(chǔ)上，對(duì)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系作了進(jìn)一步的完善。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過(guò)了解科學(xué)家的探索過(guò)程,深知每一個(gè)科學(xué)結(jié)論都是經(jīng)歷無(wú)數(shù)次的探究、思辨、實(shí)驗(yàn)之后才總結(jié)出來(lái)的。學(xué)生經(jīng)歷簡(jiǎn)約的探究和思辨過(guò)程,知道在實(shí)驗(yàn)探索過(guò)程中要用控制變量、科學(xué)推理等科學(xué)方法。

師生進(jìn)一步探討一些問(wèn)題,以促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維習(xí)慣,如：“牛頓第一定律的研究對(duì)象是什么?定義中的‘時(shí)’是指哪一時(shí)刻?‘或’又代表什么含義?”學(xué)生討論得出結(jié)論：研究對(duì)象是一切物體,包括運(yùn)動(dòng)和靜止的物體。學(xué)生在充分討論的基礎(chǔ)上,增進(jìn)了對(duì)牛頓第一定律的理解。

接下來(lái)教師借助例子，進(jìn)一步鞏固對(duì)牛頓第一定律的理解,請(qǐng)同學(xué)們思考并說(shuō)出自己的觀點(diǎn)及其理論支撐。

師：做水平運(yùn)動(dòng)的小球，若在水平方向上不受外力，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何?若在豎直方向上不受外力，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何?在任一方向上運(yùn)動(dòng)的小球,如果在其運(yùn)動(dòng)方向上不受外力，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何?

生：運(yùn)動(dòng)的物體,如果不受外力,那么該物體必將在其原運(yùn)動(dòng)方向上一直運(yùn)動(dòng)下去。

設(shè)計(jì)意圖：再一次回顧實(shí)驗(yàn)及思維過(guò)程,把復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行梯度化分解,降低學(xué)習(xí)難度。

師：推出手的鉛球落到地面上之后,在水平地面上繼續(xù)向前滾動(dòng)。跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員要助跑一段距離,一旦起跳騰空后,還能往前移動(dòng)一段距離。為什么鉛球和運(yùn)動(dòng)員在水平方向上沒(méi)有受到力的時(shí)候,還能繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)？你能用剛才所學(xué)知識(shí)解釋這一現(xiàn)象嗎?

生:鉛球和運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,在水平方向不受力的作用,所以要在水平方向上一直運(yùn)動(dòng)下去。

師:鉛球和運(yùn)動(dòng)員在空中飛行的時(shí)候,水平方向不受力,此時(shí)兩個(gè)物體要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。任何物體都具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，這叫做慣性。質(zhì)量越大的物體,物體保持其原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力就越強(qiáng)。所以,從物理的角度來(lái)說(shuō),慣性的大小反映了物體保持其原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)能力的強(qiáng)弱。

4 教學(xué)后記

筆者從力與運(yùn)動(dòng)的單元視角，精心設(shè)計(jì)牛頓第一定律的教學(xué)過(guò)程。充分利用師生之間的思辨、討論,糾正學(xué)生錯(cuò)誤的前概念。教師在設(shè)計(jì)的問(wèn)題時(shí)注重學(xué)生思辨能力的提升,再運(yùn)用問(wèn)題串的形式展開(kāi)教學(xué),便于學(xué)生接受和理解牛頓第一定律,切實(shí)幫助學(xué)生走出認(rèn)識(shí)誤區(qū)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)變得有序,圍繞牛頓第一定律的產(chǎn)生過(guò)程,介紹物理學(xué)史中的相關(guān)素材,讓學(xué)生作為各個(gè)歷史時(shí)期的“探究者”參與相關(guān)問(wèn)題的討論。