新修訂的人教版初中物理教材聚焦物理課程核心素養(yǎng)優(yōu)化了課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)，充分體現(xiàn)了課程的育人價(jià)值，特別是在學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)上呈現(xiàn)出亮點(diǎn)。教師如何準(zhǔn)確把握新教材的變化，在教學(xué)中落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維呢？筆者以《牛頓第一定律》教學(xué)為例做具體闡述。

牛頓第一定律是力學(xué)的基礎(chǔ)，它破除了流傳近兩千年的亞里士多德的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，為確立力的概念奠定了基礎(chǔ)。本節(jié)課主要學(xué)習(xí)“阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”“牛頓第一定律”“慣性”三部分內(nèi)容，重點(diǎn)是通過實(shí)驗(yàn)研究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響，難點(diǎn)是通過科學(xué)推理得出牛頓第一定律。教師要在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)推理自主發(fā)現(xiàn)規(guī)律、驗(yàn)證規(guī)律，并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解釋相關(guān)的生活現(xiàn)象、解決相關(guān)的實(shí)際問題，以此培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維能力。

一、問題引領(lǐng)，實(shí)施情境化教學(xué)

物理課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出：“教師要充分結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，有目的地創(chuàng)設(shè)生動(dòng)具體的情境，引導(dǎo)學(xué)生從經(jīng)驗(yàn)中概括、提煉事物的共同屬性，抽象事物的本質(zhì)特征，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)常識(shí)向物理概念轉(zhuǎn)變；以新奇的現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生的興趣，通過認(rèn)知沖突引發(fā)學(xué)生深入思考，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生從生活走向物理、從自然走向物理?！被诖?，新教材在每個(gè)章節(jié)起始頁設(shè)置“問題”板塊，結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并通過主動(dòng)探究解決問題，以增強(qiáng)應(yīng)用物理知識(shí)和方法分析、解決實(shí)際問題的意識(shí)和能力。

《牛頓第一定律》在章節(jié)起始頁創(chuàng)設(shè)玩滑板車的情境，提出“運(yùn)動(dòng)是否需要力來維持”的問題。與舊教材僅僅描述一個(gè)現(xiàn)象相比，新教材的情境描述更有助于學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)；對(duì)“有力——運(yùn)動(dòng)”和“撤掉力——停止運(yùn)動(dòng)”的體現(xiàn)更加充分，表述的邏輯性更強(qiáng)；“這與我們玩滑板車時(shí)的體驗(yàn)是一致的”一句鮮明地提出觀點(diǎn)，使情境與學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)更加緊密。教師要充分理解教材的編寫意圖，緊緊抓住教材的變化實(shí)施情境化教學(xué)，通過“滑板車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后會(huì)停下來，再次蹬地后又會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)”的真實(shí)情境展開教學(xué)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生從情境中提煉信息的指導(dǎo)。如此，大部分學(xué)生會(huì)結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)上述情境描述，形成“要使一個(gè)物體持續(xù)運(yùn)動(dòng)，就要對(duì)它施加力的作用；如果這個(gè)力被撤掉，物體就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)”的感性認(rèn)識(shí)。這種認(rèn)識(shí)與伽利略提出的“物體的運(yùn)動(dòng)并不需要力來維持，運(yùn)動(dòng)的物體之所以會(huì)停下來，是因?yàn)槭艿搅俗枇Α庇^點(diǎn)相矛盾，從而造成學(xué)生的認(rèn)知沖突，引發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的探究興趣。此時(shí)，教師順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這兩個(gè)觀點(diǎn)進(jìn)行基于實(shí)證的辨析和論證，如采取辯論賽、小組討論、全班交流等形式，引導(dǎo)學(xué)生充分陳述自己的觀點(diǎn)，并提供相應(yīng)的生活實(shí)例佐證自己的觀點(diǎn)。不論學(xué)生辯論的結(jié)果如何，這種活動(dòng)形式都能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力、增強(qiáng)學(xué)生思辨的證據(jù)意識(shí)的目標(biāo)。

二、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，發(fā)展高階思維

教材中的演示實(shí)驗(yàn)“研究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”是學(xué)生科學(xué)推理出牛頓第一定律的基礎(chǔ)。做好這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生才能認(rèn)識(shí)到物體受到的阻力越小，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)距離越遠(yuǎn)，速度減小得越慢，獲得進(jìn)行科學(xué)推理的認(rèn)知基礎(chǔ)。根據(jù)教材提示的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)器材，教師可以提出以下問題引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：怎樣改變小車在水平面上受到的阻力大??？通過觀察什么現(xiàn)象判斷阻力對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的影響？如何控制小車，使之到達(dá)水平面的初速度相同？在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，教師要以思維發(fā)展為核心，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法，向?qū)W生滲透控制變量法和轉(zhuǎn)換法。例如，針對(duì)“如何控制小車，使之到達(dá)水平面的初速度相同”的問題，教師要引導(dǎo)學(xué)生先明確影響小車在木板上滑行距離的兩個(gè)因素——初速度和小車所受阻力大小，進(jìn)而遷移前面學(xué)習(xí)的控制變量法得出“研究阻力對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)要使其初速度相同”的實(shí)驗(yàn)前提，然后尋找到從相同高度釋放小車使小車初速度相同的辦法，最后在實(shí)驗(yàn)過程中通過每次從斜面上同一高度釋放小車，并依次改變水平面的粗糙程度，使小車在每次運(yùn)動(dòng)中受到不同的阻力，進(jìn)而根據(jù)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出“初速度相同，小車所受的阻力越小，向前滑行的距離越遠(yuǎn)”的結(jié)論。

三、關(guān)注規(guī)律形成過程，提高邏輯推理能力

牛頓第一定律的教學(xué)，最重要的是引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，從模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等方面理解牛頓第一定律所體現(xiàn)的科學(xué)思維。在研究阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的影響后，基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行合理推理，得出牛頓第一定律，是本節(jié)課科學(xué)思維的精髓所在。

在學(xué)生通過前面的斜面實(shí)驗(yàn)，探究得出“水平面越光滑，小車運(yùn)動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，說明小車受到的阻力越小，速度減小得越慢”后，教師利用氣墊導(dǎo)軌演示所受阻力非常小時(shí)小車的運(yùn)動(dòng)情況，證明“當(dāng)小車所受阻力非常小時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度幾乎不減小”。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)推理，得出“如果水平面絕對(duì)光滑，小車不受阻力作用，小車運(yùn)動(dòng)的距離會(huì)無限長(zhǎng)，速度不再減小”的結(jié)論。同時(shí)，教師適時(shí)滲透物理學(xué)史教育，介紹伽利略、牛頓、笛卡爾等科學(xué)家通過科學(xué)推理得出牛頓第一定律的思維過程；播放天宮課堂的實(shí)驗(yàn)視頻驗(yàn)證牛頓第一定律，如王亞萍演示冰墩墩太空運(yùn)動(dòng)的拋物實(shí)驗(yàn)等。這樣教學(xué)有助于學(xué)生發(fā)展邏輯推理能力，理解教材旁批“正是基于對(duì)已有認(rèn)識(shí)的大膽質(zhì)疑，伽利略通過實(shí)驗(yàn)觀察及符合邏輯的科學(xué)推理，揭示出了運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的本質(zhì)。質(zhì)疑是科學(xué)家的重要品質(zhì)”的設(shè)計(jì)意圖。

四、學(xué)以致用，凸顯科學(xué)探究本質(zhì)

科學(xué)探究的本質(zhì)是學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題，并主動(dòng)參與分析問題、解決問題的過程。相較于舊教材，新教材強(qiáng)調(diào)問題情境的回應(yīng)，突出問題的解決。如，教材開篇?jiǎng)?chuàng)設(shè)學(xué)生熟悉的玩滑板車情境，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象并思考“運(yùn)動(dòng)需要力來維持嗎？”的問題。在提出牛頓第一定律之后，教材對(duì)開篇情境中的現(xiàn)象和問題進(jìn)行解釋：“運(yùn)動(dòng)的滑板車如果不受阻力，根據(jù)牛頓第一定律，滑板車在水平地面上將保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一直運(yùn)動(dòng)下去。實(shí)際上滑板車始終會(huì)受到阻力，導(dǎo)致它的運(yùn)動(dòng)速度越來越慢，即運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷改變?！边@樣的回應(yīng)不但更大限度地發(fā)揮了情境的價(jià)值，而且反映了牛頓第一定律的應(yīng)用，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到生活中力和運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)關(guān)系，認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究是一個(gè)探求表面現(xiàn)象背后科學(xué)本質(zhì)的過程。教學(xué)實(shí)踐中，教師可以根據(jù)這部分教材內(nèi)容提出引導(dǎo)性問題：“回憶開課時(shí)我們玩滑板車的現(xiàn)象，現(xiàn)在你能用所學(xué)知識(shí)重新認(rèn)識(shí)和解釋它嗎？”學(xué)生通過對(duì)滑板車現(xiàn)象的分析，得出“物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之所以發(fā)生改變，是因?yàn)槲矬w受到了力的作用”，做到了學(xué)以致用，構(gòu)建了運(yùn)動(dòng)與相互作用的物理觀念。

不是給予專家結(jié)論，而是呈現(xiàn)專家思維。基于新教材的牛頓第一定律的教學(xué)創(chuàng)設(shè)的情境蘊(yùn)含兩個(gè)對(duì)立的觀點(diǎn)，它們使學(xué)生形成認(rèn)知沖突，進(jìn)而展開力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的科學(xué)探究之旅。學(xué)生在這個(gè)過程中親身經(jīng)歷牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證過程，經(jīng)歷與權(quán)威對(duì)話（伽利略批駁亞里士多德錯(cuò)誤的精彩對(duì)話）的科學(xué)思辨過程。這種學(xué)習(xí)經(jīng)歷和體驗(yàn)，有利于學(xué)生科學(xué)推理能力、質(zhì)疑創(chuàng)新素養(yǎng)、科學(xué)論證意識(shí)等科學(xué)思維能力的發(fā)展。

（作者單位：宜昌市教育科學(xué)研究院）

責(zé)任編輯 劉佳