《牛頓第一定律》的教學策略與思考

1、牛頓第一定律的教學策略與思考【摘 要】改進牛頓第一定律的教學，理應(yīng)了解學生頭腦中對力和運動的關(guān)系的認知情況、認知特點。站在學生的位置思考物理教學的問題，結(jié)合學生的生活案例，多利用信息技術(shù)的手段，貫穿物理學史的學習，對學生實行情感價值觀教育，通過實驗的過程和科學的推理，讓學生體會物理模型的建立，發(fā)散性的提問技巧，讓學生動手、動口、動腦學物理，不要僅僅看物理、聽物理。這個學期上了一次小范圍的公開課，我選擇了牛頓第一定律這個節(jié)課。作為一節(jié)隨堂課，我把本節(jié)內(nèi)容和練習劃分成了兩個課時。課后，和我校同行以及專家劉老師實行了深入的交流。回想這么多年的教學，這樣一節(jié)內(nèi)容該如何教學呢？下面是一點體會及思考。一、

2、牛頓第一定律在教材中的位置及教學安排牛頓第一定律位于初中物理第八章第一節(jié)力和運動的開始位置，暗示著它在力學中的基石位置。本節(jié)內(nèi)容看起來簡單，其實蘊藏著很深的思想。牛頓第一定律第一次揭示了物質(zhì)運動和力之間的關(guān)系，涉及到兩個重要的物理基本概念：力和慣性。同時強調(diào)了物理思想、物理方法的滲透，結(jié)合伽利略對運動的研究科學思想方法和思維品質(zhì)，是培養(yǎng)學生情感價值觀的好素材。這節(jié)內(nèi)容的安排非常清晰，分為兩部分。第一部分是歷史回顧，從亞里士多德的錯誤理解，談到伽利略的質(zhì)疑，又深入到伽利略和笛卡爾的分析之中，并重點介紹了牛頓的補充和總結(jié)。充分再現(xiàn)了牛頓第一定律建立的歷史過程，反映了人們理解世界，探索真理的艱難，突

3、出了理想實驗的思維方法。第二部分是牛頓第一定律的內(nèi)容及分析。從教材上看，本節(jié)課有兩個知識點：一個定律-牛頓第一定律，一個概念-慣性；同時滲透了重要的方法-控制變量法以及理想實驗。上述知識點，要求學生準確掌握，并能應(yīng)用其解決實際問題，領(lǐng)悟科學思維方法，體會實驗是物理乃至自然科學的基礎(chǔ)。 二、學生對牛頓第一定律的學前體驗以及知識儲備認知心理學的理論告訴我們，學生學習物理概念、規(guī)律時所形成的錯誤觀點，常常是因為其頭腦中的前科學概念的影響。所謂前科學概念，是指學生在學習物理課程以前的實際生活中，對各種物理現(xiàn)象和過程在頭腦中反復(fù)建構(gòu)所形成的系統(tǒng)的但并非科學的觀點。牛頓第一定律也是如此。在物理教學中，那種

4、認為只需要“正面”傳授知識，學生就能接受，如果他們?nèi)圆焕斫?，能夠多講幾遍就能達到理解的目的的想法，從實踐證明來看是過于天真、簡單了。因為在有些學生的經(jīng)驗中，早已有了與亞里士多德“力是維持物體運動原因”的理論類似的觀點。這樣，當他們學習了牛頓第一定律之后，就可能把定律整理歸納入到自己原有的認知結(jié)構(gòu)中。牛頓第一定律實際上成了“力是維持物體運動原因” 的代名詞。讓他們解釋用手推車、用腳踢球等一些不易暴露錯誤觀點、錯誤理解的生活實例時，他們也能解釋得頭頭是道。但當他們在解釋在勻速直線運動的車上用手拋鑰匙、飛機扔炸彈的例子時，他們卻又使用亞里士多德的理論去解釋，其錯誤觀點就暴露出來了，理解上的不準確就顯

5、露無疑了。這正是牛頓第一定律教學效果不好的癥結(jié)之所在。按照皮亞杰的理論，學生理解什么和如何行動，主要決定于他們所具有的認知思維模式，而不完全取決于教師所講述的內(nèi)容。他們按照自己已有的圖式吸收和排斥信息。在有錯誤理解存有的情形下，就會在頭腦中形成和準確信息極不相同的東西。國內(nèi)外物理教育界近年來的一些研究表明：一旦學生對某些物理現(xiàn)象形成了前科學概念，要想加以轉(zhuǎn)變是極其困難的。尤其那些在人類科學理解史上經(jīng)歷了曲折歷程的前科學概念，比如牛頓第一定律，也是如此。三、本節(jié)課的三維目標要求傳統(tǒng)的物理課堂教學大多是以實現(xiàn)“知識與技能”的教學為主要目的的，其他兩個維度則處于次要地位，有時可能根本沒有涉及。新課標

6、要求的教學過程中，知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀這三個維度中的任何一個都不能完全獨立于其他維度而單獨成立，它們應(yīng)該是以一個有機整體的形式滲透到每一個具體的教學環(huán)節(jié)中。所以，如何在課堂教學過程中實現(xiàn)三者的有機融合，不但是這個節(jié)課的問題，而是成為當前課堂教學需要重點注重和解決的主要問題。牛頓第一定律三維教學目標的確定： 1、知識與技能 （）掌握牛頓第一定律，知道牛頓第一定律的建立過程，準確理解力和運動的關(guān)系。 （）明確慣性的概念，能準確解釋慣性現(xiàn)象。2、過程與方法 （）經(jīng)歷“牛頓第一定律”的建立過程。 （）體會科學探究的一般方法。 （）知道理想實驗是科學研究的重要方法。3、情感態(tài)度與價值

7、觀 （）讓學生以牛頓第一定律的建立過程為載體，學習科學家追求真理、勇于探索的精神。 （）讓學生意識到人類對客觀事物的準確理解需要經(jīng)過由表及里，由片面到全面的長期過程。本節(jié)內(nèi)容屬于概念性、物理學史類型的知識。教學重點：1伽利略理想實驗及其意義2對牛頓第一定律的理解和掌握。教學難點： 對慣性的理解是本節(jié)難點。四、教學實施策略及思考改進牛頓第一定律的教學，應(yīng)當了解學生頭腦中對力和運動的關(guān)系的認知情況、認知特點。學生頭腦中的對力和運動的關(guān)系的認知前科學概念是自發(fā)形成的。在教學中，我們常常誤認為學生在學習物理之前其頭腦如同一張“白紙”，教師可以在上面任意涂畫，事實并非如此。學生在長期的生活實踐當中，逐漸

8、形成了自己對客觀世界物質(zhì)運動規(guī)律的看法。他們幾乎每天都會看到物體在力的作用下運動，而在力停止作用時物體靜止，于是主觀地判斷：有力，則物體運動；無力，則物體靜止。這正是亞里士多德“力是維持物體運動原因”的理論。由于學生頭腦中前科學概念都在潛移默化中形成的，所以它以潛在的形式存在。學生自己并沒有意識到它的存在，因為學生并沒有有意識地思考并形成“力是維持物體運動原因”的概念。平時并不表現(xiàn)出來，但往往在學生運用物理概念解決問題時表現(xiàn)出來。許多初中物理教師頭腦中一樣也存在著牛頓第一定律的前科學概念，然而我們自己卻并不知道。那么，在牛頓第一定律的教學中，作為教師，我們有哪些方法或者說策略呢？1、站在學生的

9、位置思考物理教學的問題初中學生已經(jīng)有一定的辯別能力，對常見的一些物理現(xiàn)象，物理知識如果簡單重復(fù)，則學生對此不太關(guān)注、不感興趣。而且，牛頓第一定律前科學概念是學生頭腦中早已形成的概念，且長期的日常生活經(jīng)驗與觀察又加強了這些概念。因此，學生頭腦中的牛頓第一定律的前科學慨念是非常頑固的。因此，一開始就要以各種方式激發(fā)其注意力，設(shè)置“物理問題情景”，引發(fā)學生“思維沖突”，設(shè)法采用各種實驗，讓學生認識到“牛頓第一定律”得來的不易，對比兩種認識的根本區(qū)別，培養(yǎng)總結(jié)物理規(guī)律的方法，用大量的、常見的生活物理現(xiàn)象糾正前科學的錯誤認識。物理教學立足于學生的認識的主動建構(gòu)，立足于學生人的發(fā)展，注重學生學習方式的轉(zhuǎn)變

10、。學習不僅僅是知識的記憶、重現(xiàn)，不是復(fù)制知識的過程。而是在已有知識的基礎(chǔ)上，自主進行知識建構(gòu)，體驗和感悟科學方法。因此，在教學中，教師要注意從初中學生的知識儲備，理解能力出發(fā)，關(guān)注學生的前科學知識與牛頓第一定律相互沖突的部分。引導學生正確的認識，充分的理解，形成運用的能力。2、結(jié)合學生的生活案例，多利用信息技術(shù)的手段物理學是一門非常有趣又有用的自然科學，它研究的內(nèi)容十分廣泛。在生活中，在我們的身邊，有許許多多的物理現(xiàn)象。例如：飛機為什么能在天空飛行？電動機為什么能轉(zhuǎn)動？用望遠鏡為什么能看得更遠？拔河比賽只是比力氣嗎？ 這些問題從學生的生活中來，學生會有強烈的好奇心，自然就會專心致志的尋求問題的

11、根源，充滿對物理的無限遐想。物理世界神奇萬分，從生活中發(fā)現(xiàn)問題，認真傾聽物理的聲音，熱愛物理，會把在生活的過程中學到知識，將知識運用到生活中去。當學生掌握了必要的物理知識，不僅能解釋這些現(xiàn)象，也能利用它們?yōu)槲覀冏约悍?wù)，學生就會感興趣、愿意去尋找、愿意去探索。信息化是當今世界經(jīng)濟和社會發(fā)展的大趨勢，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)為核心的信息技術(shù)已成為拓展人類能力的創(chuàng)造性工具。 “信息技術(shù)與課程整合”的教學模式將成為我國面向21世紀學校教育教學改革的新視點。信息技術(shù)對于中學物理三維課程目標的實現(xiàn)起到了很重要的作用。多媒體模擬可以再現(xiàn)一般教學條件下難以觀察的物理現(xiàn)象，比如這節(jié)課牛頓第一定律中伽利略的理想斜

12、面實驗。模擬仿真可以提供理想化的物理探究場所和實驗環(huán)境，能夠部分解決體驗物理過程要求的“現(xiàn)場性”和“時間性”所帶來的矛盾。信息技術(shù)使課堂容量的廣度和深度都前所未有的擴大，給學生帶來巨大的刺激，運用得當將可以給教和學以如虎添翼的感覺。3、貫穿物理學史的學習，對學生進行情感價值觀教育在培養(yǎng)學生高尚情感、進取的人生態(tài)度、樹立正確的價值觀方面物理學史的教學具有不可替代的作用。運用物理學史培養(yǎng)學生情感態(tài)度、價值觀是一種可行的途徑。物理學史記載了大量科學探索、科學研究的精彩事例，這些生動鮮活的事例，能夠表現(xiàn)著名科學所具有的科學態(tài)度和精神的故事是進行情感、態(tài)度與價值觀教育良好素材，比如這節(jié)課牛頓第一定律中提

13、到的亞里多德的觀點伽利略的研究笛卡爾的補充牛頓的總結(jié)等。讓學生經(jīng)歷探究的過程，將科學探究與物理知識有機地結(jié)合起來，促進學生的全面發(fā)展。所以我上第一課時時把重點放在了歷史的回顧這一部分，就有這方面的想法。創(chuàng)設(shè)具體環(huán)境，先了解歷史上人們對力與運動的關(guān)系探索過程中，各位科學家的認識的遞進過程。然后，師生模擬當時的情景，突出亞里士多德與伽利略的觀點矛盾，使學生加深印象。滲透物理思想、物理方法，在這一節(jié)課中，讓學生自己解釋物體停下來的原因，是由于摩擦力的緣故。同時組織學生分組討論，相互協(xié)助共同完成實驗，體會伽利略理想實驗的猜測依據(jù)、設(shè)計思路、推斷結(jié)論的思維過程，使學生領(lǐng)悟理想實驗在物理學發(fā)展中的重要地位

14、和作用。體現(xiàn)學生合作學習與自主學習的思想，體現(xiàn)物理學以實驗為基礎(chǔ)的思想，發(fā)揮實驗的教育功能，把實驗和探究結(jié)合起來，促進學生間的協(xié)作學習，培養(yǎng)學生嘗試利用實驗和已知規(guī)律探求新知識和解決實際問題的意識和能力。在物理教學中引導學生體會科學發(fā)展的軌跡，科學的發(fā)現(xiàn)都有其深刻的社會背景和科學背景。同時，通過了解科學家自身的創(chuàng)造性思維品質(zhì)和敢于質(zhì)疑、堅持真理的獻身精神，培養(yǎng)學生情感價值觀。4、通過實驗的過程和科學的推理，讓學生體會物理模型的建立物理考題都有確定的研究對象，稱之為“物理模型”，確立研究對象的過程就叫“建?！?。模型化階段是物理問題解決過程中最重要的一步，模型化正確與否或合理與否，直接關(guān)系到物理問

15、題解決的質(zhì)量。培養(yǎng)模型化能力，即是在問題解決過程中依據(jù)物理情景的描述，正確選擇研究對象，抽象研究對象的物理結(jié)構(gòu)，抽象研究對象的過程模式。在進行物理研究的時候，很多情況是比較復(fù)雜的。象這一節(jié)課的問題，科學家把實際情況轉(zhuǎn)化成一定的物理情境，舍棄多余的枝節(jié)，抓住問題的重點，以便用最簡單的方法解決問題。5、發(fā)散性的提問技巧問題對思維的啟動、促進、深化起著重要的作用。同一問題，可以不同側(cè)面、不同角度、不同方式提出。教師通過開放式提問，可以讓學生從多個不同的角度思考問題，有助于提高學生發(fā)散性思維的水平。在向?qū)W生提問的過程中，盡量避免“是不是”、“對不對”的提問，這樣提問對學生的思維作用不大，盡量少用“為什

16、么”的提問，這樣提問雖然對學生的思維有一定的作用但容易形成注重唯一的正確答案，不利于培養(yǎng)學生的發(fā)散思維；應(yīng)積極采用“有哪些觀點”、“有什么不同的看法”的提問，來訓練學生的發(fā)散思維。 例如在本節(jié)課中，當學生完成利用慣性將錘頭與手柄套緊的實驗，并說明其原理后，老師就不要簡單問“對不對”，然后就此結(jié)束。而是接著提問學生“想一想，還有什么其他辦法？”這樣一問頓時激發(fā)了學生的思維，有的學生說可拿其它鐵錘來錘緊；可用錘頭撞擊地面或墻面；還有的說可在松動的錘頭與手柄的間隙里打入釘子或木條等等。老師首先肯定同學們能積極動腦，多想辦法解決問題非常好，接著引導學生分析這些方法與利用慣性的方法的優(yōu)劣，從而加深了學生

17、對運用慣性解決實際問題的認識。 發(fā)散性的提問通常用“除此以外，還有哪些？”的方式提問。通過積極采用發(fā)散思維提問，有利于學生掌握所學知識，對激起學生改變思考方向的焦點，既是突破難點的關(guān)鍵，又是學生憑借已有知識和生活經(jīng)驗易發(fā)散出去的爆發(fā)點。經(jīng)常這樣發(fā)散性地提問促使性多角度地思考，久而久之，就會使學生逐步養(yǎng)成思維發(fā)散的習慣。6、讓學生動手、動口、動腦學物理，不要只是看物理、聽物理在初中物理教學中總是強調(diào)以實驗為基礎(chǔ)，通過動手、動口、動腦學物理的手段，達到既能學會物理知識，又能提高自身能力的目的。初中學生，年齡的原因，不可能大部分、長時間專注于象牛頓第一定律這樣理論性太強的學習。只靠老師講，學生聽、看來學習，他們的注意力不可能不分散。學生不會重視，課堂乏味，效果不佳。通過學生動手親身參與，動口互相辯論，動腦思考提出質(zhì)疑，爭相發(fā)問，積極參與課堂，調(diào)動了學生的探究意識，同時訓練了學生的口頭表達能力，效果非常好。物理學是一曲“理性的