曹義才

摘 要：教材是“課程標(biāo)準(zhǔn)”目標(biāo)的具體體現(xiàn)，教學(xué)過程是體現(xiàn)課程理念、實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的一種創(chuàng)造過程。本文通過探討不同版本教材中“牛頓第一定律”的編寫思路和課程資源比較分析，基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)理念，提出在教學(xué)中關(guān)注核心素養(yǎng)，重視學(xué)習(xí)體驗(yàn)，追求學(xué)科價(jià)值，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的教學(xué)設(shè)想。

關(guān)鍵詞：教材比較；核心素養(yǎng)；學(xué)習(xí)體驗(yàn)；學(xué)科價(jià)值；教學(xué)設(shè)想

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2016）8-0019-4

物理課程改革進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)代，教育部《關(guān)于全面深化課程改革，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》[1]將核心素養(yǎng)置于深化課程改革、提升國民素養(yǎng)的關(guān)鍵地位，成為引領(lǐng)教育改革的核心理念。本文通過探討不同版本教材中“牛頓第一定律”的編寫思路和教材資源比較分析，基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)理念，對(duì)不同版本教材進(jìn)行比較分析，合理控制教學(xué)內(nèi)容和難度，切實(shí)減輕學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)，大力促進(jìn)學(xué)生有選擇、有個(gè)性的發(fā)展，體現(xiàn)物理學(xué)科的價(jià)值追求。

1 不同版本教材“牛頓第一定律”的編寫思路比較分析

“牛頓第一定律”作為高中物理教學(xué)的重要內(nèi)容，無論是從知識(shí)本身的理解、科學(xué)研究方法的滲透還是科學(xué)精神的體驗(yàn)，都應(yīng)該重視這部分內(nèi)容的教學(xué)。由于不同版本教材的編者對(duì)課標(biāo)的多元理解、教材的編寫方式和課程資源不盡相同，不同版本“牛頓第一定律”的編寫思路的比較分析如表1所示。

1.1 課題引入比較分析

人教版從愛因斯坦的比喻入手，滬科版從俄羅斯宇航員太空生活的感受入手，旨在創(chuàng)設(shè)有意義的問題情境，激發(fā)學(xué)生的興趣，易使學(xué)生感到親切，引起前概念的認(rèn)知沖突。魯科版從跨越時(shí)空的對(duì)話引出話題，重視物理學(xué)史的教育功能；粵教版根據(jù)亞里士多德的觀點(diǎn)提出問題，暴露前概念的錯(cuò)誤，旨在從科學(xué)知識(shí)的邏輯出發(fā)，步步為營，引導(dǎo)學(xué)生思考運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系。

1.2 教材編寫思路比較分析

4種不同版本教材的編寫思路大體相似，按照“牛頓第一定律”的建立歷程編寫教材，具體探索的歷程：提出問題（亞里士多德）—?jiǎng)?chuàng)立方法（伽利略）—完善觀點(diǎn)（笛卡兒）—全面總結(jié)（牛頓）。但各版本教材的側(cè)重點(diǎn)有所不同：人教版重視理想實(shí)驗(yàn)的魅力，重點(diǎn)介紹了物理學(xué)中的“福爾摩斯”——伽利略創(chuàng)造了有效的“偵查”方法，側(cè)重科學(xué)方法的滲透；滬科版重視討論與思考伽利略在理想實(shí)驗(yàn)中的推論和原因，側(cè)重問題的發(fā)現(xiàn)和提出；魯科版重視實(shí)驗(yàn)探究，側(cè)重實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)；粵教版?zhèn)戎亍芭ｎD第一定律”的意義建構(gòu)和應(yīng)用探索。

1.3 教材資源比較分析

4種版本教材資源包含圖片資源、文字拓展資源和實(shí)驗(yàn)與拓展資源等3種形式。人教版教材的圖片資源有現(xiàn)代人做伽利略實(shí)驗(yàn)的頻閃照片和冰壺運(yùn)動(dòng)，文字拓展資源有慣性和非慣性參考系的科學(xué)漫步，質(zhì)量概念進(jìn)階的補(bǔ)充說明；滬科版教材的圖片資源有空間站里漂浮在空中的物品、伽利略的對(duì)接斜面實(shí)驗(yàn)和比較物體慣性的一些素材等圖片，文字拓展資源有車上的小球（慣性系和非慣性系）、STS中的安全氣囊和模擬實(shí)驗(yàn)、伽利略等名家名言；魯科版教材的迷你實(shí)驗(yàn)室欄目，設(shè)置了3個(gè)實(shí)驗(yàn)資源：利用桌面觀察書的運(yùn)動(dòng)、利用氣墊導(dǎo)軌觀察滑塊的運(yùn)動(dòng)情況和豎直平面內(nèi)比較兩次拉斷細(xì)繩實(shí)驗(yàn)，圖片資源有乒乓球運(yùn)動(dòng)的圖片，文字資源（信息窗）有太空中飛行的飛機(jī)；粵教版教材的圖片資源有伽利略理想實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)與拓展資源有閱讀“伽利略針和單擺實(shí)驗(yàn)”。

4種版本教材中，人教版和滬科版均有慣性系和非慣性系的文字拓展資源，重視優(yōu)秀學(xué)生的發(fā)展要求。人教版中的質(zhì)量概念進(jìn)階的文字說明，重視概念規(guī)律的進(jìn)階學(xué)習(xí)。滬科版教材中伽利略等名家名言，重視物理學(xué)史的客觀評(píng)價(jià)。魯科版教材的實(shí)驗(yàn)資源非常豐富，通過迷你實(shí)驗(yàn)室欄目，重視真實(shí)的實(shí)踐情境和學(xué)生的直觀體驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解。

2 基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的“牛頓第一定律”教學(xué)設(shè)想

2.1 以亞里士多德的觀點(diǎn)為切入點(diǎn)，體驗(yàn)思維的分析過程

本節(jié)課以亞里士多德觀點(diǎn)的討論作為切入點(diǎn)，尋找學(xué)生思維過程中的原始問題，以錯(cuò)防錯(cuò)的思維設(shè)計(jì)思路，讓學(xué)生充分體驗(yàn)思維分析過程，暴露前概念，體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的思維過程，如圖1所示。

如圖1可知：靜止的物體不推就不動(dòng)（過程①），只有推才能動(dòng)（過程②），得出力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因，與亞里士多德的觀點(diǎn)一致；然而，運(yùn)動(dòng)的物體不推最后也會(huì)停下不動(dòng)（過程③），可以得出運(yùn)動(dòng)需要力來維持的結(jié)論。被推動(dòng)的物體若不再推它，物體還在運(yùn)動(dòng)（過程④），對(duì)亞里士多德的觀點(diǎn)產(chǎn)生懷疑。

被推動(dòng)的物體若不再推它還在運(yùn)動(dòng)，但速度在逐漸減小，最終停止不動(dòng)，猜想可能的原因是受到阻力的作用，那么，如果物體沒有阻力應(yīng)該還會(huì)保持運(yùn)動(dòng)。只有將學(xué)生置于生態(tài)化的問題情境中，才能有效地破除前概念[2]。通過這樣“欲擒故縱”的思維過程分析，初步建立科學(xué)概念。

2.2 以伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)為基本點(diǎn)，體驗(yàn)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法

培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)是科學(xué)教育的一個(gè)重要目標(biāo)，對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解是科學(xué)素養(yǎng)的核心部分[3]?；诳茖W(xué)本質(zhì)理解的教學(xué)有助于學(xué)生理解科學(xué)內(nèi)容。以伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)為基本點(diǎn)的教學(xué)，就是為了揭示亞里士多德研究方法的不足，突出伽利略“可靠事實(shí)+邏輯推理”的研究方法。因此，對(duì)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)思想進(jìn)行追根溯源，讓學(xué)生充分體驗(yàn)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法非常必要，有助于學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。

為了更清晰地展示伽利略的研究方法， 伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)如下：

①兩個(gè)連接的光滑斜面，使靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)斜面。

現(xiàn)象（事實(shí)）：如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙结尫艜r(shí)的相同高度。

學(xué)生思考：伽利略是依據(jù)什么認(rèn)為小球下滑后會(huì)滾上另一個(gè)斜面？

②減小第二個(gè)斜面的角度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟①。

現(xiàn)象（事實(shí)）：如果沒有摩擦，小球?qū)L到原來的高度。

學(xué)生思考：伽利略是依據(jù)什么認(rèn)為小球可以滾到原來的高度？

③繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角， 最后使它處于水平位置。

邏輯推理：小球追求到達(dá)原來的高度，將沿水平面永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。

學(xué)生思考：理想斜面中“理想”的含義是什么？理想斜面實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裢ㄟ^實(shí)踐來檢驗(yàn)？

以伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)為依托，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)會(huì)像伽利略那樣把事實(shí)現(xiàn)象與邏輯推理相結(jié)合的研究方法，從中體驗(yàn)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。

2.3 以物理學(xué)史為生長點(diǎn)，體驗(yàn)定律建立過程的繼承與創(chuàng)新

在“牛頓第一定律”的教學(xué)中，按照定律的建立歷程進(jìn)行展示是教學(xué)的主線。首先，是客觀全面地評(píng)價(jià)亞里士多德的觀點(diǎn)，亞里士多德能發(fā)現(xiàn)問題并且提出觀點(diǎn)，這點(diǎn)難能可貴，只可惜研究方法不夠科學(xué)，導(dǎo)致亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，說明科學(xué)研究方法的重要性；其次，對(duì)伽利略、笛卡兒、牛頓等物理學(xué)家的具體貢獻(xiàn)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，展示物理規(guī)律發(fā)展的繼承與創(chuàng)新歷程。伽利略對(duì)亞里士多德的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑，并且創(chuàng)立了理想實(shí)驗(yàn)法，以可靠的事實(shí)為基礎(chǔ)，突出主要因素，忽略次要因素，通過抽象思維深刻揭示自然規(guī)律，這種科學(xué)的研究方法是伽利略研究成果的重要工具，對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的研究也會(huì)產(chǎn)生積極影響。笛卡爾補(bǔ)充完善伽利略的觀點(diǎn)，牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行高度概括和提升，提出了“牛頓第一定律”。

批判與質(zhì)疑是打開科學(xué)大門的鑰匙，物理學(xué)史是一個(gè)不斷地“破”與“立”的過程，正是后人對(duì)前人研究成果的不斷修正，物理學(xué)才會(huì)不斷進(jìn)步。在本節(jié)課教學(xué)中，以物理學(xué)史為生長點(diǎn)，全面客觀地評(píng)價(jià)，教師要善加引導(dǎo)，讓學(xué)生體驗(yàn)“牛頓第一定律”建立過程的繼承與創(chuàng)新[4]。

高中物理新課程強(qiáng)調(diào)知識(shí)的構(gòu)建過程，注重物理學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。為了更好地滿足學(xué)生的需求，我們有必要以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，重視學(xué)習(xí)體驗(yàn)，重視不同版本教材的編寫意圖和課程資源的比較分析，共享教學(xué)智慧，從中獲得啟發(fā)，不斷追求物理學(xué)科的教學(xué)價(jià)值，提高教學(xué)的有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s7054/201404/xxgk_

167226.html

[2]陸星琳，邢紅軍，張婷玉.高中“牛頓第一定律”的高端備課[J].物理教師，2014，35（3）：12—14.

[3]教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民教育出版社，2012.

[4]何賽君.牛頓第一定律教學(xué)的四點(diǎn)突破[J].物理通報(bào)，2011（6）：27—29.