何秀鳳

摘 ? ?要：教學(xué)設(shè)計是否尊重學(xué)生的認知規(guī)律是課堂成敗的關(guān)鍵，而學(xué)生認知的核心是思維邏輯。這要求教師在進行教學(xué)設(shè)計時，要從學(xué)生的邏輯起點出發(fā)，給予學(xué)生邏輯思考的空間，既要引導(dǎo)學(xué)生進行邏輯論證，又要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會邏輯表達。

關(guān)鍵詞：教學(xué)設(shè)計;認知;思維邏輯

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2020）6-0011-3

牛頓第一定律是經(jīng)典物理學(xué)的基石，是初中物理關(guān)于“運動和力”的重要內(nèi)容，也是學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)物理學(xué)的一條基礎(chǔ)性定律。然而，在現(xiàn)實教學(xué)中，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)之后對牛頓第一定律的內(nèi)容并不能真正理解，更不會運用這一定律去解決一些實際問題。究其緣由，其中一個很重要的原因是教師在教學(xué)中沒有尊重學(xué)生在認知過程中的思維邏輯。換句話說，學(xué)生是被動接受知識結(jié)果，而未真正明白其所以然。所以，筆者認為，要讓學(xué)生對牛頓第一定律有真正融會貫通的理解，必須讓學(xué)生以邏輯思維的體驗貫穿始終，這就要求教師對這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計也必須以尊重學(xué)生認知的思維邏輯為前提。

1 ? ?引入——基于學(xué)生已有經(jīng)驗的邏輯起點

設(shè)計策略：拋出討論話題，讓學(xué)生亮出自我觀點。

關(guān)于運動和力，學(xué)生自我感覺并不陌生，他們都或多或少有著一些憑著自己的經(jīng)驗而積累的固有認識，所以，引入時教師可以拋出討論性的話題：（1）生活中我們看到很多物體都在運動，運動的物體是否受到了力的作用？舉例說明;（2）物體要是不受力的作用，會運動嗎？何以見得？對于第一個話題，學(xué)生在討論中能夠一致得出“運動的物體可能受到力的作用，也可能不受力的作用”的結(jié)論。而對于第二個話題，學(xué)生的意見就不太統(tǒng)一，有的說“物體必須受到力才會運動”，有的說“物體不受力還是會運動的”，有的說“物體不受力到底會不會運動不能確定”，有的說“物體不受力應(yīng)該可以運動的，就是不知道會做怎樣的運動”。

用這兩個話題引入，目的就是要讓學(xué)生站在自己的邏輯起點上去思考、去探索。這兩個話題背后的邏輯起點就是運動是物體自身存在的一種狀態(tài)，而力是一個物體和另一個物體發(fā)生聯(lián)系時的相互作用;力的作用效果之一是力可以改變物體的運動狀態(tài);物體受到力時可能在運動也可能不運動，反之，物體不受力時同樣可能運動也可能不運動?；谶@樣的認識，學(xué)生的思維自然而然地朝著一個方向發(fā)展，那就是運動和力之間不可能沒有關(guān)系，運動和力應(yīng)該存在著一定的聯(lián)系。如果力與運動有聯(lián)系，那么力是維持物體運動的還是改變物體運動的？力又是怎樣改變物體運動狀態(tài)的？

2 ? ?問題——始于學(xué)生認知變化的邏輯思考

設(shè)計策略：創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生不斷產(chǎn)生問題。

運動和力究竟有著怎樣的內(nèi)在聯(lián)系，這是一個籠統(tǒng)的宏觀問題，憑借學(xué)生的現(xiàn)有水平是無法直接正確回答的。教學(xué)中需要教師創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生一系列連貫性的具體的小問題，引導(dǎo)學(xué)生的認知朝著正確的方向發(fā)生變化。教師可以創(chuàng)設(shè)分步式的情境加以啟發(fā)：

（1）實驗一：用手推動原本靜止的木塊讓它在水平面上運動。

學(xué)生在觀察中產(chǎn)生問題：木塊為什么會運動？木塊又為什么會靜止下來？

（2）實驗二：用力猛推一下靜止的木塊迅速將手移開，木塊運動一段距離后靜止下來。

學(xué)生思考分析：用力推木塊，使木塊由靜止變運動，是推力改變了木塊的運動狀態(tài);當(dāng)手離開木塊后木塊仍能運動，說明物體的運動不需要由力來維持;最后木塊又慢慢變?yōu)殪o止，是因為木塊受到了水平面對它的摩擦力作用，是摩擦力再次改變了木塊的運動狀態(tài)。

學(xué)生的認知在上述問題情境中不斷發(fā)生變化，他們越來越清晰地認識到：運動和力之間確實存在著一定的聯(lián)系，即力是改變物體運動狀態(tài)的原因。

（3）教師追問：如果水平面對木塊的摩擦力小一點，那它的運動會怎樣？

學(xué)生馬上回答：“那它的運動距離會長一點，停下來會慢一點?！?/p>

至此，在學(xué)生的思維邏輯中，顯然已經(jīng)把頭腦中產(chǎn)生的問題一步步細化，由最初的“運動和力是否有關(guān)系”到“力和物體的運動狀態(tài)之間有一種怎樣的內(nèi)在聯(lián)系”到“力的大小發(fā)生改變導(dǎo)致物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的快慢會怎樣”。

3 ? ?研究——忠于學(xué)生思維發(fā)展的邏輯論證

設(shè)計策略：通過實驗研究，讓學(xué)生自主解決問題。

科學(xué)學(xué)習(xí)的一個重要特征是獲取實證，即像科學(xué)家一樣邊實驗邊研究。本節(jié)課中，當(dāng)學(xué)生的問題越來越明朗化，其思維也一步一步向縱深發(fā)展的時候，教師就得適時引導(dǎo)學(xué)生研究并解決問題，研究需要通過實驗獲取事實證據(jù)，需要依據(jù)實驗結(jié)果進行邏輯論證。當(dāng)然，基于教師的主導(dǎo)作用，教師先得引入小車作為研究對象，并給出相應(yīng)的實驗器材（斜面、小車、長木板、毛巾、棉布等）供學(xué)生選擇。這一研究過程大致可分為四步：

（1）提出問題，建立假設(shè)

問題：如果所受摩擦力不同，小車在水平面上運動距離會一樣嗎？

假設(shè)：如果所受摩擦力不同，小車在水平面上運動距離會不一樣，摩擦力越小，小車在水平面上的運動距離越長。

（2）實驗方案設(shè)計

學(xué)生設(shè)計實驗時，需要教師的適度指導(dǎo)，指點他們圍繞系列問題進行設(shè)計：小車在水平面上運動距離的長短意味著其速度減小得快還是慢？如何給小車提供一個初速度？變量與控制變量是什么？觀察什么？比較什么？記錄什么？

（3）實驗活動實施

觀察從同一斜面同一高度處由靜止開始滑下的小車在不同水平面（木板、毛巾、棉布）上的運動距離的長短，獲取事實并作記錄。

（4）分析與論證

首先，之所以讓小車從同一斜面的同一高度由靜止滑下是為了控制小車在水平面上有同樣的初速度;其次，在長木板上鋪上毛巾和棉布是為了改變摩擦力這個因素;其三，根據(jù)實驗中獲取的“小車在光滑的木板上運動距離最長，在鋪有毛巾的木板上運動距離最短”的事實，說明小車在水平面上受到的摩擦阻力越小，速度減小得越慢，運動時間越長，運動距離也越遠。最后，如果長木板足夠長，且做得非常光滑，小車可能會沿木板一直運動到很遠。

4 ? ?結(jié)論——成于學(xué)生認知完善的邏輯表達

設(shè)計策略：了解科學(xué)史實，讓學(xué)生不斷完善結(jié)論。

牛頓第一定律是科學(xué)家們基于大量的實驗事實并加以合理的邏輯分析和推理而得到的，教學(xué)中光憑學(xué)生設(shè)計的實驗?zāi)M得到結(jié)論，這是很不科學(xué)的，與科學(xué)教學(xué)“要體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)”的要求不符。因此，在學(xué)生自己通過實驗進行研究之后，必須要讓學(xué)生進一步了解在科學(xué)發(fā)展史上這一內(nèi)容的知識演變過程，讓他們真正經(jīng)歷一次“像科學(xué)家一樣思考”的過程，使他們的認知不斷得以完善。同時，教師不斷加以引導(dǎo)，使學(xué)生能以自己的思維邏輯來表達自身的認知結(jié)論。

（1）意大利科學(xué)家伽利略的理想實驗

具有某一速度的小球在光滑斜面向下運動，重力是使它速度增大的原因;具有某一速度的小球在光滑斜面向上運動，重力是使它速度減小的原因;而若具有某一速度的小球在光滑水平面上運動時，重力既不會使它速度增大也不會使它速度減小，又不存在阻力，則小球?qū)⒃诠饣矫嫔弦赃@一速度一直運動下去。

學(xué)生的思維表達是：小球若沿光滑斜面向下運動，是重力使它的運動狀態(tài)不斷改變，因為此時重力是動力，所以速度越來越大;小球若沿光滑斜面向上運動，也是重力使它的運動狀態(tài)不斷改變，因為此時重力是阻力，所以速度越來越小;小球若沿光滑水平面運動，則重力無法改變它的運動狀態(tài)，如果又不存在其他阻力，則小球?qū)⒃诠饣矫嫔弦栽械乃俣纫恢边\動下去。

（2）法國科學(xué)家笛卡爾的研究

進一步發(fā)展了伽利略的思想，得出的結(jié)論是：一個運動的物體如果不受任何力的作用，不僅速度大小不變，它的運動方向也不會改變。

學(xué)生的思維表達是：因為力是改變物體運動狀態(tài)的原因，所以當(dāng)一個運動的物體不受任何力的作用，它原有的運動狀態(tài)不會發(fā)生改變，即速度大小不變，運動方向也不會改變。

（3）英國物理學(xué)家牛頓的研究

牛頓傳承了前人的研究結(jié)論，并在前人的研究基礎(chǔ)上進一步改進實驗，根據(jù)“運動物體受到的阻力越小，速度減小得越慢，運動時間就越長”的實驗事實加以推理，得出結(jié)論：一切物體在沒有受到外力作用時，它們的運動狀態(tài)保持不變，包括保持靜止或保持勻速直線運動狀態(tài)。

學(xué)生的思維表達是：“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”適合于所有物體，如果一個物體原先靜止，在不受任何外力作用時，它的運動狀態(tài)不改變，將永遠靜止下去;如果一個物體原先運動，在不受任何外力作用時，它的運動狀態(tài)也不改變，即以原有的速度大小沿原來的運動方向一直運動下去，而速度大小不變、方向不變的運動只能是勻速直線運動。

至此，學(xué)生真正明白了牛頓第一定律的意義在于：它直接告訴人們的是物體在沒有力作用時將做什么運動——靜止或勻速直線運動;它間接指出了力和運動的關(guān)系——力不是維持物體運動的原因而是改變物體運動狀態(tài)的原因。最終，學(xué)生以自己完善的認知思維對牛頓第一定律作出了簡潔的邏輯表達，那就是：一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持原來的運動狀態(tài)不變。同時，學(xué)生也能清晰地認識到“物體沒有受到外力作用”是一種理想化的條件，現(xiàn)實生活中是不可能的，故而在研究過程中必須以實驗為基礎(chǔ)進行合理推理。由此，他們對于“理想實驗法”這一科學(xué)方法及其對科學(xué)研究的重要性的理解也就水到渠成了。

總之，通過上述教學(xué)設(shè)計，使學(xué)生在學(xué)習(xí)“牛頓第一定律”時凸顯意義和價值，因為他們沒有了那種“為學(xué)定律而學(xué)定律”的茫然與突兀，也不再對“牛頓第一定律”的內(nèi)容感到遙不可及。他們依照自己的思維邏輯，認知一步步向前發(fā)展，而且越來越逼近科學(xué)的本質(zhì)，那就是——牛頓第一定律定性闡述了力是怎樣改變物體的運動的，它首次從本質(zhì)上厘清了運動和力的關(guān)系。當(dāng)然，教師還可以從科學(xué)不斷發(fā)展的角度引導(dǎo)學(xué)生深入思考，學(xué)生不難明白：今后在牛頓第一定律的基礎(chǔ)上，科學(xué)上一定還可以找到定量的方法來進一步研究運動和力的關(guān)系。

（欄目編輯 ? ?趙保鋼）