楊凌霄

貴州省黔西南州興義一中，貴州 黔西南 562400

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》將學生核心素養(yǎng)具體體現在物理學科中，包含了“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面。筆者提出了“簡明悟理”（簡稱“簡悟”）教育思想，用認知過程的“簡”帶來學生認知結果的“悟”。在“簡明悟理”教育思想的基礎上，提出了“簡明悟理”的教學方法，通過“四悟”發(fā)展學生的物理學科核心素養(yǎng)：悟出物體的道理，所謂收獲知識，即掌握物理概念、原理、規(guī)律等，體現了高中物理學科核心素養(yǎng)的要求之“物理觀念”；悟出思維的道理，所謂提煉思想，即提煉學科思想、思維方法等，體現了高中物理學科核心素養(yǎng)的要求之“科學思維”；悟出研究的道理，即掌握研究、探究方法等，體現了高中物理學科核心素養(yǎng)的要求之“科學探究”；悟出人生的道理，所謂感悟大道，即領悟道德、道義、品質、精神等，體現了“科學態(tài)度與責任”的學科核心素養(yǎng)。

在物理教學中，不論你用了什么方法，經歷什么過程，最終的目標是要讓學生“悟理”，即悟出物體的道理、悟出思維的道理、悟出研究的道理、悟出人生的道理。怎樣在課堂教學中演繹出“四悟”，以培育學生的學科核心素養(yǎng)呢？現以高一物理必修1“牛頓第一定律”為例進行論述。

1 教學設計中“悟理”

【課 題】牛頓第一定律

【教學內容分析】

牛頓運動定律是經典力學的基本定律，構成了經典力學的核心。牛頓第一定律又是牛頓運動定律的基石，力學的第一原理。它改正了亞里士多德長達兩千多年的錯誤，改變了人類的世界觀和自然觀，同時也是正確理解和掌握牛頓第二定律、牛頓第三定律乃至整個動力學知識的基礎和關鍵。牛頓第一定律深刻揭示了運動和力的關系：力不是維持速度的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。與此同時，它本身還包含著力、慣性等這些物理學典型的科學概念，成為物理學理論的支柱和基石。

伽利略對力與運動關系的研究蘊含重要的科學方法，教材中對伽利略的“理想實驗”，敘述清楚明了，學生能自學得懂，所以不作為課堂學習的重點，讓學生課前學習，要求知道理想實驗的實驗基礎、推理過程和對推斷結果的分析。

【學生分析】

本節(jié)內容在初中階段學生的認識只是停留在認識的層次上，如知道亞里士多德的觀點是錯的，通過實驗得出了牛頓第一定律。在高中階段的學習中，除了要保持新鮮感，還需提升思維層次，注意知識的深究和科學的研究方法、科學態(tài)度責任的教育，讓學生對牛頓第一定律及慣性有更深入的理解。應該發(fā)現學生在理解上存在的問題、深化對牛頓第一定律的理解，糾正一些片面、不恰當的認識，進一步深化和提高對相關問題的認識，進一步培養(yǎng)和激發(fā)學生學習物理知識的興趣。如教學時注重圍繞定律的產生過程，挖掘物理思想和思維方法，將物理學史中關于定律產生過程的幾個關鍵方面展示給學生，讓學生作為相應歷史時期的“探究者”參與討論。

【教學目標】

（一）物理觀念

體驗牛頓第一定律得出的歷史進程，建構物體不受力時的物理圖景，能準確表述牛頓第一定律，并能對定律有較為深入地理解，掌握慣性概念和慣性大小的量度。

（二）科學思維

體會由易到難、理想化、靜者恒靜、動者恒動的學科思想、思維方法，形成結論，使課堂插上思想的翅膀。

（三）科學探究

親歷科學探究過程，提煉研究方法。

（四）科學態(tài)度與責任

1.體會物理學家自身的創(chuàng)造思維品質和堅持真理、不迷信權威的科學態(tài)度及獻身精神。

2.經過由表及里，由片面到全面，由易到難的長時間的認識過程，養(yǎng)成科學的態(tài)度，獲得科學的方法。

3.了解到物理學中所體現出來的簡潔之美。

【重難點】

重點：正確理解牛頓第一定律，感悟出由易到難、理想化、靜者恒靜、動者恒動的學科思想、思維方法、研究方法。

難點：力不是維持速度的原因，而是改變速度的原因。

【教學用具】

多媒體，教育云平臺，兩個乒乓球（一個空，一個注滿水），氣墊導軌和兩個滑塊，衛(wèi)生紙盒，卷筒衛(wèi)生紙，兩個紙杯，桔子。

【教學過程】

（一）引入新課

1.在鐵架臺上掛兩個乒乓球，一個注滿水，一個空的。讓一個學生同時吹乒乓球，鼓勵他將乒乓球吹的幅度越大越好。

教師:為什么同樣施加了力，但兩個乒乓球的運動狀態(tài)卻不同呢？力和運動到底是什么關系呢？我們帶著這個問題進入學習。

2.思維體操。

做“單手撕紙”的小游戲：將衛(wèi)生紙裝入衛(wèi)生紙盒，要求學生單手撕下一部分紙來，比較誰的辦法最快、最容易。

師：什么原因？帶著這個問題進入今天的學習。

3.回顧知識。

師：回憶高一必修1的前三章內容。

生：……

師：前兩章學習的都是“運動”，第三章學習的是“相互作用”，接下來將學習“力和運動之間的關系”，即第四章“牛頓運動定律”。

師：前兩章我們是在“判天地之美”，接下來我們要做的就是“析萬物之理”，這就叫“判天地之美，析萬物之理”。

（二）新課教學

1.討論：思考幾個問題。

（1）研究一個物體的運動與力的關系簡單，還是研究多個物體的運動與力的關系簡單？

（2）確定研究對象之后，研究對象是受力情況下的運動簡單，還是不受力情況下的運動簡單？

（3）按照由簡單到復雜的順序排列：兩個物體之間相互作用；一個物體受力運動；一個物體不受力運動。

請一個學生利用氣墊導軌及兩個滑塊做演示實驗，同時通過教育云平臺將實驗過程投影到屏幕上，讓學生通過實驗現象討論出結果：

按照從易到難排列：一個物體不受力—一個物體受力—兩個物體相互作用。

師：一個物體不受力就是牛頓第一定律研究的內容，一個物體受力就是牛頓第二定律研究的內容，兩個物體之間相互作用就是牛頓第三定律研究的內容。它們內在的邏輯關系是從易到難，所以這章我們就按照這個順序來學習。

2.牛頓第一定律推理。

師：將自己當作研究對象并簡化成一個質點，想象如果不受力會怎樣？

通過學生互動總結出：物體不受力的時候保持原來的運動狀態(tài)不改變，當物體受力以后會改變原來的運動狀態(tài)，即靜者恒靜，動者恒動。通過神州7號航天員出艙的視頻和氣墊導軌實驗進一步鞏固這八個字。

3.歷史的回顧。

師：科學家介紹，亞里士多德—伽利略—笛卡兒—牛頓。

亞里士多德由經驗得出：必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就要靜止下來。即力是維持物體運動的原因。

伽利略由理想斜面實驗外推得出：物體一旦具有某一速度，沒有外界作用物體會以某一速度一直運動下去。運動的物體之所以停下，是物體受到摩擦阻力之緣故。即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。

笛卡兒補充和完善：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向。

牛頓在《自然哲學的數學原理》中提出有關運動的三條定律。

牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。

這就是后人所說的牛頓第一定律。

師：理解牛頓第一定律。

①一切物體——無一例外，普適；

②總——反映物體本身的固有屬性；

③或——指出了靜止與勻速直線運動的等同性，它們都是物體不受外力時的運動狀態(tài)；

④物體具有保持原來運動狀態(tài)的性質，直到有外力改變它（具有慣性）；

⑤揭示了運動和力的定性關系：力不是維持速度的原因，而是改變速度的原因。

4.慣性。

師：什么是“慣性”？

生：保持原有運動狀態(tài)的性質。

師：一切物體不管是否受力，也不管怎樣運動，都具有慣性，慣性是物體的固有屬性。

讓學生用紙杯和桔子做游戲總結出：物體質量是物體慣性大小的唯一量度，質量越大，慣性越大。物體慣性大小與物體運動狀態(tài)無關。

讓學生解釋慣性現象（解釋單手撕紙及吹乒乓球現象），總結解釋慣性現象的邏輯關系：原來物體處于什么狀態(tài)—現在發(fā)生了什么樣的改變—由于慣性又怎樣了。

拓展：

“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”“質量是慣性大小的唯一量度”。這兩個結論，我們的祖先在兩千多年前就提出了。如《墨經》中給力下的定義：“力，形之所以奮也”，形——物體，奮——由靜到動、動而愈快、由動到靜等，即運動狀態(tài)的改變。整文的意思為“力是使物體運動狀態(tài)改變的原因”；東漢王充所著《論衡》中提出：“車行于陸，船行于溝，其滿而重者行遲，空而輕者行疾”。

（三）課堂小結

師生：歸根到底就八個字“靜者恒靜，動者恒動”。

（四）布置作業(yè)

1.認真閱讀“科學漫步”，思考：以加速或減速運動的車廂為參考系，牛頓第一定律是否成立？

2.“道路交通安全法”為什么要規(guī)定“在小型車輛前排乘坐的乘客必須系好安全帶”？將“開車請系好安全帶”嚴肅告知家長。完成對應的練習。

3.同學們試著自己學做蛋炒飯時，你兩手分別拿著一只雞蛋，用右手的雞蛋去碰靜止在你左手中的雞蛋，結果將會如何？如果只破了一只雞蛋，你認為先破的蛋是左手的還是右手的？回去試試，給家人炒一個蛋炒飯表達你對家人的關愛。

2 案例評析中“悟理”

本節(jié)課的目標是演繹“簡明悟理”教學法中培育和發(fā)展學生物理學科核心素養(yǎng)的具體方法，讓學生的核心素養(yǎng)在物理學科中落地生根，使物理學科的核心素養(yǎng)從抽象的概念變得簡明扼要，看得見、摸得著、可操作。重點目標是演繹出“簡明悟理”教育思想的核心“四悟”：悟出物體的道理，悟出思維的道理，悟出研究的道理，悟出人生的道理。下面就針對這“四悟”談談在這節(jié)課是怎樣“悟理”的。

2.1 悟出物體的道理

本節(jié)課緊緊圍繞核心知識，讓學生“體驗牛頓第一定律得出的歷史進程，能準確表述牛頓第一定律，并能對定律有較為深入的理解，理解慣性的概念，知道質量是慣性大小的量度，并能用慣性知識解釋自然現象和解決實際問題”，教學中學生能夠建構起“不受力”的物理圖景，教師能適時抓住學生的生成性知識進行拓展，讓學生體驗到成功的樂趣，從而使運動與相互作用觀念在學生頭腦中得到提煉與升華。

2.2 悟出思維的道理

本節(jié)課設置的重點是“上一堂有思想的物理課，使課堂插上思想的翅膀”，所以設計時強調了“牛頓第一定律”的研究過程，貫穿了由易到難思想、理想化思想、靜者恒靜、動者恒動的學科思想、思維方法。讓學生形成科學思維習慣、領悟學科思想、體會思維過程，讓學生從現實到理想，插上想象的翅膀，經歷了從感性—理性—總結—理解的過程。

2.3 悟出研究的道理

人類認識“運動和力的關系”經歷了“事實—推論—推論—推論”的探索過程?！芭ｎD第一定律”的研究過程中就貫穿了由易到難、理想化的研究方法。所做的吹乒乓球、單手撕紙、氣墊導軌、紙杯裝桔子等一系列實驗探究，懸疑后解惑，經過由表及里、由片面到全面、由易到難的長時間的認識過程，使學生親歷科學探究過程，獲得科學研究方法，養(yǎng)成科學的態(tài)度。

2.4 悟出人生的道理

牛頓第一定律推理過程中的悟：在牛頓第一定律推理過程中假想了一個情境，將自己當作研究對象并簡化成一個質點，想象如果不受力會怎樣？通過學生互動總結出“物體不受力的時候保持原來的運動狀態(tài)不改變，當物體受力以后會改變原來的運動狀態(tài)，即靜者恒靜，動者恒動”。通過視頻和實驗進一步鞏固這八個字。此處的悟，讓學生從現實到理想，插上想象的翅膀，體味從生活走向物理；再從理想到現實，體現從物理走向生活。

歷史回顧中的悟：歷史的回顧中，每位科學家的PPT上，除了有相關內容外，還有這位科學家的名言。此處的悟，讓學生體會物理學家自身的創(chuàng)造思維品質和堅持真理、不迷信權威的科學態(tài)度及獻身精神，以形成正確的世界觀、人生觀和價值觀。

拓展延伸中的悟：通過中國古代對力的定義和慣性的理解（《墨經》中給力下的定義：“力，形之所以奮也”；東漢王充所著《論衡》中提出：“車行于陸，船行于溝，其滿而重者行遲，空而輕者行疾”），通過博大精深的中華文化對學生進行中國夢的教育，此處的悟，即感悟大道，這就是教學生成，這是一節(jié)課的升華。

作業(yè)中的悟：第二題（“開車請系好安全帶”），可以讓學生感受珍愛生命、遵守法律、尊重科學、人人有責；此處的悟，體現了從物理走向生活——透過物理看人生：人生悟理。

本節(jié)課經歷了從感性—理性—總結—理解的過程，讓學生體會物理學研究問題的方法，悟出物體的道理，悟出思維的道理，悟出研究的道理，悟出人生的道理。

3 結語中“悟理”

“悟”者，明白也，覺醒也。“領悟”“覺悟”“醒悟”“悟出”“悟性”等詞語，皆由此衍生而來。事實證明，一旦用“悟理”來引領教師備課、上課和引導學生學習，對于其悟性的養(yǎng)成和靈性的引發(fā)，對于教師備課水平的提升和學生學習能力的提升，都是大有裨益的。