摘" 要：本文從初、高中物理共有內(nèi)容教學(xué)有效銜接的角度，在對(duì)比分析初、高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，教材及學(xué)生情況的基礎(chǔ)上，對(duì)2019版人教版高中物理必修第一冊(cè)第三章第3節(jié)“牛頓第三定律”進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：

初、高中銜接；教學(xué)設(shè)計(jì)；牛頓第三定律

1" 引言

以人教版初、高中物理教材為例，速度、摩擦力、牛頓第一定律、牛頓第三定律及歐姆定律等內(nèi)容均屬于初、高中物理共有內(nèi)容。

然而，高中階段針對(duì)這些內(nèi)容的教學(xué)常常存在兩個(gè)問(wèn)題：一是，教師按照教材進(jìn)行授課時(shí)，發(fā)現(xiàn)所教授的大部分內(nèi)容學(xué)生均已掌握，這導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高；二是，教師將其作為習(xí)題課來(lái)講授，結(jié)果使學(xué)生陷入題海戰(zhàn)術(shù)，對(duì)知識(shí)的理解得不到提升。對(duì)于初、高中共有知識(shí)點(diǎn)，盡管它們?cè)趦?nèi)容上相差不大，但對(duì)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的要求不同。因此，在高中階段的教學(xué)中，教師應(yīng)在與初中階段學(xué)習(xí)相銜接的基礎(chǔ)上，注重學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。基于此，本文以2012版人教版物理八年級(jí)下冊(cè)和2019版人教版高中物理必修第一冊(cè)為樣本，對(duì)其中與“牛頓第三定律”相關(guān)的部分內(nèi)容進(jìn)行比較分析，深入探討初、高中共有內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)。

2" 初、高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)要求的銜接分析

為了明確在不同學(xué)段設(shè)置相同內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)，即確定學(xué)生應(yīng)達(dá)到的水平及所需培養(yǎng)的素養(yǎng)，教師在備課時(shí)應(yīng)對(duì)初、高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，從內(nèi)容要求、水平要求、活動(dòng)建議、教學(xué)提示等多方面進(jìn)行對(duì)比分析。以“牛頓第三定律”為例，《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對(duì)該部分內(nèi)容的要求是：“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)力的作用是相互的。”［1］而《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中對(duì)牛頓第三定律的內(nèi)容要求是：“理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律，能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問(wèn)題?！保?］

通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，從初中到高中，課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生的要求是循序漸進(jìn)的。初中階段要求學(xué)生認(rèn)識(shí)到力的作用是相互的，而高中階段要求學(xué)生“理解并能運(yùn)用”。因此，在高中階段的教學(xué)中，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要明確“理解并能運(yùn)用”的水平要求，以及使學(xué)生達(dá)到用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的教學(xué)目標(biāo)。

3" 初、高中教材中教學(xué)內(nèi)容的銜接分析

初、高中共有內(nèi)容在教材中呈現(xiàn)的內(nèi)容及方式有所不同。對(duì)比分析初、高中教材，不僅有利于教師明確學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，確定教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)內(nèi)容，還有利于教師明確在不同學(xué)段中該部分知識(shí)在整個(gè)大單元中的地位。以“牛頓第三定律”為例，初、高中教材差異比較如表1所示。

表1" 初、高中教材“牛頓第三定律”差異比較

差異類別2012版人教版物理八年級(jí)下冊(cè)2019版人教版高中物理必修第一冊(cè)

所處的章節(jié)第七章第1節(jié)第三章第3節(jié)

材料內(nèi)容選擇靠得較近的放有磁體的小車的運(yùn)動(dòng)、小孩穿旱冰鞋推墻掰手腕、手拉彈簧、地球和人造衛(wèi)星受力示意圖、劃龍舟、汽車受驅(qū)動(dòng)力的示意圖、用力傳感器互拉

語(yǔ)言表達(dá)一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施力時(shí)，另一個(gè)物體也同時(shí)對(duì)它施加力的作用。也就是說(shuō)，物體間力的作用是相互的兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上

首先，在章節(jié)安排方面，2019版人教版高中物理必修第一冊(cè)將“牛頓第三定律”這一節(jié)放在第三章“相互作用——力”中，和重力、彈力、摩擦力內(nèi)容并列，為學(xué)生初步掌握分析物體受力的方法提供幫助，為解答共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的受力分析奠定知識(shí)基礎(chǔ)。這有助于學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用牛頓第三定律，促使學(xué)生逐步形成運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念。［3］

其次，在材料選擇及內(nèi)容組織方面，初中教材所選用的兩個(gè)例子均是學(xué)生可以親自體驗(yàn)的，且這兩個(gè)例子處于“想想做做”欄目中。由此可見(jiàn)，初中階段的教學(xué)更注重學(xué)生的親身體驗(yàn)。但是初中教材中并沒(méi)有液體間及氣體間相互作用的例子，在初中階段學(xué)生也很少接觸到這類內(nèi)容。因此，在高中教學(xué)進(jìn)行引課時(shí)，教師可以舉一些學(xué)生沒(méi)有見(jiàn)過(guò)的例子，以引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，避免學(xué)生因?yàn)閮?nèi)容已學(xué)過(guò)而產(chǎn)生重復(fù)學(xué)習(xí)的感覺(jué)。高中教材中通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)探究相互作用力的關(guān)系，并且在探究結(jié)束后提出問(wèn)題：“彈力滿足這個(gè)關(guān)系，那摩擦力是否也滿足上面的關(guān)系呢？”由此可見(jiàn)，高中階段的教學(xué)強(qiáng)調(diào)不同類型的力是否滿足牛頓第三定律。另外，高中教材中還對(duì)不相互接觸的力是否滿足牛頓第三定律提出疑問(wèn)。由此可見(jiàn)，高中階段的教學(xué)還要強(qiáng)調(diào)牛頓第三定律的適用范圍。高中教材中此節(jié)還有“物體受力的初步分析”部分，且此節(jié)配置的課后習(xí)題大都旨在考查受力分析。由此可見(jiàn)，這節(jié)課的重點(diǎn)是讓學(xué)生學(xué)會(huì)從相互作用力的角度進(jìn)行受力分析。

最后，在牛頓第三定律的表述方面，初中教材中用到了“同時(shí)”一詞，體現(xiàn)了相互作用力的同時(shí)性。雖然初中教材中沒(méi)有直接給出“相互作用力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上”的內(nèi)容，但是在初中階段教學(xué)過(guò)程中，由于相關(guān)練習(xí)題及中考題會(huì)考查這一知識(shí)點(diǎn)，教師一般都會(huì)在課堂上對(duì)此內(nèi)容進(jìn)行講解。然而，初中階段教學(xué)并沒(méi)有涉及作用力和反作用力的性質(zhì)。因此，在高中階段授課時(shí)，教師要強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。

4" 初、高中學(xué)生情況的銜接分析

美國(guó)著名教育心理學(xué)家戴維·保羅·奧蘇貝爾（David Pawl Ausubel）曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，影響學(xué)習(xí)的最重要因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生的原有知識(shí)狀況進(jìn)行教學(xué)。因此，教師在高中階段進(jìn)行共有內(nèi)容教學(xué)時(shí)，要從以下三個(gè)方面分析學(xué)生情況。

一是學(xué)生已有的知識(shí)情況。以“牛頓第三定律”為例，根據(jù)上述

教材內(nèi)容分析，雖然初中教材中只涉及了“力的作用是相互的”這一知識(shí)點(diǎn)。但以近幾年長(zhǎng)春市中考題為例，我們發(fā)現(xiàn)，中考題中對(duì)該部分知識(shí)的考查不僅涉及“力的作用是相互的”這一知識(shí)點(diǎn)，還涉及相互作用力的關(guān)系。另外，我們查看初中物理教材配備的練習(xí)冊(cè)，發(fā)現(xiàn)其中關(guān)于該部分的習(xí)題還包括相互作用力的關(guān)系和相互作用力與平衡力的區(qū)分。這在一定程度上反映出，學(xué)生在高中階段學(xué)習(xí)牛頓第三定律之前，已對(duì)相互作用力的關(guān)系這部分內(nèi)容有所了解。但是已有研究表明，學(xué)生對(duì)于該部分內(nèi)容仍存在一些迷思概念。例如，認(rèn)為一個(gè)作用力可以沒(méi)有對(duì)應(yīng)的反作用力；認(rèn)為作用力與反作用力可以不相等；認(rèn)為作用力與反作用力作用在同一個(gè)物體上；認(rèn)為相互作用力的性質(zhì)可以不同等等。這些迷思概念的突破可以作為學(xué)生牛頓第三定律學(xué)習(xí)的起點(diǎn)及重點(diǎn)。［4］

二是學(xué)生的思維水平。在初中階段學(xué)生的思維發(fā)展處于從具體形象思維向抽象思維過(guò)渡的階段，而在高中階段開(kāi)始進(jìn)入抽象邏輯思維階段。初中物理的學(xué)習(xí)偏向依托豐富具體的形象思維，定性了解物理的基本概念、基本規(guī)律以及進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算等；而高中物理的學(xué)習(xí)更注重以理解物理概念和規(guī)律為前提進(jìn)行抽象思維的訓(xùn)練。因此，在高中階段，教師要根據(jù)學(xué)生的思維水平進(jìn)行教學(xué)。以“牛頓第三定律”為例，高中階段教師應(yīng)注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行以理解牛頓第三定律為前提的抽象思維訓(xùn)練，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)。

三是學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。初中物理學(xué)習(xí)主要以記憶為主，再加上“題?！睉?zhàn)術(shù)，使得學(xué)生將主要精力放在解題上，從而導(dǎo)致他們對(duì)物理概念和規(guī)律的本質(zhì)理解不透徹，沒(méi)有形成系統(tǒng)的物理知識(shí)體系。而高中物理學(xué)習(xí)更強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)物理情境的理解，以及物理規(guī)律形成過(guò)程的把握。以“牛頓第三定律”為例，雖然學(xué)生在初中階段做了大量的習(xí)題，在看到題目時(shí)會(huì)自然地回答“力的作用是相互的”，但是他們對(duì)于牛頓第三定律在力學(xué)中的地位，以及牛頓三大定律之間的關(guān)系并不清楚。因此，解決這些問(wèn)題應(yīng)是高中階段牛頓第三定律教學(xué)的重要內(nèi)容。

5" 基于初、高中銜接的教學(xué)設(shè)計(jì)

5.1" 教學(xué)目標(biāo)

基于上述對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材以及學(xué)生情況的分析，為了更好地銜接高中教學(xué)與初中教學(xué)，教師在高中階段“牛頓第三定律”的教學(xué)中應(yīng)該著重解決以下四個(gè)問(wèn)題：一是牛頓第三定律的適用范圍；二是與牛頓第三定律相關(guān)的物理學(xué)史；三是牛頓第三定律與牛頓第一、第二定律的關(guān)系；四是利用牛頓第三定律進(jìn)行初步的受力分析。

核心素養(yǎng)更多是靠學(xué)生自己領(lǐng)悟，而非教師教授。教師教的知識(shí)、技能或能力是學(xué)習(xí)的階段性目標(biāo)，是通向素養(yǎng)培育的手段，而非最終目的本身。因此，僅通過(guò)“牛頓第三定律”一節(jié)課很難達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念的目標(biāo)。但是，在學(xué)生已知“力的作用是相互的”基礎(chǔ)上，牛頓第三定律的學(xué)習(xí)可進(jìn)一步加深他們對(duì)此的理解，為形成運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念打下基礎(chǔ)。因此，本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)如下。

物理觀念：通過(guò)大量實(shí)例學(xué)習(xí)，學(xué)生明確作用力和反作用力在生活中普遍存在這一事實(shí)，為進(jìn)一步形成相互作用觀念打下基礎(chǔ)。學(xué)生能夠從相互作用的視角解釋、解決生活中的問(wèn)題。

科學(xué)思維：在熟悉的問(wèn)題情景中，學(xué)生能夠利用牛頓第三定律進(jìn)行受力分析并將其轉(zhuǎn)化為物理模型。在作用力和反作用力關(guān)系的探究過(guò)程中，學(xué)生能夠用恰當(dāng)?shù)淖C據(jù)表達(dá)自己的觀點(diǎn)。

科學(xué)探究：通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究作用力與反作用力的性質(zhì)，學(xué)生能夠提高自身的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约敖鉀Q問(wèn)題的能力。在小組合作探究相互作用力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能夠提高自身的合作、交流能力。

科學(xué)態(tài)度和責(zé)任：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)積極探索物理規(guī)律，找出物理現(xiàn)象背后的物理規(guī)律等。如遇到問(wèn)題，學(xué)生要找出實(shí)驗(yàn)失敗的原因以及對(duì)應(yīng)的解決措施，再付諸實(shí)施，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是、持之以恒的學(xué)習(xí)態(tài)度。

5.2" 教學(xué)過(guò)程

5.2.1" 環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，引出作用力和反作用力概念

教師可以根據(jù)實(shí)際情況，親自制作或者指導(dǎo)學(xué)生制作與表2中類似的小制作。通過(guò)讓學(xué)生親身體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其中的物理原理，進(jìn)而引出作用力和反作用力的概念。

5.2.2" 環(huán)節(jié)二：探究作用力和反作用力的關(guān)系

在學(xué)生明確作用力和反作用力概念之后，教師緊接著提出問(wèn)題：“作用力和反作用力有什么樣的關(guān)系？”學(xué)生經(jīng)過(guò)初中階段的學(xué)習(xí)

，對(duì)“物體間的相互作用力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上”這一知識(shí)點(diǎn)

已經(jīng)很熟悉。教師在學(xué)生回答之后，接著提問(wèn)：“怎么證明相互作用力大小是相等的呢？如何證明其在同一條直線上呢？”并讓學(xué)生舉出例子來(lái)進(jìn)行證明。教師引導(dǎo)學(xué)生一起分析所舉的例子，同時(shí)注意引導(dǎo)學(xué)生分析力的性質(zhì)。根據(jù)學(xué)生所舉例子的具體情況，教師可以考慮是否設(shè)置“彈簧測(cè)力計(jì)互拉”的探究實(shí)驗(yàn)。如果學(xué)生所舉的例子均能很好地證明相互作用力的關(guān)系，就不用進(jìn)行探究活動(dòng)；反之，教師則可安排學(xué)生分組進(jìn)行探究。

在學(xué)生進(jìn)行探究的過(guò)程中，教師向?qū)W生提問(wèn)：“如果物體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，兩物體間的相互作用力是什么關(guān)系？”此時(shí)，學(xué)生如果用彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于彈簧測(cè)力計(jì)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，學(xué)生很難及時(shí)記下彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化情況進(jìn)行比較。為了解決這個(gè)問(wèn)題，教師可以向?qū)W生介紹力傳感器，并引導(dǎo)學(xué)生用力傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)力傳感器得到的圖像，學(xué)生可以清晰地看到，相互作用力時(shí)刻大小相等。在物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，相互作用力也滿足大小相等、方向相反、作用在同一條直線上的規(guī)律。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)相互作用力間的關(guān)系。

5.2.3" 環(huán)節(jié)三：牛頓第三定律相關(guān)知識(shí)講解

教師向?qū)W生點(diǎn)明“兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上”，這就是牛頓第三定律。由于學(xué)生在初中階段學(xué)習(xí)過(guò)牛頓第一定律，而且已經(jīng)了解與牛頓第一定律有關(guān)的物理學(xué)史，因此，教師在本節(jié)課可以適當(dāng)加入一些與牛頓第三定律有關(guān)的物理學(xué)史，以使學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化。牛頓在惠更斯、笛卡爾等人在碰撞問(wèn)題的研究中所得到的動(dòng)量守恒定律的基礎(chǔ)上，得到牛頓第三定律。牛頓第三定律和牛頓第一、第二定律共同組成了牛頓運(yùn)動(dòng)定律，闡述了經(jīng)典力學(xué)中基本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

教師引導(dǎo)學(xué)生明確任何物理規(guī)律一定有其適用范圍，牛頓第三定律的適用范圍是宏觀相互作用的物體，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用牛頓第三定律對(duì)磁體間的相互作用進(jìn)行解釋。雖然按照2019年人教版高中物理教材的順序，學(xué)生在學(xué)習(xí)牛頓第三定律時(shí)，還沒(méi)有學(xué)習(xí)牛頓第一、第二定律，但是學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)牛頓第一定律，很容易猜想存在牛頓第二定律。因此，教師在教學(xué)時(shí)可以簡(jiǎn)要提及牛頓三大定律之間的關(guān)系。具體來(lái)說(shuō)，牛頓第一定律定義了慣性參考系，相當(dāng)于給出了牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用的范圍；牛頓第二定律研究的是單個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)；而牛頓第三定律將研究對(duì)象擴(kuò)展到兩個(gè)物體之間，研究?jī)蓚€(gè)物體間的相互作用。牛頓第三定律為解決質(zhì)點(diǎn)組動(dòng)力學(xué)問(wèn)題奠定了基礎(chǔ)。

5.2.4" 環(huán)節(jié)四：初步受力分析的學(xué)習(xí)

受力分析是力學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，也是物理學(xué)中最常見(jiàn)的解決問(wèn)題的方法之一。學(xué)生經(jīng)過(guò)初中階段較為簡(jiǎn)單的受力分析以及前幾節(jié)常見(jiàn)的力的學(xué)習(xí)后，已經(jīng)能對(duì)單個(gè)物體進(jìn)行受力分析。然而，本節(jié)課所學(xué)習(xí)的受力分析涉及兩個(gè)物體。因此，教師一定要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)正確的受力分析步驟，即明確研究對(duì)象—隔離物體分析—畫出受力示意圖—檢查分析結(jié)果。

教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)力的性質(zhì)確定分析力的順序。力是物體間的相互作用，根據(jù)牛頓第三定律，任何力都存在施力物體和受力物體。因此，在進(jìn)行受力分析時(shí)，學(xué)生一定要明確誰(shuí)是受力物體。根據(jù)這一點(diǎn)，可以檢驗(yàn)是否存在少分析了某個(gè)力或者增加了一些不存在的力的情況。

在受力分析的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)一對(duì)相互作用力和一對(duì)平衡力的異同點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比總結(jié)，同時(shí)向?qū)W生滲透“相互作用力是必然現(xiàn)象，而平衡力是偶然現(xiàn)象”的觀點(diǎn)。

6" 結(jié)語(yǔ)

為了更好地解決初、高中共有內(nèi)容在高中階段容易出現(xiàn)的教學(xué)重復(fù)問(wèn)題，教師應(yīng)增強(qiáng)對(duì)初、高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)及教材的整體化研究，打通初、高中教學(xué)的壁壘。教師應(yīng)基于學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)，明確教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

［1］中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：15.

［2］中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版 2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020：13.

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［4］張春斌，周少娜，王妍琳，等．關(guān)于“牛頓第三定律”迷思概念的調(diào)查研究［J］．中學(xué)物理教學(xué)參考，2014，43（9）：49-51．