基于核心素質的教學設計——牛頓第一定理
摘要：以核心素質為目標，通過任務分解、情境創設和問題設計，將“牛頓第一定理”的質量目標落實到具體的學習活動中，并對思維引導、實驗和教學活動提出建議。 。
關鍵詞：核心品質； 教學設計; 牛頓第一定理
數學核心素質是中學生在接受教育過程中逐步產生的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是中學培養的具有化學特征的素質。學生通過學習內化。 數學核心素質主要由“物理觀念”、“科學思維”、“科學探究”、“科學心態與責任感”四個方面組成，那么什么樣的教學設計才能促進數學核心素質的提高。中學生？ 以上?？萍及妗杜ｎD第一定理》教學為例，探索能夠有效提高中學生數學核心素質的教學設計。 具體設計如下：
1 任務分解
任務1：牛頓第一定理的發現過程。
任務 2：理解牛頓第一定理。
任務3：慣性和質量之間的關系。
任務 4：慣性的應用和避免。
2 教學活動
任務1：牛頓第一定理的發現過程。
素材設計：視頻1（用力推粉筆盒，粉筆盒移動；去掉推力，粉筆盒停止移動）、視頻2（用腳踢籃球，橄欖球向前移動，最后球停止移動）。 問題如表1所示。
表格1
問題
問題指向質量目標
1、觀看視頻1和視頻2。一定有一個力作用在物體上，物體才能運動，即力是維持物體運動的誘因。 您如何看待這個觀點？
2. 展示伽利略的理想實驗。 理想的實驗能否在現實中實現？ 這是一個奇幻實驗嗎？
3. 理想的實驗基于哪些可靠的事實？ 通過了什么合理的推理？
4、伽利略的推論并沒有表現出球的運動方向和保持靜止的能力。 應該如何設立呢？
5、牛頓站在三巨頭的右臂上，得到牛頓第一定理的內容。 如何評價第一巨頭？
區分真假推論，借助現有知識解釋生活現象。 （科學思維）
再現歷史情境，進行反復探索物理教學設計，讓中學生體驗獲取知識的推理過程； 感受伽利略敢于批判、堅持真理的科學心態和科學精神。 （科學心態與責任）（科學探究）
通過斜坡實驗的論證和推理過程，可以感受到理想實驗（實驗事實和邏輯推理）是科學研究（科學思維）的重要方式。
介紹笛卡爾的觀點，讓中學生了解知識的嚴謹性和建立性（化學概念）
正確評價亞里士多德（科學心態與責任感）
建議的教學活動：
（1）對于問題1，考慮到中學生在中學時已經接觸過牛頓第一定理的知識，因此可以讓中學生直接回答。 對于問題2和問題3，實驗演示后，兩名中學生可以先回答，然后由班主任進行補充，PPT展示了伽利略的合理外推內容。 對于第4題，可以先請兩名中學生回答，其他中學生補充，然后班主任給出笛卡爾的觀點。 對于第5題，中學生集體與老師互動，班主任直接評價。
（2）演示伽利略理想實驗時，首先進行演示一：使用三個表面粗糙度不同的小球，從同一斜面、同一高度釋放，觀察小球的運動。 現象是阻力越小，物體上升越接近等高線。 推理：如果是理想的斜坡，沒有摩擦力，物體就會上升到原來輪廓線的位置。 示范2：不斷增加一個斜坡的傾斜角度，直到軌道水平，讓球從同一高度的另一斜坡上釋放，觀察移動距離。 （請一名中學生幫忙扔球）。 現象是移動的距離越來越遠。 推理：如果斜面變成水平的，如果沒有摩擦力，物體就會永遠移動。
通過自制斜面實驗的對比和演示，向中學生呈現豐富的實驗事實，讓中學生感受到古人的研究思想和科學推理過程。 與觀看演示實驗相比，自己的體會更加深刻，從而激發了中學生的科研熱情，更重要的是很容易突破教學重點——理解伽利略關于物與物之間關系的思考方式。運動和力，并了解理想實驗的作用。
（3）正確評價亞里士多德時，班主任可以評價：我們不應該批評亞里士多德是限制科學進步的代表，而應該追隨亞里士多德的觀點，批評墨守成規者。 同時展示黑格爾、馬克思、恩格斯等偉人對亞里士多德的評價，讓中學生學會用辯證的眼光正確評價亞里士多德，繼承尊重事實的科學心態。
據悉，班主任還可擴容。 四位科學家雖然缺一不可，但他們是一支跨越2000年的科學團隊。 團隊的力量不容忽視，團隊合作意識已經滲透。
任務 2：理解牛頓第一定理。
素材設計：冰球賽事視頻3。問題如表2所示。
表2
問題
問題指向質量目標
1.如何理解“一切”？ 怎么理解“總計”？ “或”怎么理解？
2. 前半句重點講了什么？ 后半句的重點是什么？
3.觀看冰球賽事視頻。 冰球為什么要在湖上打很長時間？ 運動員使用冰刷處理冰球上的冰層。 這樣做的目的是什么？
了解牛頓第一定理（化學概念）。
讓中學生找出關鍵句子、分析要點，提高中學生的課文分析能力和獨立分析能力，進而理解牛頓第一定理的兩層含義。 （數學概念）
調動中學生學習興趣，開闊視野，引導中學生從數學走向生活，思考人生。 （科學心態、責任感）
建議的教學活動：
（1）對于問題1和問題2，可以讓中學生先獨立思考，然后分組討論回答。 對于“總”，你還可以舉一個生活中的例子，比如“我總是很餓”，以類比來理解“總”的含義？ 通過討論和班主任的指導，中學生可以明白“一切”意味著世界上的一切都是無例外的； “總”指出了物體的固有屬性，無論處于何種狀態； 施加外力時的運動狀態。 通過分析，中學生會更加佩服牛頓第一定理內容的嚴謹性，進而產生化學概念。 對于問題3，班主任只需告訴中學生，冰刷會融化湖面，湖面上會形成一層水膜，從而使冰球在湖面上的阻力減小面很小，中學生可以經過思考獨立回答。
任務3：慣性和質量之間的關系。
素材設計：圖1舉重運動員比賽，圖2相撲選手比賽，圖3人推自行車容易，圖4人推車輛困難。預期視頻4（彈簧彈出兩個不同質量的模具）
卡車）、視頻5（飛針刺穿裝滿水的氣球）、視頻6（煙圈的力量）。 問題如表3所示。
表3
問題
問題指向質量目標
1. 在這四張圖中，物體的質量與改變運動狀態的難度有什么關系？
2. 固體有慣性，液體和二氧化碳呢？
3、慣性視覺生氣了嗎？
讓中學生明白質量是衡量物體慣性的唯一標準。 （科學思維）
所有物體都有慣性。 （數學概念）
識別概念并理解慣性。 （數學概念和科學思維）
建議的教學活動：
對于問題1，可以讓中學生獨立思考后再回答。 如圖所示，產生的初始質量是慣性的唯一衡量標準。 班主任補充說，慣性的含義是保持原來的運動狀態或靜止狀態的能力。 班主任給中學生分享了一些實驗模型（如視頻4）。 從實驗的角度驗證了知識，讓中學生明白了衡量惰性的唯一標準是質量，療效非常好。
對于問題2，班主任可以讓中學生觀看視頻5和視頻6，讓中學生體驗化學的奇妙世界，從而加深一切物體都有慣性。
對于問題3，班主任可以引導中學生慣性和質量一樣物理教學設計，是物體固有的屬性，因此提出“物體受到慣性作用”、“產生慣性”、“受到慣性力”等陳述。都是錯的。 力是改變物體運動狀態的原因，慣性是維持物體運動狀態的原因。 力越大，運動狀態變化越快； 慣性越大，運動狀態就越難改變。 這可以讓學生對慣性有更深入的了解。
任務 4：慣性的應用和避免。
素材設計：圖5（剎車時人的物理狀態）、圖6（拿著鋤頭的情況）、視頻7（盒子里的球運動實驗）、視頻8（車輛碰撞）、視頻9（戰斗機）避免魚雷掉落坦克）。 視頻10（物體仍然向下，它仍然會落回原來的位置）。 問題如表4所示。
表4
問題
以問題為導向的質量目標
1、中學生在臺上表演了坐在車里時肢體的變化。 為什么會出現這種情況？ 圖5
2. 解釋一下安和的情況？ （鋤頭和桿向上運動和向下運動兩種情況）圖6
3、演示實驗：箱內球運動實驗。 猜猜球的運動并解釋原因。 視頻7
4、車輛碰撞造成嚴重損失。 戰斗機為何放下副油箱躲避魚雷？ 視頻 8 和 9。
5. 月亮自西向東旋轉。 你跳下來后，為什么還是落在原地，而不是落到原點的東邊？ 視頻10
增強中學生運用知識解決實際問題的能力（科學思維）
學會分析生活現象，關注生活細節，啟發中學生感受化學科學之美，迸發出學習科學的熱情（科學心態和責任感）
借助認知沖突，了解物體有不同的質量、不同的慣性，所以會存在相對運動，研究問題需要注重細節（科學思維）
深入安全教育，了解慣性和避讓的應用。 （科學心態、責任感）
奇妙的想法可以實現，但實現卻需要知識的支持。 （科學心態、責任感）
建議的教學活動：
（1）對于問題1和問題2，中學生需要能夠獨立解釋現象，所以這里應該留出一些時間。 在問題3的實驗視頻7中，用繩子將一個輕球固定在袋子頂部，裝滿水，球浮在水底。 突然加速或減速袋子。 先讓中學生猜測球的運動，然后班主任演示實驗。 中學生的認知沖突會導致中學生的學習興趣。 班主任引導中學生有不同的素質、不同的慣性，然后中學生來回答。 第4題和第5題可由中學生獨立回答。
(2)針對不同的中學生可以采用不同的案例。 例如，大城市的中學生如果沒有接觸過鐵鏟，可以使用自制的鐵鏟教具（拿一個蘋果，在中間挖一個洞，讓一根長棍子穿過它。蘋果，取代鐵鏟模型，讓中學生發現蘋果向下或向上的運動）。 班主任試圖用身邊的案例來分析，比如如何把羽毛球從羽毛球筒里拿出來，為什么我們可以抖掉頭上的灰塵，踩到西瓜皮的人會坐在地上，還有被石頭砸傷的人會躺在地上。 這種貼近生活的反例，不僅能激發中學生的學習興趣，還能讓化學變得更有趣、更實用。