基于核心素質(zhì)的教學(xué)設(shè)計——牛頓第一定理
摘要：以核心素質(zhì)為目標(biāo)，通過任務(wù)分解、情境創(chuàng)設(shè)和問題設(shè)計，將“牛頓第一定理”的質(zhì)量目標(biāo)落實到具體的學(xué)習(xí)活動中，并對思維引導(dǎo)、實驗和教學(xué)活動提出建議。 。
關(guān)鍵詞：核心品質(zhì)； 教學(xué)設(shè)計; 牛頓第一定理
數(shù)學(xué)核心素質(zhì)是中學(xué)生在接受教育過程中逐步產(chǎn)生的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是中學(xué)培養(yǎng)的具有化學(xué)特征的素質(zhì)。學(xué)生通過學(xué)習(xí)內(nèi)化。 數(shù)學(xué)核心素質(zhì)主要由“物理觀念”、“科學(xué)思維”、“科學(xué)探究”、“科學(xué)心態(tài)與責(zé)任感”四個方面組成，那么什么樣的教學(xué)設(shè)計才能促進(jìn)數(shù)學(xué)核心素質(zhì)的提高。中學(xué)生？ 以上海科技版《牛頓第一定理》教學(xué)為例，探索能夠有效提高中學(xué)生數(shù)學(xué)核心素質(zhì)的教學(xué)設(shè)計。 具體設(shè)計如下：
1 任務(wù)分解
任務(wù)1：牛頓第一定理的發(fā)現(xiàn)過程。
任務(wù) 2：理解牛頓第一定理。
任務(wù)3：慣性和質(zhì)量之間的關(guān)系。
任務(wù) 4：慣性的應(yīng)用和避免。
2 教學(xué)活動
任務(wù)1：牛頓第一定理的發(fā)現(xiàn)過程。
素材設(shè)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(zhì)量目標(biāo)
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(yùn)動，即力是維持物體運(yùn)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?zāi)芊裨诂F(xiàn)實中實現(xiàn)？ 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(xiàn)出球的運(yùn)動方向和保持靜止的能力。 應(yīng)該如何設(shè)立呢？
5、牛頓站在三巨頭的右臂上，得到牛頓第一定理的內(nèi)容。 如何評價第一巨頭？
區(qū)分真假推論，借助現(xiàn)有知識解釋生活現(xiàn)象。 （科學(xué)思維）
再現(xiàn)歷史情境，進(jìn)行反復(fù)探索物理教學(xué)設(shè)計，讓中學(xué)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(xué)心態(tài)和科學(xué)精神。 （科學(xué)心態(tài)與責(zé)任）（科學(xué)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(xué)研究（科學(xué)思維）的重要方式。
介紹笛卡爾的觀點，讓中學(xué)生了解知識的嚴(yán)謹(jǐn)性和建立性（化學(xué)概念）
正確評價亞里士多德（科學(xué)心態(tài)與責(zé)任感）
建議的教學(xué)活動：
（1）對于問題1，考慮到中學(xué)生在中學(xué)時已經(jīng)接觸過牛頓第一定理的知識，因此可以讓中學(xué)生直接回答。 對于問題2和問題3，實驗演示后，兩名中學(xué)生可以先回答，然后由班主任進(jìn)行補(bǔ)充，PPT展示了伽利略的合理外推內(nèi)容。 對于第4題，可以先請兩名中學(xué)生回答，其他中學(xué)生補(bǔ)充，然后班主任給出笛卡爾的觀點。 對于第5題，中學(xué)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(jìn)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(yùn)動。 現(xiàn)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(xué)生幫忙扔球）。 現(xiàn)象是移動的距離越來越遠(yuǎn)。 推理：如果斜面變成水平的，如果沒有摩擦力，物體就會永遠(yuǎn)移動。
通過自制斜面實驗的對比和演示，向中學(xué)生呈現(xiàn)豐富的實驗事實，讓中學(xué)生感受到古人的研究思想和科學(xué)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(fā)了中學(xué)生的科研熱情，更重要的是很容易突破教學(xué)重點——理解伽利略關(guān)于物與物之間關(guān)系的思考方式。運(yùn)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(yīng)該批評亞里士多德是限制科學(xué)進(jìn)步的代表，而應(yīng)該追隨亞里士多德的觀點，批評墨守成規(guī)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(xué)生學(xué)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(xué)心態(tài)。
據(jù)悉，班主任還可擴(kuò)容。 四位科學(xué)家雖然缺一不可，但他們是一支跨越2000年的科學(xué)團(tuán)隊。 團(tuán)隊的力量不容忽視，團(tuán)隊合作意識已經(jīng)滲透。
任務(wù) 2：理解牛頓第一定理。
素材設(shè)計：冰球賽事視頻3。問題如表2所示。
表2
問題
問題指向質(zhì)量目標(biāo)
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(yùn)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(xué)概念）。
讓中學(xué)生找出關(guān)鍵句子、分析要點，提高中學(xué)生的課文分析能力和獨立分析能力，進(jìn)而理解牛頓第一定理的兩層含義。 （數(shù)學(xué)概念）
調(diào)動中學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，開闊視野，引導(dǎo)中學(xué)生從數(shù)學(xué)走向生活，思考人生。 （科學(xué)心態(tài)、責(zé)任感）
建議的教學(xué)活動：
（1）對于問題1和問題2，可以讓中學(xué)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(dǎo)，中學(xué)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(tài)； 施加外力時的運(yùn)動狀態(tài)。 通過分析，中學(xué)生會更加佩服牛頓第一定理內(nèi)容的嚴(yán)謹(jǐn)性，進(jìn)而產(chǎn)生化學(xué)概念。 對于問題3，班主任只需告訴中學(xué)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(xué)生可以經(jīng)過思考獨立回答。
任務(wù)3：慣性和質(zhì)量之間的關(guān)系。
素材設(shè)計：圖1舉重運(yùn)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(yù)期視頻4（彈簧彈出兩個不同質(zhì)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(zhì)量目標(biāo)
1. 在這四張圖中，物體的質(zhì)量與改變運(yùn)動狀態(tài)的難度有什么關(guān)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(xué)生明白質(zhì)量是衡量物體慣性的唯一標(biāo)準(zhǔn)。 （科學(xué)思維）
所有物體都有慣性。 （數(shù)學(xué)概念）
識別概念并理解慣性。 （數(shù)學(xué)概念和科學(xué)思維）
建議的教學(xué)活動：
對于問題1，可以讓中學(xué)生獨立思考后再回答。 如圖所示，產(chǎn)生的初始質(zhì)量是慣性的唯一衡量標(biāo)準(zhǔn)。 班主任補(bǔ)充說，慣性的含義是保持原來的運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的能力。 班主任給中學(xué)生分享了一些實驗?zāi)Ｐ停ㄈ缫曨l4）。 從實驗的角度驗證了知識，讓中學(xué)生明白了衡量惰性的唯一標(biāo)準(zhǔn)是質(zhì)量，療效非常好。
對于問題2，班主任可以讓中學(xué)生觀看視頻5和視頻6，讓中學(xué)生體驗化學(xué)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(dǎo)中學(xué)生慣性和質(zhì)量一樣物理教學(xué)設(shè)計，是物體固有的屬性，因此提出“物體受到慣性作用”、“產(chǎn)生慣性”、“受到慣性力”等陳述。都是錯的。 力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，慣性是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。 力越大，運(yùn)動狀態(tài)變化越快； 慣性越大，運(yùn)動狀態(tài)就越難改變。 這可以讓學(xué)生對慣性有更深入的了解。
任務(wù) 4：慣性的應(yīng)用和避免。
素材設(shè)計：圖5（剎車時人的物理狀態(tài)）、圖6（拿著鋤頭的情況）、視頻7（盒子里的球運(yùn)動實驗）、視頻8（車輛碰撞）、視頻9（戰(zhàn)斗機(jī)）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(dǎo)向的質(zhì)量目標(biāo)
1、中學(xué)生在臺上表演了坐在車?yán)飼r肢體的變化。 為什么會出現(xiàn)這種情況？ 圖5
2. 解釋一下安和的情況？ （鋤頭和桿向上運(yùn)動和向下運(yùn)動兩種情況）圖6
3、演示實驗：箱內(nèi)球運(yùn)動實驗。 猜猜球的運(yùn)動并解釋原因。 視頻7
4、車輛碰撞造成嚴(yán)重?fù)p失。 戰(zhàn)斗機(jī)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(zhuǎn)。 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(qiáng)中學(xué)生運(yùn)用知識解決實際問題的能力（科學(xué)思維）
學(xué)會分析生活現(xiàn)象，關(guān)注生活細(xì)節(jié)，啟發(fā)中學(xué)生感受化學(xué)科學(xué)之美，迸發(fā)出學(xué)習(xí)科學(xué)的熱情（科學(xué)心態(tài)和責(zé)任感）
借助認(rèn)知沖突，了解物體有不同的質(zhì)量、不同的慣性，所以會存在相對運(yùn)動，研究問題需要注重細(xì)節(jié)（科學(xué)思維）
深入安全教育，了解慣性和避讓的應(yīng)用。 （科學(xué)心態(tài)、責(zé)任感）
奇妙的想法可以實現(xiàn)，但實現(xiàn)卻需要知識的支持。 （科學(xué)心態(tài)、責(zé)任感）
建議的教學(xué)活動：
（1）對于問題1和問題2，中學(xué)生需要能夠獨立解釋現(xiàn)象，所以這里應(yīng)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(xué)生猜測球的運(yùn)動，然后班主任演示實驗。 中學(xué)生的認(rèn)知沖突會導(dǎo)致中學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 班主任引導(dǎo)中學(xué)生有不同的素質(zhì)、不同的慣性，然后中學(xué)生來回答。 第4題和第5題可由中學(xué)生獨立回答。
(2)針對不同的中學(xué)生可以采用不同的案例。 例如，大城市的中學(xué)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(xué)生發(fā)現(xiàn)蘋果向下或向上的運(yùn)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(fā)中學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能讓化學(xué)變得更有趣、更實用。