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通过“牛顿第一定律”的不同设计，随心所欲地培养学生的三维目标 青岛市普通教育教研室 王（人凡/玉）（音平）
新课改教学，要求我们在课堂中实现《课程标准》中所提出的三维目标，即知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观目标，这也是科学素养的基本组成部分。青岛市初中物理学科经过多年的研究实践发现，在课堂教学中必须通过具体的教学模式，才能更好地实现上述目的。从系统论角度来看，系统的结构决定系统的功能。每一种探究模式就是一个小的教学系统，因此，不同的教学模式也具有培养学生不同维度课程目标的功能。 在探究教学中的教学模式就是探究模式，不同的探究模式也具有培养学生不同课程目标的作用。青岛市初中物理学科已经建构了200余种不同的探究模式，下面选取其中的三种探究模式（“证伪——精致证伪探究模式”、“逐渐逼近——理想化推理探究模式”和“物理学史导学探究模式”），分别运用它们设计“牛顿第一定律”的教学过程，感受它们在培养学生三维目标中的巨大作用。 一、用“证伪——精致证伪探究模式”培养学生的“知识与技能目标” 教学中发现，将卡尔·波普尔（Karl Popper，1902—1994）批判理性主义“猜想与反驳方法论”的证伪思想，和拉卡托斯（Imre Lakatos，1922—1974）在此基础上提出的精致证伪主义“科学研究纲领方法论”之“问题转换”方法运用到探究教学中，可以让学生从知识本身的角度深入讨论某个知识点，从而加深对该知识的理解。因此，青岛市初中物理学科将这两种方法加以总结提炼，就形成了“证伪——精致证伪探究模式”。 （1）思维程序： 问题——证伪——问题——精致证伪——解决问题 （2）对上述思维程序的有关说明： ①问题：提出研究问题的一种观点（错误角度提出观点）。 ②证伪：运用证伪（判决性实验）方法，反驳该观点，证明该观点的错误。 ③问题：提出该研究问题的一种观点（正确的观点）。 ④精致证伪：仍然运用证伪方法，想办法证明这种观点错误。但由于该观点本身正确，不可能一下子用判决性实验证伪，因此变为逐渐地、分为几步的证伪过程。 ⑤解决问题：学生通过多次证伪，仍然不能证明该观点错误，反而所有证据都是该观点正面的支持，最终承认该观点是正确的。从而，将该观点作为结论，得出规律、解决问题。 （3）应用案例——探究“牛顿第一定律”： ①问题：提出亚里士多德（Aristotle，前382—前322）的观点，让学生想办法证明它是错误的。 ②证伪：学生通过小车离开手之后仍然运动这一判决性实验，将这种观点证伪。 ③问题：提出牛顿（Isaac Newton，1642—1727）的观点，让学生想办法证明它是错误的。 ④精致证伪：由于物体不受力的情况在现实中不存在，无法直接证伪，因此引导学生采用“问题转换方法”，将其变成一系列逐渐证伪的如下问题：证伪不受力情况——证伪在水平方向不受力情况——证伪水平方向不受阻力情况——证伪水平方向阻力逐渐变小的情况——证伪在不同阻力平面上物体运动情况。 ⑤解决问题：最终，通过不能证伪最后的问题，反推出前面的几个问题都不能证伪，由此，将牛顿的观点作为结论，从而得出牛顿第一定律。 可见，通过运用“证伪——精致证伪探究模式”，可以让学生从正反两个方面去审视要研究的知识点，并且通过证伪方法能够深入研究剖析该知识点，从而使探究过程的落脚点放在“知识与技能目标”的达成上。 二、用“逐渐逼近——理想化推理探究模式”培养学生的“过程与方法目标” 教学中发现，将刘徽（生卒年月不详，3世纪人，三国时期曹魏帝国、西晋时期数学家）的“割圆术”方法和伽利略（Galileo Galilei,1564—1642）研究“理想马车”的方法，运用到探究教学中，可以培养学生的两种重要的物理思维方法和一个连续的物理思维过程，并且真正经历类似科学家的科学探究过程。因此，青岛市初中物理学科将这两种方法加以总结提炼，就形成了“逐渐逼近——理想化推理探究模式”。 （1）思维程序： 问题——困难——类比——逐渐逼近——理想化推理——解决问题 （2）对上述思维程序的有关说明： ①问题：提出研究问题。 ②困难：学生感到直接研究该问题很困难。 ③类比：学生通过类比，找到一种迂回的、可行的研究方法——逐渐逼近法。 ④逐渐逼近：让学生根据该方法，针对该问题，设计逐渐逼近实验，并进行实验操作。 ⑤理想化推理：学生讨论实验现象，根据现象进行理想化推理。 ⑥解决问题：通过理想化推理，最终得出结论、总结规律，解决问题。 （3）应用案例——探究“牛顿第一定律”： ①问题：研究物体在不受任何力的时候如何运动？ ②困难：因为在现实中不存在物体不受力的情况，所以学生感到无法研究。 ③类比：回忆研究真空是否传声问题的方法，从而找到逐渐逼近法。 ④逐渐逼近：让学生根据该问题，设计三个阻力越来越大的小车运动实验，并进行实验，记录实验现象。 ⑤理想化推理：引导学生根据三次实验的数据，发现变化趋势，并进行理想化推理。 ⑥解决问题：通过推理，得出结论。再结合静止情况的研究，最终得到牛顿第一定律。 可见，通过运用“逐渐逼近——理想化推理探究模式”，可以让学生通过研究某个知识点，真正经历科学探究过程，并学会科学研究方法，从而使探究过程的落脚点放在“过程与方法目标”的达成上。 三、用“物理学史导学探究模式”培养学生的“情感态度与价值观目标” 教学中发现，将物理学史中的规律发现过程作为脉络，牵引探究教学的进程，会增强学生的学习兴趣，并且真正让学生经历感受人类科技发展过程和科学家献身科学的精神，激发他们的学习热情和爱科学的情感。因此，青岛市初中物理学科将这种方法加以总结提炼，就形成了“物理学史导学探究模式”。 （1）思维程序： 问题——学史——检验——学史——检验——……——解决问题 （2）对上述思维程序的有关说明： ①问题：提出研究问题。 ②学史：按照物理学史脉络的第一阶段，提出科学家当时的观点，让学生讨论。 ③检验：学生讨论设计实验，去检验科学家观点的正确性。 ④学史：继续按照物理学史脉络的第二阶段，提出科学家当时的观点，让学生讨论。 ⑤检验：学生讨论设计实验，去检验科学家观点的正确性。 …… ⑥解决问题：经历了物理学史中规律的整个发现过程，最终得出结论、总结规律，解决问题。 （3）应用案例——探究“牛顿第一定律”： ①问题：研究运动和力的关系问题。 ②学史：提出亚里士多德的观点，让学生讨论。 ③检验：通过实验，进行批判，将其证伪。 ④学史：提出伽利略的观点，让学生讨论。 ⑤检验：引导学生设计逐渐逼近的斜面实验，理想化推理，说明伽利略观点的正确。 ⑥学史：提出笛卡儿（René Descarts，1596—1650）的观点，让学生讨论。 ⑦检验：引导学生该观点讨论，说明该观点比伽利略观点的进步之处。 ⑧学史：提出牛顿的观点，让学生讨论。 ⑨检验：学生将笛卡尔的观点进行提炼，并结合静止情况进行分析，说明了牛顿观点的正确。 ⑩解决问题：通过上述过程，得到牛顿第一定律。 可见，通过运用“物理学史导学探究模式”，可以让学生通过研究某个知识点，经历科学发展历程，感受科学探究的艰辛和快乐，激发他们热爱科学的态度和精神，从而使探究过程的落脚点放在“情感态度与价值观目标”的达成上。 ●本文小结 一块木板，如果我们手里有一把锯子，就可以将它锯成一个巧妙的七巧板，从而让孩子们锻炼心智；如果我们手里有一只刨子，就可以将它刨成一个光滑的画板，从而作为我们外出写生的工具；如果我们手里有一个凿子，就可以将它凿成一幅美丽的浮雕，从而美化我们的房间。 这块木板，相当于一个知识点，或者相当于上述案例中的“牛顿第一定律”。锯子、刨子、凿子……这些工具相当于不同的教学模式，或相当于上述案例中的“证伪——精致证伪探究模式”、“逐渐逼近——理想化推理探究模式”和“物理学史导学探究模式”等探究模式。 可见，不同的工具可以将同一块木板塑造成功能不同的物品，不同的教学模式也可以将同一个知识点变成培养学生不同课程目标的载体。 当然，如果我们同时有锯子、刨子、凿子……就可以把粗糙的七巧板变得光滑，而且还有可以漂亮的图案。那么，如果我们同时有“证伪——精致证伪探究模式”、“逐渐逼近——理想化推理探究模式”和“物理学史导学探究模式”等探究模式，将会…… 我想，这就是一种庖丁解牛、游刃有余的境界，这就是教学中的“道”！ |
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