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探究初中物理实验教学设计的新范式 ——以“牛顿第一运动定律”为例 黄网官 （如皋市城北初级中学 江苏 226578） Email: hwgahzx@126.com TEL物理是一门实验科学，但实验教学却不仅仅是“做实验”！ 传统实验教学常常是一种“指令式实验”（罗星凯语），这种实验范式不利于培养学生对实验的合理认识，不利于培养学生的物理素养，不利于学生形成科学的实验观点。因此我们应当探究新的实验教学设计范式。本文试以“牛顿第一运动定律”的教学为例，谈谈对新范式的些许思考。 牛顿第一运动定律是力学中的经典，传统教学范式中，斜面实验是重要支撑。问题在于：其一，牛顿第一运动定律描述的是物体不受力时运动的情况，那课堂是否就应该以“物体不受力时怎样运动”这个问题切入并展开？——学生会想，我为什么要去研究物体不受力时怎样运动？其二，牛顿第一运动定律是完全“非经验”的，教学中能发掘到学生哪些相关的生活经验并据此进行教学？或者能否从生活中寻找一些元素，让学生直接通过体验生成相关经验，以为本节知识的学习服务？——我们应当到生活中寻找斜面实验的源头；其三，牛顿第一运动定律是经典力学的基础，但根据教学经验，如果直接将定律告诉学生，学生多并不觉得有什么意义，只是觉得多了个考点而已。如何走出应试的范畴，彰显其在科学史上的意义与地位？ 带着这些思考，我们确定了以下的教学步骤（实验及思想蕴含其中）： 第一步，方法：普遍应用，以为引入。 牛顿第一运动定律的得出离不开“实验加推理”的方法，但这一方法如果仅仅出现在实验中，还不能证明其强大的生命力，其在生活中有没有应用呢？ 笔者在开车上班的时候，听到收音机里说到某工程使用了合格的阻燃板。突然想：如何证明用到工程上的每一块阻燃板都合格，即确能阻燃呢？最直接且最有说服力的方法当然是每一块都拿来烧一下试试。但现实生活中显然不是这样的，人们之所以能够确信合格的阻燃板能阻燃，其实是基于两个事实作出的推理。两个事实是：用于测试的样品是能够阻燃的（样品是在燃烧过程中测试的）；成品与样品的材料、工艺是一样的。在此基础上推理：成品是能够阻燃的。反之，不合格的阻燃材料一定是材料或工艺上出现了问题。生活中这种方法运用的场合其实是非常多的，人们相信买回的爆竹都能响、警察根据现场侦破案件所用的方法……多离不开事实（实验）加推理。 设计思路：本节课不以“物体不受力时怎样运动”的问题作为引入，而是以“实验加推理”的方法在生活中的应用作为引入，这样可以更贴近学生的生活；同时事实表明，，由于取材于物理之外，更容易激发学生的兴趣。这里还期望给学生一种暗示：物理方法在生活中也有普遍应用，运用科学方法的方法更容易得到科学的结果。基于下面的设计实施教学后，对学生明确“实验加推理”方法的名称、内容及在生活中的应用。 教学设计：1.新课引入：中国有句古话，叫“授之以鱼，不如授之以渔”。这句话是什么意思呢？（方法比内容更重要）今天，我们就来熟悉一种科学方法！大家先来看一个例子。（简述阻燃板例子。然后学生讨论交流，教师总结。）2.如何证实仓库中每一块阻燃板确实是能够阻燃的？ 第二步，历史：牛顿大炮，用作“互解”。 牛顿曾注意到这样一个现象：用力掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面，而且掷的力量越大，石头离手的速度就越快，落地的距离就越远。于是牛顿提出了一个“大炮”的设想，他画的“大炮”如图：在一座高山上架起一座水平大炮，以不同的速度将炮弹水平射出去，射出速度越大，炮弹落地点就离山脚越远。他推想：当射出速度足够大时，炮弹将会如何运动呢？这就是著名的“牛顿大炮”的故事。 设计思路：经验表明，学生初遇一个问题或结论时，有时不一定能一下子理解，但在有类似的例子进行“互解”的情况下，则更容易接受——相当于教学心理学意义上的“变式”的应用。在上一教学环节之后举“牛顿大炮”的例子就是为了与上面的生活例子互解，从而实现对实验加推理科学方法的更深理解。同时，本例又是物理学史中实验加推理方法运用的一个经典例子。用物理学史中的例子作为互解，可以增加物理课堂的厚重度，让物理课堂散发出经典味道。最后再通过人造卫星的例子，让学生确信“牛顿大炮”思想，即实验加推理方法的生命力。 教学设计：1.简述牛顿大炮的例子；2.与学生一起推理牛顿的思考。 问题设计：1.基于速度越大，炮弹落地距离越远的事实，如果速度逐步增大，你能推理出什么结论？2.然后根据学生回答的情况，适时向学生介绍牛顿的推理结果，并提出新的问题：牛顿的推理可靠吗？3.牛顿大炮的思想有没有成为现实呢？ 第三步，体验：学生游戏，用以奠基。 类似于探究牛顿第一运动定律所用的斜面实验，在生活中还是有不少原型的。例如，行驶的自行车停止施力后向前运动直到自然停止；在地上滚动的足球会自然停止等等。这些均可以作为斜