重实验探究 育创新人才

新课程理念下的物理教学重视学生认知形成的过程，强调对物理学发展历程的展示，重视科学方法、科学精神、人文精神的渗透，突出学生的主体地位。在教学中，我注重将物理学史、人文精神、科学方法与教学相结合，在教材的处理上也体现出相应的变化。

在讲述运动和力的关系时，亚里士多德和伽利略的观点是必须要介绍的，相关内容在旧教材中的牛顿第一定律中出现，教师通常的处理方法是进行一些简单的结论性介绍。教科版新教材将此教学内容设置为一节独立的课，这一变化体现了新课标的要求，即通过介绍科学家进行科学探究的过程，让学生了解科学研究的方法，提高学生的科学素养。这样的安排给教师提供了一个设计探究活动的平台，有助于对学生进行科学方法的指导。

■ 课前慎思：想要学生体验什么？培养何种能力？

当我看到教材将这一内容设计为一节课时，就有一种冲动——还原历史发现本源，让学生经历科学家的理性逻辑推理和科学探究过程，让学生体验物理学研究的方法，培养学生自主学习、自主探究及创新设计的能力。

分析学情：学生对亚里士多德和伽利略都有了解，但对于他们各自的观点是怎样得出的并不清楚，特别是对亚里士多德的看法可能会存在片面性，以及对于伽利略的科学实验方法及其对推动近代科学发展的重要意义并不是很清楚，对科学研究的方法不熟悉。

制定教学目标：了解亚里士多德和伽利略关于力与运动关系的不同观点，并能对比优劣；了解认识世界的科学方法；知道人类对客观世界的认识是从直接经验开始的，但要经过实验和对实验结果的分析才能得出结论；会描述实验现象，会设计简单实验证明自己的观点，会对实验现象作出归纳总结。

通过学习前人的思考方法，进一步体会物理学中理想化的实验方法。经历“观察—质疑、猜想—实验—推理—交流—归纳总结”的过程，体会科学的研究方法。通过了解伽利略的科学思想和科学研究方法认识实验对物理发展的推动作用。养成敢于质疑的习惯及实事求是的科学态度。

■ 课中掠影：设疑激趣、碰撞思维，体验科学探究的方法。

为了让学生能更好地理解亚里士多德和伽利略的观点，我从日常现象出发，创设了容易出现错误观点的情境。

情境1：教师设疑激趣，引领学生理解亚里士多德和伽利略的观点。

教师：请同学观察，我用力推讲台桌上处于静止状态的木块，木块运动了，我不推，木块就停止运动了。请你通过观察到的现象，分析运动和力有怎样的关系？

学生1：力是维持物体运动的原因。

教师：你的观点与两千多年前著名学者亚里士多德的观点相同。其他同学有不同的看法吗？

学生2：力作用在木块上，使木块由静止状态变成了运动状态，力是改变运动的原因。

教师：你的观点与三百多年前伽利略及牛顿的观点相同。运动是否需要力来维持呢？亚里士多德和伽利略分别对落体运动和水平运动进行了研究。请同学们阅读教材，找出他们的观点。

学生归纳：亚里士多德——竖直方向：无须外力帮助自身就能实现，重的物体比轻的物体下落快；水平方向：运动需要外力来维持。伽利略——竖直方向：重的物体与轻的物体下落的快慢相同；水平方向：运动不需要力来维持。

设计意图：本环节的设计意在通过日常现象和直接观察激发学生对运动和力关系的好奇，引发相互冲突的观点，为后面的论证作铺垫。

情境2：让学生自主设计实验或用事实反驳亚里士多德的观点。

教师提出问题引发思考：你能举实例或用实验反驳亚里士多德的观点吗？

学生设计反驳竖直方向的实验——

学生3：同样一张纸，一次展平释放；另一次揉成纸团，两种方式下落快慢不同。

学生4：用质量不同的纸团和橡皮从同样高度静止释放，同时落地。

教师：同学们设计的实验很精彩。完全可以证明不是重的物体比轻的物体下落得快。

学生设计反驳水平方向的实验——

学生5：水平面上推出去的物体有时可以在离开手以后继续滑行一段，所以，水平方向的运动是可以不需要用力来维持的。

教师总结：水平方向的运动是可以不需要用力来维持的。

设计意图：此环节是教师为了培养学生的思辨和创新精神设计的，既能充分发挥学生学习的主动性，又体现了物理学的研究方法和科学实验的作用，为对比伽利略的工作作好铺垫。

情境3：学生阅读教材，讲述伽利略是如何反驳亚里士多德的观点的。随后，教师利用演示实验和动画模拟帮助学生理解。

学生6：如果大石头下落的速度比小石头快，则把一大一小两块石头拴在一起时，下落快的大石头会被下落慢的小石头“拖”着，而速度减慢，下落慢的小石头会被下落快的大石头“拉”着，而速度加快，因此，两块石头拴在一起的速度应小于大石头的速度，大于小石头的速度。但把两块石头拴在一起时，总重大于大石头，就应该比大石头下落得快。这样伽利略从亚里士多德的观点出发推出了自相矛盾的结论，从逻辑上否定了亚里士多德的观点。

学生7：伽利略用实验反驳竖直方向的观点。

实验：分别用不同质量的小球，放在同一斜面同一位置上，沿斜面向下运动。（图1）

现象：到达斜面底部的时间相等（随着斜面变陡，时间变短）

结论：下落快慢与小球的质量无关。

教师：请同学思考伽利略实验为什么与我们日常观察的重的物体比轻的物体下落得快不同呢？

教师实验：演示牛顿管实验，证明在没有空气阻力的情况下，重的物体与轻的物体下落得快慢相同。可见，伽利略选用小球做实验就是为了减小空气和摩擦阻力的影响，排除干扰，突出运动的本质规律。

学生8：伽利略用实验反驳水平方向的观点。

实验：让小球沿左斜面向下运动，随后小球沿右斜面向上运动，几乎可以达到与左斜面释放小球时同样的高度。改变右斜面的坡度，坡度越来越小。（图2）

现象：小球要达到同样高度经过的坡长就越长，运动的距离越远。

推理及结论：如果将右斜面放成水平面，且没有任何阻力，小球将达不到原来的高度，就应永远运动下去。从而否定了亚里士多德认为的水平方向的运动需要力来维持的观点。

（教师播放动画模拟，帮助学生建立图景，加深对理想实验的理解。）

设计意图：让学生体会感性直观认识有时不一定能反映事物的本质，在实验的基础上进行合理的逻辑推理是科学研究和认识世界的正确方法，使学生认识到实验的重要。

情境4：讨论交流，归纳总结认识世界的科学方法。

学生分组讨论分析亚里士多德失败和伽利略成功的原因，归纳认识世界的方法。

学生总结：亚里士多德失败的原因是研究方法的问题，从观察到结论，完全依赖感性认识和直觉。伽利略的成功之处在于研究方法中引入了实验和逻辑推理的理想实验方法。科学的研究方法是：实验和思考结合，实验和分析推理结合。研究问题的正确方法是：提出问题—猜想假设—设计实验—观察分析—推理—建立理论。

■ 课后反思：引领学生体验科学探究的过程，展示科学的魅力是物理教师的责任。

本节课以史实和教材为依据，还原了人类对力和运动认识的历程。以逐步深入的问题为线索引导学生积极参与讨论和交流。本节课突出实验对物理学发展的推动作用，教学中逐步渗透科学研究方法教育；通过学生自己对问题的论证过程，让学生体验科学家的研究过程，旨在培养学生的科学思维习惯和科学素养。整节课是在教师的引导下，通过学生自身的思考体验，水到渠成地发现伽利略的科学方法，由于是学生经历的认知过程，所以理解最深刻，记忆也最清晰。

在宽松、包容的课堂氛围里，我努力挖掘学生头脑中最原始、最真实的想法，并充分利用它们来指导学生的学习。在这样的课堂里，学生不仅学习了知识，更体会到了获得知识的乐趣，学习了方法，提高了能力。这种教育观在实践中无疑会碰到困难，其中，学生的积极思考和自由表述，很可能就会产生意想不到的问题，对教师来说，这既是挑战，更是难得的机会，教师若能以真诚的态度与学生一道探究问题，因势利导，将会收到意想不到的良好教学效果。师者——传道、授业、解惑也。物理教师的责任是传授科学之本源，科学之方法，让学生热爱物理、欣赏物理学的理性和谐之美，并用科学方法去创造更美好的生活。在物理教学中结合物理学史，创设情境让学生与科学家一起经历科学探究的过程，体验科学方法和艰苦历程，对激发学生的学习兴趣，提高学生的认知和理解水平，强化其创新应用能力大有裨益。

物理教学的价值是把人类社会积累的知识转化为学生个体的知识；把前人从事智力活动的思想、方法转化为学生的认识能力；把蕴含在知识载体中的观念、态度转化为学生的行为准则，把科学过程与方法引入物理教学的意义是使学生有身临其境之感，领略科学家的研究方法、科学思想、科学精神和科学态度。作为一种教学方式，科学探究在于播种一种行为，收获一种习惯。■

□编辑王宇华

季茹老师对物理学科具有系统坚实的理论和实践基础。热爱学生且受到学生的尊敬和喜爱，教学亲和力强，善于利用现代化教学手段，创设情境，突破教学重难点。季老师常采用“设疑激趣、碰撞思维、合作探究、展示交流”的教学方法，展现物理学的真、善、美，提高学生科学探究的兴趣和科学素养，为学生爱学物理、会学物理、学好物理奠定了基础。

——高宇君

（北京市第二十二中学校长）