系统教学法在中学物理导学案设计中的应用

刘维宁

（泗阳致远中学，江苏 泗阳 223700）

中学物理导学案是在传统教案的基础上，按照“教学以学生为中心”的基本原则设计出来的，旨在帮助学生更好地明确学习目标，理解学习内容，积极主动地参与学习活动，从而达到提高学习质量的目的。因此，导学案不应是教学流程的简单呈现，而应是一个科学的学习方案、一幅知识的“寻宝图”。美国著名学习心理学家加涅认为，学生的学习从本质上讲是一个系统而完整的信息摄取、内化、储存和反馈的过程，即知识的知觉选择、理解领会、记忆储存和作业反馈的过程，所有教学活动都应为这一过程提供良好的外部条件。系统教学法注重信息系统，强调有意义的接受学习，要求教师在教学过程中通过有计划、有目标、循序渐进的学习指导，帮助学生不断完善和优化认知结构。据此，我们把中学物理导学案设计为五个部分，即：学习目标、学习准备、合作讨论、总结记忆和巩固练习。现以人教版高中物理必修1第四章第1节《牛顿第一定律》的导学案设计为例，对五个部分分别予以说明。

一、学习目标

系统教学法强调教学活动首先要明确学习目标。美国著名认知教育心理学家奥苏贝尔说：“当一个人清醒地意识到自己学习活动所要达到的目标与意义，并以它来推动自己的学习时，这种学习目的就成为一种有力的动机。”本课的学习目标可确定为：

①了解亚里士多德对力和运动关系的论述及存在的错误。

②知道伽利略的理想实验及其推理过程，知道理想实验是科学研究的重要方法。

③理解牛顿第一定律的内容，能够用牛顿第一定律解释有关现象。

④知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的日常现象。

二、学习准备

学生的学习准备是指学生认知心理准备，它不仅可以固定新知识的上位观念，还能改变认知先决条件和认知先决情感条件。在学习准备阶段，学生“有知有惑”。“有知”可以降低课堂教学的容量，为突出重点、解决难点创造时间和认知条件；“有惑”则可以产生“学习心向”，即主动地将所要学的知识与原有的知识相联系的倾向性。《牛顿第一定律》学生除了“惯性与质量”这一问题没有专门学习外，对其他知识都已有了大致的了解。但是，他们只知道亚里士多德的观点是错误的，却不了解这一观点为什么会延续两千多年；只知道伽利略做了个理想实验就得出了牛顿第一定律，却不知道这一思想是如何产生的。因此导学案在这一部分应充分利用学生已有的知识和求知愿望，引导学生观察生活现象、做一些小实验，从而形成实践体验；阅读教材，回忆有关旧知识使之清晰化，复习相关技能使之熟练化；思考相关问题，产生“学习心向”，为“同化（原有认知结构量的增加）”或“顺应（原有认知结构质的变化）”认知作好充分准备。

①观察现象：人推自行车前行、汽车驾驶员都系安全带。

②观看视频：冰壶比赛。

③小实验：分别在布沙发上和玻璃板上滚动玻璃球，观察其运动情况有何不同并分析原因。

④课前回忆：初中时学习的牛顿第一定律内容。

⑤阅读教材：思考“亚里士多德的观点为什么能延续两千多年？”

三、合作讨论

合作讨论是系统教学法课堂教学的主要形式，也是整个教学流程的关键环节。学生学习方式以接受性学习为主，但这种接受性学习并不与机械学习划等号，而完全可以是有意义的，只要教师能清晰地组织教材，学生在学习新知识过程中，就可以积极主动地从原有知识结构中提取出最易于新知识联系的旧知识，导致原有认知结构不断重组，从而获得新知识方面明确而稳定的意义，即知识的心理意义。据此，导学案设计在这一部分应本着“低容量、高思维密度”的原则，创设条件以实现学生与学生之间、学生与教师之间、学生与环境之间的相互作用，可以通过观察图、表、文字、影像和参与实验，如伽利略理想实验模拟视频，亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿观点列表，实验“从一摞书中抽出其中一本”等，开展相互之间、小组之间、师生之间等多种形式的讨论，实现认知主体对认知客体的充分作用，促进主体认知结构发生“同化”和“顺应”，从而促进主体智力的快速提高。

本课中笔者设计如下讨论题。

讨论题1：亚里士多德关于运动和力关系的论述为什么能延续两千多年？

讨论题2：理想实验是如何设计的？它怎样说明了伽利略的思想？伽利略“若没有摩擦阻力，球将永远滚下去”的思想是如何产生的？笛卡尔对伽利略的观点作了哪些补充和完善？

讨论题3：为什么说惯性定律是牛顿物理学的基石？物体抵抗运动状态变化的本领与什么因素有关？讨论题4：关于伽利略理想实验，以下说法正确的是A.完全是理想的，没有事实基础

B.是以可靠事实为基础，经过科学抽象，深刻反映自然规律的

C.没有事实为基础，只是理想推理

D.以上说法都不对

讨论题5：一个加速上升的气球途中从气球上落下一个物体，则物体在离开气球时

A.物体立即向下做自由落体运动

B.物体的速度为0，加速度方向向下

C.物体的速度方向和加速度方向均向上

D.物体的速度方向向上，加速度方向向下。

讨论题6：正确填出比亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿关于力和运动关系的观点

力和运动关系的观点 根据 正确性 意义亚里士多德伽利略笛卡尔牛顿

讨论题7：谈谈你对牛顿第一定律产生过程看法。

讨论题8：运用牛顿第一定律解释下列生活现象。

公交车上的乘客车启动时后仰、刹车时前倾，

从一摞书中快速抽出其中一本其他书不会掉下来，轻推冰壶冰壶离手后可以运行很长距离。

四、总结记忆

系统教学法注意随堂记忆。从心理学角度来看，最有效的记忆是即时记忆。如果教学过程中留有一定的时间进行强记训练，学生就可以在刚刚学习新知识的较短时间内对知识有个印象，有利于学生掌握新学到的知识。而对学习内容进行概括、提炼，形成知识结构，则有利于学习的保持和迁移。所以导学案应为这一部分留有显著的位置，提醒学生将在老师指导下总结出来的条目化、关系化、结构化的知识内容进行记录并强化记忆。在本节内容中，伽利略理想实验是牛顿第一定律产生的基础；在得出牛顿第一定律时，人们认识到了物体具有惯性；而惯性大小的唯一量度是质量。将这些知识内容、联系列成结构图，将有利于学生对正确知识的记忆和运用。

导学案应设计一定的巩固练习。巩固练习是教学过程中巩固教学成果的一组“教和学有序变化行为”，是强化知识的重要途径，也是产生有效教学反馈信息的环节。巩固练习分为课堂练习和课后练习。课堂练习是紧接着强记训练后进行的练习，要求独立完成，不允许讨论，以便学生和老师都能获得准确的反馈信息；课后练习提倡独立思考，对部分难度较大的问题，学生可以通过查找资料或相互讨论完成，但学生对自己的掌握情况须有一个准确的评价。教师通过对练习的检查、批改，及时获得学生学习状况的基本信息，并据此制定补救措施，调整教学方案。学生可以自行纠错，并根据自己对知识的掌握情况，制定补习计划，调整学习行为，不断提高学习策略水平。

设计如下课堂练习。

1．下面几个说法中正确的是（ ）

A．静止或作匀速直线运动的物体，一定不受外力的作用

B．当物体的速度等于零时，物体一定处于平衡状态

C．当物体的运动状态发生变化时，物体一定受到外力作用

D．物体的运动方向一定是物体所受合外力的方向

2．关于惯性的下列说法中正确的是 （ ）

A．物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性

B．物体不受外力作用时才有惯性

C．物体静止时有惯性，一开始运动，不再保持原有的运动状态，也就失去了惯性

D．物体静止时没有惯性，只有始终保持运动状态才有惯性

3．关于惯性的大小，下列说法中哪个是正确的？（ ）

A．高速运动的物体不容易让它停下来，所以物体运动速度越大，惯性越大

B．用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体，则难以推动的物体惯性大

C．两个物体只要质量相同，那么惯性就一定相同

D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小

4．火车在长直的轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回到原处，这是因为（ ）

A．人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带着他随火车一起向前运动

B．人跳起的瞬间，车厢的地板给人一个向前的力，推动他随火车一起运动

C．人跳起后，车继续前进，所以人落下必然偏后一些，只是由于时间很短，偏后的距离不易观察出来

D．人跳起后直到落地，在水平方向上人和车具有相同的速度

5．关于物体的惯性定律的关系，下列说法中正确的是（ ）

A．惯性就是惯性定律

B．惯性和惯性定律不同，惯性是物体本身的固有属性，是无条件的，而惯性定律是在一定条件下物体运动所遵循的规律

C．物体运动遵循牛顿第一定律，是因为物体有惯性

D．惯性定律不但指明了物体有惯性，还指明了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因

5.2课后练习（略）

笔者的教学实践证明，运用系统教学法设计的导学案，遵循认知规律，突出学生的主体地位，不仅有助于学生对新知识的接受和掌握，更有利于调动学生的学习积极性，培养他们自主学习、合作学习、探究学习的良好品质。