牛顿第二定律应用教学引入过程的改进

1、牛顿第二定律的应用一课，许多年下来基本形成了固定的教学模式：即就具体题目的解题过程进行展开，以加速度为桥梁，加强学生对力与运动之间的已知量转化的熟练度。诚然，对于学生在短时间内掌握公式的具体应用，将本章节习题完成并拥有一定解题技巧，这样做是无可厚非的。但我想，我们是否在同时错过了一个让学生自我建构物理知识体系、完善物理思维模式的过程？要知道，牛顿定律是经典物理学大厦的基石，学生脑海中这块基石的稳定程度、学生对于这块基石的各个侧面的理解程度，直接决定了他这座大厦的高度和牢固等特性。加速度是物体运动状态改变的原因，以往我们在大多数时候都试图让学生利用题目来巩固这一印象，即重现我们教师的思维过程。而

2、对于普通学生来说，没来得及深入思考，仅仅从题目当中训练出来的固定解题模式，只不过增加了其“熟练度” 。在考试中遇到同类型题，尤其是计算题，能够比没做题的同学更快更准确的完成题目；但一碰到涉及到涵义、概念的文字类选择题，所需要的解题时间和正确率往往很差。甚至于高一上学期的学生，考察牛顿第二定律知识点的文字类选择题的得分率，有时还不如最后一道压轴性的计算题。教书十年，从其它学校的同行也了解到，这类现象是普遍存在的。从小处说，这影响的是选择题的正确率，或复杂动力学计算题的分析能力；但从大处说，这影响到学生对于经典物理的基石，及其前因后果的深入理解。如何深入地理解教材上这句话“力是物体运动状态改变的原

3、因” 、 “力是物体产生加速度的原因”？我想，我们要做的是让学生深入理解而不是记忆和背诵教师讲授内容。以前有句话叫“读书百遍其意自见” ，放在这里，也就是题目做多了学生自然就会了。题海战术固然可靠可信，但其代价也是颇为巨大的，相当一部分学生会因挣扎在题海中迟迟无法领悟，而丧失了对于物理的学习兴趣，真正依靠题海深刻领会了牛顿第二定律的学生只占一小部分。这从高三第一轮复习时，有太多同学在这个章节里磕磕绊绊就可以看出些问题了。让学生深入理解“力是物体运动状态改变的原因” ，需要从学生的认知特性入手。被动记忆不会长久，这里我利用建构主义的学习方法：建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一

4、定的情境即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。首先，激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机。牛顿第二定律的例子很难举，又或者说太容易举。因为“力让物体的运动状态产生变化”的例子，实在太多了，人的坐、站、行、走，小车小球等抽象物体在外力参与下的运动，例子真是不胜枚举。但问题就在于这些例子实在是太常见了，不经过大脑思考也都能够给出正确答案，无法引起学生思考，引导其建构出物理思维模式。真正需要些日常经验，要想几秒钟的例子，比如刹车时的摩擦力方向，却跟前面“牛顿第一定律”的联系更大些。可见，想要达到“激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学

5、习动机”的目的不是那么好完成的。我的做法是这样，将一只剥去商标的透明矿泉水瓶中盛满水，先塞入一只大玻璃球，让学生猜测，当我让矿泉水瓶加速前进时，玻璃球相对于瓶子的运动方向。之后换成塞入彩色空心塑料球，重复猜测，重复实验。最后将玻璃球和彩色空心塑料球一起塞入，重复实验，分组讨论现象及原因。学生对于猜测大玻璃球的运动没有任何嶂碍，并如前面提到的一样，有些同学认为实在简单，根本没必要实验，毕竟这和牛顿第一定律的公交车起动时，人的倾倒问题没有本质区别。但之后换成彩色空心塑料球后，猜测就有了分歧并立刻引发激烈讨论。因为同学们急于知道自身猜测正确与否，我并未给他们阐述自己看法理由的时间，而是随后进行了实验

6、。通过实验看到的现象并不十分明显，这在备课的时候就发现了，一是由于运动时间过短；二是人手操作，先加速后减速，一些学生分辨不出应该看哪一部分。为了解决这一问题，我在手动操作后，立刻通过投影播放了课前在实验室中，利用更为精密的实验装置让水瓶做匀加速直线运动的慢镜头视频剪辑。看了之后教室中出现热烈的讨论过程，以及一些同学皱着眉头思考的情形，同时另一些同学炫耀自己的回答并为其他同学讲解的情形，我知道， “激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机”这一目的已经完美达成了。而最后将玻璃球和彩色空心塑料球一起塞入，重复实验前，大部分同学已经胸有成竹地给出自己的猜测了，只是点着头等待我完成这一物理过程。其次，

7、通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间联系的线索，帮助学生建构当前所学知识的意义。在成功激发学生的学习兴趣后，我请一些小组派代表作出实验解释，并在我的提示下逐步完善结论。同学们认识到所用的知识其实都是上节课所学习过的，他们之前也完全拥有解释现象的能力，只不过所需考虑的物理环境是现实物体而并非抽象，或思考不周详导致猜测时举棋不定。我看到一些同学在我说“要知其然，更要知其所以然”时点头了，便立刻将发现“物体运动状态发生改变”的事实，与“力是其原因”再次强调。并给出实验总结：“矿泉水瓶加速前进时，瓶内的水和小球都想要与之共同前进，而如果它们想拥有同样的加速度这一结果，则各自需要其自身质量与

8、加速度乘积的合外力这个原因 。这时，在同等体积的条件下，质量最大的玻璃球需要的力最大， 水需要的力居中，而空心塑料球需要的力最小。由此，玻璃球不能满足加速需求，相对后撤，而空心塑料球的加速需求被过分满足，从而拥有了更大的加速度，相对矿泉水瓶前冲。 ” 、“也可以认为是水相对向后运动的同时，将空心塑料球挤到前面去了，这也不失为一种简单方法。 ”这时，给出同类问题进行巩固拓展是必要的，也是学生应用自身刚学到的知识，获得成就感和解题自信的最好时机，我立刻抛出问题：“如果是新买的矿泉水未打开前，瓶内会有一些气泡，水瓶减速运动时，气泡相对瓶子的运动方向会是怎么样呢？”学生普遍都有水杯或矿泉水瓶放在课桌上

9、，供他们课间在班级的饮水机取水。一些同学在思考后会拿着晃动两下以验证他的结论，看到这些，我觉得这堂课的教学效率远远大于了我的预期。课后，我自己也觉得这堂课学生的听课效率，或者说是他们的参与程度、学到的知识比以往讲授新课时要多，从而结合建构主义学习理论，对这堂课进行了深入反思。在建构主义学习环境下，教学设计不仅要考虑教学目标分析，还要考虑有利于学生建构意义的情境的创设问题，并把情境创设看作是教学设计的最重要内容之一。在上这节课之前，我并未有如此深刻的理解，或者说，并未将情境的创设想象得有这么重要。以往上课虽然也有引入环节，但往往不够精彩，或者说，不够精挑细选。这次的引入准备过程，自己想想都觉得不可思议。先是结合题目，挖空心思想出了一个看似与日常生活相矛盾的“矿泉水瓶中的气泡”问题。之后想到气泡是透明的，后排同学看不清楚，便改成了空心塑料小球。却又发现运动过程过快，从而想到应用录像的慢镜头回放功能。再后来心想反正都拍录像了，就拍得严格一些，去实验室组装了较为严格的匀加速运动实验装置。真正实验的时候才发现，由