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【摘 要】“牛顿第一定律”蕴含着丰富的科学方法内容，是进行科学方法教育的典型题材。本文在教学设计及实施中，探索了在初中科学教学中如何抓住典型题材，在教学过程中有效渗透了科学方法教育。以此引导学生的学习，提高学生的科学素养。
【关键词】初中科学 课堂视角 科学方法教育 牛顿第一
【中图分类号】G301 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）36-0152-02
引言
《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》（教育部，2012）指出：初中科学课程是以提高学生科学素养为宗旨的课程，科学素养包含了多方面的内容，一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并应用他们处理实际问题、参与公共事务的能力。可见课程标准要求学生掌握基本的科学方法，并能将这些方法迁移到自己的生活中。
目前科学课程重视科学方法的教育在观念上有了改变，但在教学实践上依然没有发生大的变化，而在课堂视角下的科学方法教育为科学方法教育落到实处提供一种可能：从学习活动与学习评价着手，突出并显化科学方法教育。科学方法融于具体的知识的认识过程中，只有把认识知识的过程充分而又不适时机地展现出来，我们的学生才会看到了科学问题是怎样提出来的，从什么角度、用什么方法去解决， 从而领悟和掌握科学研究的方法。这就要求我们在知识的教学中，认真挖掘教材中的科学方法，按照科学学科的特点以及学生认知规律和特征合理的设计教学过程和教学方案，显化和渗透科学方法教育。这样学生在收获知识的同时，提高了科学探究能力和科学素养的目的。
本文将以七年级下册第三章第四节《牛顿第一定律》第一课时的教学内容为例，探索如何进行基于科学方法教育的课堂教学。
一、教与学的活动设计
[导入]让学生用力推动课桌上的科学课本，提醒学生注意观察实验现象
[设计意图]利用生活与实验现象创设情境导入新课，通过学生实验将亚里士多德思想的由来转变为学生实验，为学生的思维提供思考的对象和起点。观察作为一种科学方法， 需要在教学中认真培养，引导学生学会观察什么？ 让学生来描述观察到的现象：科学课本从静止状态开始运动，手停止施力，科学课本从运动状态停下来。
问题1：在课桌上放一个科学课本，使它处于静止状态.施加适当推力使科学课本整个运动过程中，推力起到了什么作用？
通过对实验的观察发现：给课本施加适当推力能够使其运动起来，停止施力课本又处于静止状态。以此学生就会想到力是维持物体运动的原因。
[设计意图]让学生使课本运动起来，引导其得到“力是维持物体运动的原因”。然后用亚里士多德的观点加以肯定，让学生错误的前概念在这样的教学情境下一览无余。
问题2：将课本换成小车，对小车施加推力后马上撤去推力，小车没有立即停止，但是小车最终还是停了下来，小车在整个运动过程中，观察推力起到了什么作用？与问题1中的现象有什么不同？
[设计意图]观察法是初中学生要掌握的一种重要的科学方法，也是大量存在日常教学中，但往往我们老师觉得太常见了，很多时候总是认为学生应该会，忽视了对观察方法的进一步指导，如观察时要有好奇心，要对矛盾产生警觉等。本情景中要让学生知道为何观察？ 明确观察点， 从对比观察中提出思考的问题。
[學生活动] 小车运动起来，后来又停下。
[追问]：既然说力是维持物体运动的原因，那么小车离开手后，没有了手的推力的作用为什么还会运动？
学生：（学生沉默）
[追问] 小车又为什么会停下来？
[学生活动] 有阻力的作用。
（学生思考分析：根据学生以前学过的知识得出另一个结论——力能改变物体的运动状态。）
[追问] 那么整个过程中，力到底发挥什么作用呢？运动和力有什么样的关系呢？
[学生活动] （沉默或小声议论）
[设计意图]让学生意识到“力并不是维持物体运动的原因”，并利用伽利略和亚里士多德的关于“力与运动”的争端，使“认知冲突”进一步升华，让学生在强烈的矛盾中碰撞出思维的火花。
[引导] 研究一个事物的作用，简单的方法就是：把一个事物去掉，然后观察会怎样。如要认识汽车对生活的作用，设想没有汽车的生活将会怎样，同理要看力对物体运动的作用，就看物体没有受到力时会怎样运动。
[设计意图]经验表明，学生初遇一个问题或结论时，有时不一定能马上理解，但在有类似的例子进行“ 互解”的情况下，则更容易接受。举“汽车对生活的作用”的例子就是为了与物体运动中力的作用互解，达到对研究物体运动与力的关系转化为没有力时，物体是怎样运动的目的。教学中也可以告诉学生用科学方法的类比法，让学生体会到类比法的运用就是将熟悉问题的能力迁移到新的情景中来。
[追问] 那么物体不受力作用时，做什么运动呢？如何研究物体不受力作用时，将做什么运动？物体不受力的环境在自然界中又不存在？我们应当如何去研究呢？
[学生活动] （思考中）
[引导] 回忆下“真空不能传声”这一结论是通过怎样的一个实验得出的？采用了什么方法？
[学生回忆] 将一个正在发声的闹铃放在一个密封的容器中，用抽气机不断往外抽气，边抽气边听容器中闹铃发出的声音变化，会发现铃声越来越小，最后几乎听不见声音，推理出如果是真空状态就没有声音传出来了。因此，“真空不能传声”这一结论是在实验的基础上经过推理得到的。
[引导] 通过刚才这位同学的回答，对大家有什么启发？
[设计意图]教师起主导的作用，让学生回忆“真空不能传声”这一结论得出所做的实验，通过类比引导，即能为学生发现和解决新的问题提供思路，教师同时也指明在本节课前面出现过的类比迁移科学方法再次得到运用，也为下面的理想实验方法设计作科学方法上的铺垫。 [引导] 学生得出：当运动的小车受到的阻力越来越小，观察其运动状态的变化，最后推理得出物体不受力时，小车将做什么运动。
[设计意图]学生的思维得到一步步的引导，教师起到学生知识建构的引导者的作用，而非知识经验的传授者。
[提问] 要研究阻力对运动小车的影响，我们要控制小车在受到不同阻力前具有相同的速度，那么怎样使运动的小车在受到不同阻力时具有相同的速度呢？怎样给运动的小车施加由大到小的阻力呢？（学生讨论、设计实验方案）
[学生活动] 让小车每次都从斜面的同一高度滑下。
[学生活动] 让小车受到的阻力这一因素发生变化，就需让小车在粗糙程度不同的平面上运动。
[设计意图]教师一步步的引导，帮助学生找到实验设计的突破口，让学生自己设计出实验方案，充分发挥学生的潜能。
教师通过课件以问题的形式，引导学生积极思考实验探究的的方法：应控制什么，改变什么，观察什么；应如何控制，如何改变，如何观察；明确探究思路，展示设计方案。教师点拔，通过制订计划与设计实验的训练，充分发挥学生的创造力，让学生掌握科学探究方法，具有控制变量的意识，发展学生初步的科学探究能力。
实验与收集证据
首先对学生进行科学分工，一人操作一人观察，记录；然后让学生按照设计的探究方案，分组进行实验，教师巡回指导培养学生的合作竞争意识。
各小组实验，并列表记录数据.
实验序号 ① ② ③
水平部分材料 毛巾 棉布 木板
小车所受阻力情况 大 较大 小
小车运动路程/米 短 较长 最长
速度减小得快慢 快 较快 慢
[设计意图]对于教材中的表格，教师只要指出表格法是对实验数据处理的一种科学方法，通过运用表格法可以将实验数据变得更加清晰。
为了更好的培养学生的想象力，我们应当充分利用教材中的实验，使看不见的“推理”得到可视化的呈现。（图形通过板书的形式呈现出来）
[设计意图]利用图形的方式呈现科学情景分析，图示的科学方法使学生得到较好的领悟。这样课堂教学可以让学生领略到科学学习中应用逻辑与直观、抽象与形象相结合的理想化论证方法。
分析推论： 从实验中看出运动物体受到的阻力越小， 它的速度减小得就越慢， 它运动的时间就越长。进一步推理得出：在理想的情况下， 如果表面绝对光滑。物体受到的阻力为零， 它的速度将保持不变， 从而概括得出牛顿第一定律。
教师叙述：英国科学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的科学定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线状态。强调：牛顿第一定律研究的对象是“一切物体”，前提是“物体不受力的作用”，结果是：原来静止的继续静止，原来运动的将做匀速直线运动。在这个研究过程中，伽利略创造性地提出和应用了理想实验这种理想化方法。伽利略理想实验是不能在现实中实现的实验，但是它反映了一种科学思想，并不是凭空臆想，而是建立在可靠事实基础之上的，以事实为依据，以科学抽象为方法，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律。
课堂小结：引导学生总结
1. 牛顿第一定律等知识。2.在科学知识方面你有哪些收获？存在哪些疑惑？3.在科学方法的学习运用上你又有哪些收获？
师生活动学生讨论交流。
[设计意图] 学生在经历相关体验、思考、实验等学习活动后，是否了解科学的基本思想和方法？ 能否尝试利用科学方法来解决实际问题？是否有初步的分析、解决问题的能力？通过全面总结本课知识和运用到的科学方法：观察法、表格法、解释法、类比法、推理法、控制变量法、理想实验法等科学方法，让学生在知识与科学方法上的收获展开讨论，使它们内化成学生的能力。
二、结语
通过本文的案例分析，得出基于科学方法教育的科学教学设计对教学是十分有益的。本文中科学方法贯穿了整个教学过程，这样一来进行的“牛顿第一定律”的教学， 把科学方法体现在知识的认知过程中， 按照学生的认知模式进行教学， 从学生的思维出发，来认识和探索世界，学生只有经历这一过程， 才会真正领略到科学方法和科学知识的内涵，科学素养也就相应得到了相应的提高。
一线教师只有深入挖掘教材中蕴含的科学方法，并将科学方法教育落到实处，才能使科学方法成为学生开启科学知识宝库的钥匙，成为联接学生知识和能力的纽带。
参考文献：
[1]教育部.初中科學学科标准（2011年版） [S]. 北京：北京师范大学出版社，2012.
[2]付洪艳. 初中物理科学方法教育内容的研究[D].北京：首都师范大学，2014.5
[3]陈清梅.论物理科学方法教育的教学模式.中国现代教育装备，2011（12）.
【关键词】初中科学 课堂视角 科学方法教育 牛顿第一
【中图分类号】G301 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）36-0152-02
引言
《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》（教育部，2012）指出：初中科学课程是以提高学生科学素养为宗旨的课程，科学素养包含了多方面的内容，一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并应用他们处理实际问题、参与公共事务的能力。可见课程标准要求学生掌握基本的科学方法，并能将这些方法迁移到自己的生活中。
目前科学课程重视科学方法的教育在观念上有了改变，但在教学实践上依然没有发生大的变化，而在课堂视角下的科学方法教育为科学方法教育落到实处提供一种可能：从学习活动与学习评价着手，突出并显化科学方法教育。科学方法融于具体的知识的认识过程中，只有把认识知识的过程充分而又不适时机地展现出来，我们的学生才会看到了科学问题是怎样提出来的，从什么角度、用什么方法去解决， 从而领悟和掌握科学研究的方法。这就要求我们在知识的教学中，认真挖掘教材中的科学方法，按照科学学科的特点以及学生认知规律和特征合理的设计教学过程和教学方案，显化和渗透科学方法教育。这样学生在收获知识的同时，提高了科学探究能力和科学素养的目的。
本文将以七年级下册第三章第四节《牛顿第一定律》第一课时的教学内容为例，探索如何进行基于科学方法教育的课堂教学。
一、教与学的活动设计
[导入]让学生用力推动课桌上的科学课本，提醒学生注意观察实验现象
[设计意图]利用生活与实验现象创设情境导入新课，通过学生实验将亚里士多德思想的由来转变为学生实验，为学生的思维提供思考的对象和起点。观察作为一种科学方法， 需要在教学中认真培养，引导学生学会观察什么？ 让学生来描述观察到的现象：科学课本从静止状态开始运动，手停止施力，科学课本从运动状态停下来。
问题1：在课桌上放一个科学课本，使它处于静止状态.施加适当推力使科学课本整个运动过程中，推力起到了什么作用？
通过对实验的观察发现：给课本施加适当推力能够使其运动起来，停止施力课本又处于静止状态。以此学生就会想到力是维持物体运动的原因。
[设计意图]让学生使课本运动起来，引导其得到“力是维持物体运动的原因”。然后用亚里士多德的观点加以肯定，让学生错误的前概念在这样的教学情境下一览无余。
问题2：将课本换成小车，对小车施加推力后马上撤去推力，小车没有立即停止，但是小车最终还是停了下来，小车在整个运动过程中，观察推力起到了什么作用？与问题1中的现象有什么不同？
[设计意图]观察法是初中学生要掌握的一种重要的科学方法，也是大量存在日常教学中，但往往我们老师觉得太常见了，很多时候总是认为学生应该会，忽视了对观察方法的进一步指导，如观察时要有好奇心，要对矛盾产生警觉等。本情景中要让学生知道为何观察？ 明确观察点， 从对比观察中提出思考的问题。
[學生活动] 小车运动起来，后来又停下。
[追问]：既然说力是维持物体运动的原因，那么小车离开手后，没有了手的推力的作用为什么还会运动？
学生：（学生沉默）
[追问] 小车又为什么会停下来？
[学生活动] 有阻力的作用。
（学生思考分析：根据学生以前学过的知识得出另一个结论——力能改变物体的运动状态。）
[追问] 那么整个过程中，力到底发挥什么作用呢？运动和力有什么样的关系呢？
[学生活动] （沉默或小声议论）
[设计意图]让学生意识到“力并不是维持物体运动的原因”，并利用伽利略和亚里士多德的关于“力与运动”的争端，使“认知冲突”进一步升华，让学生在强烈的矛盾中碰撞出思维的火花。
[引导] 研究一个事物的作用，简单的方法就是：把一个事物去掉，然后观察会怎样。如要认识汽车对生活的作用，设想没有汽车的生活将会怎样，同理要看力对物体运动的作用，就看物体没有受到力时会怎样运动。
[设计意图]经验表明，学生初遇一个问题或结论时，有时不一定能马上理解，但在有类似的例子进行“ 互解”的情况下，则更容易接受。举“汽车对生活的作用”的例子就是为了与物体运动中力的作用互解，达到对研究物体运动与力的关系转化为没有力时，物体是怎样运动的目的。教学中也可以告诉学生用科学方法的类比法，让学生体会到类比法的运用就是将熟悉问题的能力迁移到新的情景中来。
[追问] 那么物体不受力作用时，做什么运动呢？如何研究物体不受力作用时，将做什么运动？物体不受力的环境在自然界中又不存在？我们应当如何去研究呢？
[学生活动] （思考中）
[引导] 回忆下“真空不能传声”这一结论是通过怎样的一个实验得出的？采用了什么方法？
[学生回忆] 将一个正在发声的闹铃放在一个密封的容器中，用抽气机不断往外抽气，边抽气边听容器中闹铃发出的声音变化，会发现铃声越来越小，最后几乎听不见声音，推理出如果是真空状态就没有声音传出来了。因此，“真空不能传声”这一结论是在实验的基础上经过推理得到的。
[引导] 通过刚才这位同学的回答，对大家有什么启发？
[设计意图]教师起主导的作用，让学生回忆“真空不能传声”这一结论得出所做的实验，通过类比引导，即能为学生发现和解决新的问题提供思路，教师同时也指明在本节课前面出现过的类比迁移科学方法再次得到运用，也为下面的理想实验方法设计作科学方法上的铺垫。 [引导] 学生得出：当运动的小车受到的阻力越来越小，观察其运动状态的变化，最后推理得出物体不受力时，小车将做什么运动。
[设计意图]学生的思维得到一步步的引导，教师起到学生知识建构的引导者的作用，而非知识经验的传授者。
[提问] 要研究阻力对运动小车的影响，我们要控制小车在受到不同阻力前具有相同的速度，那么怎样使运动的小车在受到不同阻力时具有相同的速度呢？怎样给运动的小车施加由大到小的阻力呢？（学生讨论、设计实验方案）
[学生活动] 让小车每次都从斜面的同一高度滑下。
[学生活动] 让小车受到的阻力这一因素发生变化，就需让小车在粗糙程度不同的平面上运动。
[设计意图]教师一步步的引导，帮助学生找到实验设计的突破口，让学生自己设计出实验方案，充分发挥学生的潜能。
教师通过课件以问题的形式，引导学生积极思考实验探究的的方法：应控制什么，改变什么，观察什么；应如何控制，如何改变，如何观察；明确探究思路，展示设计方案。教师点拔，通过制订计划与设计实验的训练，充分发挥学生的创造力，让学生掌握科学探究方法，具有控制变量的意识，发展学生初步的科学探究能力。
实验与收集证据
首先对学生进行科学分工，一人操作一人观察，记录；然后让学生按照设计的探究方案，分组进行实验，教师巡回指导培养学生的合作竞争意识。
各小组实验，并列表记录数据.
实验序号 ① ② ③
水平部分材料 毛巾 棉布 木板
小车所受阻力情况 大 较大 小
小车运动路程/米 短 较长 最长
速度减小得快慢 快 较快 慢
[设计意图]对于教材中的表格，教师只要指出表格法是对实验数据处理的一种科学方法，通过运用表格法可以将实验数据变得更加清晰。
为了更好的培养学生的想象力，我们应当充分利用教材中的实验，使看不见的“推理”得到可视化的呈现。（图形通过板书的形式呈现出来）
[设计意图]利用图形的方式呈现科学情景分析，图示的科学方法使学生得到较好的领悟。这样课堂教学可以让学生领略到科学学习中应用逻辑与直观、抽象与形象相结合的理想化论证方法。
分析推论： 从实验中看出运动物体受到的阻力越小， 它的速度减小得就越慢， 它运动的时间就越长。进一步推理得出：在理想的情况下， 如果表面绝对光滑。物体受到的阻力为零， 它的速度将保持不变， 从而概括得出牛顿第一定律。
教师叙述：英国科学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的科学定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线状态。强调：牛顿第一定律研究的对象是“一切物体”，前提是“物体不受力的作用”，结果是：原来静止的继续静止，原来运动的将做匀速直线运动。在这个研究过程中，伽利略创造性地提出和应用了理想实验这种理想化方法。伽利略理想实验是不能在现实中实现的实验，但是它反映了一种科学思想，并不是凭空臆想，而是建立在可靠事实基础之上的，以事实为依据，以科学抽象为方法，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律。
课堂小结：引导学生总结
1. 牛顿第一定律等知识。2.在科学知识方面你有哪些收获？存在哪些疑惑？3.在科学方法的学习运用上你又有哪些收获？
师生活动学生讨论交流。
[设计意图] 学生在经历相关体验、思考、实验等学习活动后，是否了解科学的基本思想和方法？ 能否尝试利用科学方法来解决实际问题？是否有初步的分析、解决问题的能力？通过全面总结本课知识和运用到的科学方法：观察法、表格法、解释法、类比法、推理法、控制变量法、理想实验法等科学方法，让学生在知识与科学方法上的收获展开讨论，使它们内化成学生的能力。
二、结语
通过本文的案例分析，得出基于科学方法教育的科学教学设计对教学是十分有益的。本文中科学方法贯穿了整个教学过程，这样一来进行的“牛顿第一定律”的教学， 把科学方法体现在知识的认知过程中， 按照学生的认知模式进行教学， 从学生的思维出发，来认识和探索世界，学生只有经历这一过程， 才会真正领略到科学方法和科学知识的内涵，科学素养也就相应得到了相应的提高。
一线教师只有深入挖掘教材中蕴含的科学方法，并将科学方法教育落到实处，才能使科学方法成为学生开启科学知识宝库的钥匙，成为联接学生知识和能力的纽带。
参考文献：
[1]教育部.初中科學学科标准（2011年版） [S]. 北京：北京师范大学出版社，2012.
[2]付洪艳. 初中物理科学方法教育内容的研究[D].北京：首都师范大学，2014.5
[3]陈清梅.论物理科学方法教育的教学模式.中国现代教育装备，2011（12）.