基于核心素质的教学设计——牛顿第一定理
摘要：以核心素质为目标，通过任务分解、情境创设和问题设计，将“牛顿第一定理”的质量目标落实到具体的学习活动中，并对思维引导、实验和教学活动提出建议。 。
关键词：核心品质； 教学设计; 牛顿第一定理
数学核心素质是中学生在接受教育过程中逐步产生的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是中学培养的具有化学特征的素质。学生通过学习内化。 数学核心素质主要由“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”、“科学心态与责任感”四个方面组成，那么什么样的教学设计才能促进数学核心素质的提高。中学生？ 以上海科技版《牛顿第一定理》教学为例，探索能够有效提高中学生数学核心素质的教学设计。 具体设计如下：
1 任务分解
任务1：牛顿第一定理的发现过程。
任务 2：理解牛顿第一定理。
任务3：惯性和质量之间的关系。
任务 4：惯性的应用和避免。
2 教学活动
任务1：牛顿第一定理的发现过程。
素材设计：视频1（用力推粉笔盒，粉笔盒移动；去掉推力，粉笔盒停止移动）、视频2（用脚踢篮球，橄榄球向前移动，最后球停止移动）。 问题如表1所示。
表格1
问题
问题指向质量目标
1、观看视频1和视频2。一定有一个力作用在物体上，物体才能运动，即力是维持物体运动的诱因。 您如何看待这个观点？
2. 展示伽利略的理想实验。 理想的实验能否在现实中实现？ 这是一个奇幻实验吗？
3. 理想的实验基于哪些可靠的事实？ 通过了什么合理的推理？
4、伽利略的推论并没有表现出球的运动方向和保持静止的能力。 应该如何设立呢？
5、牛顿站在三巨头的右臂上，得到牛顿第一定理的内容。 如何评价第一巨头？
区分真假推论，借助现有知识解释生活现象。 （科学思维）
再现历史情境，进行反复探索物理教学设计，让中学生体验获取知识的推理过程； 感受伽利略敢于批判、坚持真理的科学心态和科学精神。 （科学心态与责任）（科学探究）
通过斜坡实验的论证和推理过程，可以感受到理想实验（实验事实和逻辑推理）是科学研究（科学思维）的重要方式。
介绍笛卡尔的观点，让中学生了解知识的严谨性和建立性（化学概念）
正确评价亚里士多德（科学心态与责任感）
建议的教学活动：
（1）对于问题1，考虑到中学生在中学时已经接触过牛顿第一定理的知识，因此可以让中学生直接回答。 对于问题2和问题3，实验演示后，两名中学生可以先回答，然后由班主任进行补充，PPT展示了伽利略的合理外推内容。 对于第4题，可以先请两名中学生回答，其他中学生补充，然后班主任给出笛卡尔的观点。 对于第5题，中学生集体与老师互动，班主任直接评价。
（2）演示伽利略理想实验时，首先进行演示一：使用三个表面粗糙度不同的小球，从同一斜面、同一高度释放，观察小球的运动。 现象是阻力越小，物体上升越接近等高线。 推理：如果是理想的斜坡，没有摩擦力，物体就会上升到原来轮廓线的位置。 示范2：不断增加一个斜坡的倾斜角度，直到轨道水平，让球从同一高度的另一斜坡上释放，观察移动距离。 （请一名中学生帮忙扔球）。 现象是移动的距离越来越远。 推理：如果斜面变成水平的，如果没有摩擦力，物体就会永远移动。
通过自制斜面实验的对比和演示，向中学生呈现丰富的实验事实，让中学生感受到古人的研究思想和科学推理过程。 与观看演示实验相比，自己的体会更加深刻，从而激发了中学生的科研热情，更重要的是很容易突破教学重点——理解伽利略关于物与物之间关系的思考方式。运动和力，并了解理想实验的作用。
（3）正确评价亚里士多德时，班主任可以评价：我们不应该批评亚里士多德是限制科学进步的代表，而应该追随亚里士多德的观点，批评墨守成规者。 同时展示黑格尔、马克思、恩格斯等伟人对亚里士多德的评价，让中学生学会用辩证的眼光正确评价亚里士多德，继承尊重事实的科学心态。
据悉，班主任还可扩容。 四位科学家虽然缺一不可，但他们是一支跨越2000年的科学团队。 团队的力量不容忽视，团队合作意识已经渗透。
任务 2：理解牛顿第一定理。
素材设计：冰球赛事视频3。问题如表2所示。
表2
问题
问题指向质量目标
1.如何理解“一切”？ 怎么理解“总计”？ “或”怎么理解？
2. 前半句重点讲了什么？ 后半句的重点是什么？
3.观看冰球赛事视频。 冰球为什么要在湖上打很长时间？ 运动员使用冰刷处理冰球上的冰层。 这样做的目的是什么？
了解牛顿第一定理（化学概念）。
让中学生找出关键句子、分析要点，提高中学生的课文分析能力和独立分析能力，进而理解牛顿第一定理的两层含义。 （数学概念）
调动中学生学习兴趣，开阔视野，引导中学生从数学走向生活，思考人生。 （科学心态、责任感）
建议的教学活动：
（1）对于问题1和问题2，可以让中学生先独立思考，然后分组讨论回答。 对于“总”，你还可以举一个生活中的例子，比如“我总是很饿”，以类比来理解“总”的含义？ 通过讨论和班主任的指导，中学生可以明白“一切”意味着世界上的一切都是无例外的； “总”指出了物体的固有属性，无论处于何种状态； 施加外力时的运动状态。 通过分析，中学生会更加佩服牛顿第一定理内容的严谨性，进而产生化学概念。 对于问题3，班主任只需告诉中学生，冰刷会融化湖面，湖面上会形成一层水膜，从而使冰球在湖面上的阻力减小面很小，中学生可以经过思考独立回答。
任务3：惯性和质量之间的关系。
素材设计：图1举重运动员比赛，图2相扑选手比赛，图3人推自行车容易，图4人推车辆困难。预期视频4（弹簧弹出两个不同质量的模具）
卡车）、视频5（飞针刺穿装满水的气球）、视频6（烟圈的力量）。 问题如表3所示。
表3
问题
问题指向质量目标
1. 在这四张图中，物体的质量与改变运动状态的难度有什么关系？
2. 固体有惯性，液体和二氧化碳呢？
3、惯性视觉生气了吗？
让中学生明白质量是衡量物体惯性的唯一标准。 （科学思维）
所有物体都有惯性。 （数学概念）
识别概念并理解惯性。 （数学概念和科学思维）
建议的教学活动：
对于问题1，可以让中学生独立思考后再回答。 如图所示，产生的初始质量是惯性的唯一衡量标准。 班主任补充说，惯性的含义是保持原来的运动状态或静止状态的能力。 班主任给中学生分享了一些实验模型（如视频4）。 从实验的角度验证了知识，让中学生明白了衡量惰性的唯一标准是质量，疗效非常好。
对于问题2，班主任可以让中学生观看视频5和视频6，让中学生体验化学的奇妙世界，从而加深一切物体都有惯性。
对于问题3，班主任可以引导中学生惯性和质量一样物理教学设计，是物体固有的属性，因此提出“物体受到惯性作用”、“产生惯性”、“受到惯性力”等陈述。都是错的。 力是改变物体运动状态的原因，惯性是维持物体运动状态的原因。 力越大，运动状态变化越快； 惯性越大，运动状态就越难改变。 这可以让学生对惯性有更深入的了解。
任务 4：惯性的应用和避免。
素材设计：图5（刹车时人的物理状态）、图6（拿着锄头的情况）、视频7（盒子里的球运动实验）、视频8（车辆碰撞）、视频9（战斗机）避免鱼雷掉落坦克）。 视频10（物体仍然向下，它仍然会落回原来的位置）。 问题如表4所示。
表4
问题
以问题为导向的质量目标
1、中学生在台上表演了坐在车里时肢体的变化。 为什么会出现这种情况？ 图5
2. 解释一下安和的情况？ （锄头和杆向上运动和向下运动两种情况）图6
3、演示实验：箱内球运动实验。 猜猜球的运动并解释原因。 视频7
4、车辆碰撞造成严重损失。 战斗机为何放下副油箱躲避鱼雷？ 视频 8 和 9。
5. 月亮自西向东旋转。 你跳下来后，为什么还是落在原地，而不是落到原点的东边？ 视频10
增强中学生运用知识解决实际问题的能力（科学思维）
学会分析生活现象，关注生活细节，启发中学生感受化学科学之美，迸发出学习科学的热情（科学心态和责任感）
借助认知冲突，了解物体有不同的质量、不同的惯性，所以会存在相对运动，研究问题需要注重细节（科学思维）
深入安全教育，了解惯性和避让的应用。 （科学心态、责任感）
奇妙的想法可以实现，但实现却需要知识的支持。 （科学心态、责任感）
建议的教学活动：
（1）对于问题1和问题2，中学生需要能够独立解释现象，所以这里应该留出一些时间。 在问题3的实验视频7中，用绳子将一个轻球固定在袋子顶部，装满水，球浮在水底。 突然加速或减速袋子。 先让中学生猜测球的运动，然后班主任演示实验。 中学生的认知冲突会导致中学生的学习兴趣。 班主任引导中学生有不同的素质、不同的惯性，然后中学生来回答。 第4题和第5题可由中学生独立回答。
(2)针对不同的中学生可以采用不同的案例。 例如，大城市的中学生如果没有接触过铁铲，可以使用自制的铁铲教具（拿一个苹果，在中间挖一个洞，让一根长棍子穿过它。苹果，取代铁铲模型，让中学生发现苹果向下或向上的运动）。 班主任试图用身边的案例来分析，比如如何把羽毛球从羽毛球筒里拿出来，为什么我们可以抖掉头上的灰尘，踩到西瓜皮的人会坐在地上，还有被石头砸伤的人会躺在地上。 这种贴近生活的反例，不仅能激发中学生的学习兴趣，还能让化学变得更有趣、更实用。