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”的素质目标落实在具体的学习活动中，并就思维引导、实验、教学活动形式提出了建议。
关键词：核心素质；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的过程中逐渐产生的适应个人终生发展和社会发展须要的必备品格和关键能力，是中学生通过学习内化的带有化学学科特性的品质。化学核心素质主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学心态与责任”4个方面构成，这么如何的教学设计能够推动中学生数学核心素质的提高？本人以沪科版“牛顿第一定理”教学为例，探求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：牛顿第一定理的发觉过程。
任务2：理解牛顿第一定理。
任务3：惯性与质量的关系。
任务4：惯性的应用和避免。
2教学活动
任务1：牛顿第一定理的发觉过程。
素材打算：视频1（使劲推进粉笔盒，粉笔盒运动；撤掉推力，粉笔盒停止运动），视频2（用脚踢篮球，橄榄球往前运动，最终球停止运动）。问题见表1所示。
表1
问题
问题指向的是素质目标
1.观看视频1和2。必须有力作用于物体上，物体能够运动，即力是维持物体运动的诱因。如何看待这个观点？
2.演示伽利略的理想实验。理想实验在现实中能实现吗?是不是空想的实验?
3.理想实验是以什么可靠的事实为基础?又经过了什么合理的推理?
4.伽利略的推论没有彰显小球的运动方向和保持静止的能力，应当怎样建立？
5.牛顿站在三位巨人的右臂上得出牛顿第一定理的内容，怎样评价这第一位巨人呢？
分辨推论真假，借助现有知识解释生活现象。（科学思维）
再现历史情境，进行重演探究，让中学生体会获取知识的推理过程；感受伽利略勇于指责，坚持真理的科学心态与科学精神。（科学心态与责任）（科学探究）
通过斜面实验的演示和推理过程，感受理想实验(实验事实十逻辑推理)是科学研究的重要方式（科学思维）。
引出笛卡尔的观点，让中学生理解知识的严谨性和建立性（化学观念）
正确评价亚里士多德（科学心态与责任）
教学活动建议：
（1）对问题1牛顿第一定律内容理解，考虑到中学生中学已接触过牛顿第一定理知识，可让中学生直接回答。对问题2和问题3，经过实验演示，可让两个中学生先回答，再经班主任补充，PPT演示伽利略合理外推内容。对问题4，可以先让两个中学生回答，其他中学生补充，再由班主任给出笛卡尔的观点。对于问题5，中学生与老师集体互动，班主任再直接评价。
（2）演示伽利略理想实验时牛顿第一定律内容理解，先进行演示1：用三个表面粗糙程度不同的小球，先后从同一斜面同一高度释放，观察小球运动的情况。现象是阻力越小，物体上升的高度越接近等高线。进行推理：假如是理想斜面，没有磨擦力，物体将上升到原先等高线的位置。再进行演示2：不断增加一斜面的倾斜角度，直到轨道水平，让小球先后从另一斜面同一高度释放，观察运动的距离。(让一名中学生帮忙投球)。现象是运动的距离越来越远。进行推理：将斜面变为水平，假如没有磨擦力，物体将会永远运动下去。
通过自制斜面实验对比演示，给中学生呈现丰富的实验事实，让中学生感受古人的研究思路和科学推理过程，比观看演示实验，其自身体验愈发深刻，因而迸发中学生研究科学的热情，再者更容易突破教学重点——认识伽利略研究运动和力关系的思想方式，了解理想实验的作用。
（3）正确评价亚里土多德时，可以班主任评价：我们不应当把亚里士多德看成是制约科学进步的代表而进行批判，应当批判的是仿效亚里士多德的观点而墨守成规的人。同时演示伟人黑格尔、马克思、恩格斯等人对亚里士多德的评价，让中学生学会用辨证的眼光正确评价亚里士多德，传承尊重事实的科学心态。
据悉，班主任也可以拓展，对于四位科学家，虽然缺一不可，她们是一只跨越2000年的科学团队，团队的力量不可忽略，渗透团队合作意识。
任务2：理解牛顿第一定理。
素材打算：冰球运动的赛事视频3。问题见表2所示。
表2
问题
问题指向的是素质目标
1.“一切”怎么理解？“总”怎么理解？“或”怎么理解？
2.前半句重点描述哪些？后半句重点描述哪些？
3.观看冰球运动的赛事视频。冰球为何会在湖面运动很长时间？运动员用冰刷处理冰球上面的冰层，这样做的目的是哪些？
理解牛顿第一定理（化学观念）。
让中学生自己找出重点语句，分析要点，提高中学生文本剖析能力和自主剖析能力，进而理解牛顿第一定理的两层含义。（数学观念）
调动中学生学习兴趣，扩宽中学生视野，引导中学生从数学迈向生活，思索生活。（科学心态与责任）
教学活动建议：
（1）对于问题1和问题2，可先让中学生独立思索，之后分组讨论并回答。对于“总”还可以举个生活事例，如“我总是饿得”，类比性理解“总”的含义？通过讨论和班主任引导，中学生可以理解“一切”说明天地万物无一例外；“总”指出物体的固有属性，不论哪些状态；“或”指出静止与匀速直线运动的等同性，都是物体不受外力时的运动状态。通过剖析让中学生对牛顿第一定理内容的严密性愈发钦佩，进而产生化学观念。对于问题3，班主任只需告诉中学生冰刷使湖面熔化，湖面上产生一层水膜，使冰球在湖面上的阻力很小，中学生思索即可独立回答。
任务3：惯性与质量的关系。
素材打算：图片1举重运动员大赛，图片2相扑运动员大赛，图片3人推单车容易，图片4人推车辆困难。打算视频4（弹簧弹开两个质量不同的模
货车）、视频5（飞针扎破装满水的汽球顿时情境）、视频6（烟圈的威力）。问题见表3所示。
表3
问题
问题指向的是素质目标
1.这四张图片中，质量与物体运动状态的改变难易程度有哪些关系？
2.固体具有惯性，那液体和二氧化碳呢？
3.惯性视力气吗？
让中学生理解质量是物体惯性大小的惟一量度。（科学思维）
一切物体都具有惯性。（数学观念）
辨析概念，理解惯性。（数学观念和和科学思维）
教学活动建议：
对于问题1，可以先让中学生独立思索，之后回答。通过图片展示，初步产生质量是惯性的惟一量度。班主任补充惯性大小的含义是保持原有运动状态或则静止状态的能力。班主任与中学生分享一些实验模型（例如视频4），知识从实验角度进行验证，致使中学生理解惯性的惟一量度是质量，疗效很好。
对于问题2，班主任可以让中学生观看视频5和视频6，让中学生感受美妙的化学世界，因而加深一切物体都具有惯性。
对于问题3，班主任可引导中学生，惯性和质量一样，都是物体的固有属性，因而“物体遭到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等说法都是错误的。力是改变物体运动状态的缘由，惯性是维持物体运动状态的诱因。力越大，运动状态改变越快；惯性越大，运动状态越难改变。这样学生能够更为深刻的理解惯性。
任务4：惯性的应用和避免。
素材打算：如图5（制动时的人的身体状态）、图6（安锄头头的情境）、视频7（盒中小球运动实验）、视频8（车辆碰撞）、视频9（歼击机为躲避鱼雷丢弃副油箱）。视频10（向下仍物体，仍会落回原处）。问题见表4所示。
表4
问题
问题指向的素质目标
1.中学生上台演出自己坐在车上时自己肢体的变化。为何出现这种现象呢？图5
2.解释安锄头头的情境？（锄头头与杆向上运动和向下运动的两个情境）图6
3.演示实验：盒中小球运动实验。猜想小球运动情况，解释缘由。视频7
4.车辆碰撞损失严重，歼击机为躲避鱼雷丢弃副油箱的诱因？视频8和9。
5.月球在从西向东自转。你向下跳上去之后，为何还落到原地，而不是落到原地的东边？ 视频10
增强中学生借助知识解决实际问题的能力（科学思维）
学会剖析生活现象，重视生活细节，迸发中学生感受化学科学之美，迸发其学习科学的热情（科学心态与责任）
借助认知冲突，理解物体质量不同，惯性大小不同，所以会出现相对运动，研究问题须要注意细节（科学思维）
渗透安全教育，理解惯性的应用以及避免。（科学心态与责任）
奇思妙想可以，能够实现还需知识支持。（科学心态与责任）
教学活动建议：
（1）对于问题1和2须要中学生独立自主的能解释现象，故此处需留有一些时间。问题3中实验视频7，将一个质量较轻的小球用细绳固定到袋子顶部，加满水，小球浮在水底。让袋子突然加速或则减速。先让中学生猜想小球运动情况，班主任再演示该实验。中学生的认知冲突，会导致中学生学习兴趣。班主任通过引导中学生质量不同，惯性大小不同，再由中学生回答。问题4和5由中学生自主回答即可。
（2）对于不同的中学生主体可采用不同的案例，例如大城镇中学生没有接触过安铁锨这类情况，可改换为自制安铁锨教具（取一个苹果，中间挖一个洞，让一根长棍穿过苹果，取代安铁锨模型，让中学生去发觉苹果向下或向上运动）。班主任尽量采用身边的案例去剖析，如从羽毛球筒里怎么取出羽毛球，我们为何能拍掉头上的尘土，人踩到西瓜皮会坐到地上，人被石头砸伤会趴到在地。这种紧贴生活的反例除了可以调动中学生学习兴趣，也使化学学愈发有趣，更实用。