浙教版科学《重力》教学的课例研究
徐建刚
摘要：教学设计需要理念的支撑，三维目标的达成离不开匹配的教学策略.本文以浙教版科学《重力》为例，基于“前概念、知识本质、概念建构、STS、定量实验、实验评价等”理念，设计教学策略，为有效达成教学目标作以支撑.
关键词：浙教版科学；重力；教学；课例
1学前解析
（1）在浙教版科学《重力》的学习之前，学生通过“力的存在”的学习，知道了力的产生原因、力的作用效果、力的三要素，也就是对“力的本质”有一个初步的认识.在此基础上，再来系统的认识生活中的常见力，重力就是其中的一种.学生对重力作用认识是有丰富的生活经验，也有前概念的影响，如重力和质量的混淆，这些认识都是处于模糊和零散状态.
（2）在教学的三维目标上，预期通过本课的学习，学生能从整体上建构起重力的产生原因和三要素的特点，能理解重力和质量的本质关系，能对研究重力的实验原理、实验方法、实验结果分析等科学方法得到体验和提升，理解STS，并将重力知识运用于生活之中，去解决问题.
2教学设计
21问题的引入
情景创设：
（1）苹果砸了牛顿的头.苹果为什么落向地面，而不是飞向空中？
（2）跳高.为什么人不一直向上运动，而是要返回地面？
设计意图：
引导学生通过物体运动状态变化这一证据，判断力的存在.教师揭示重力的概念和符号G.
以学生感兴趣的生活情境、科学史等创设问题情景，符合学生原有水平，也利于激发学生的思维.而基于证据的猜测，则是物理方法的培养.
22重、难点突破
难点一：重力的方向
（1）明确实验的目的和观察对象：通过细线判断重力的方向.
（2）对书本实验进行改进，如图1、图2将铁架台倾斜、前后左右各个方位的倾斜，一是辨析“竖直”和“垂直”的区别.二是从空间变化中得出“始终竖直向下”的特点.
（3）观察和解释：泥水匠使用重锤线的原理.
（4）讨论和活动：如何判断教室内的黑板边框是否挂正，并利用教师提供的细线和身边的材料制作重锤线进行测量.
（5）尝试画出不同情境下的重力示意图（补充重心的概念和悬挂法确定重心）.
设计意图：
做实验之前，一定要让学生明确实验的目的和观察对象，使学生的观察更有针对性.
辨析“垂直”和“竖直”是为了突出概念的准确性.从各个方向观察小球的状态，则是为了概念建构的完整性，突出“始终竖直向下”的特点.
重锤线的应用，则是体现了STS理念的渗透.
尝试画出力的示意图则是为了培养学生建模和理性思维的能力.
难点二：重力与质量的关系
（1）基于前概念，采用激疑的方式提出问题：“重力和质量有什么关系？”
①物理量意义的区分如表1：
分析数据：误差处理，并从数学函数式的角度分析数据关系，发现重力/质量是一个定值，有正比关系.
②制作图像如图3：
分析图像：从数学函数图像的角度分析，过原点的直线表示存在正比关系.
③用大小不等的同种不规则石块进行重复实验，检验结论的普遍性.
④创建公式：Gm=g
（3）阅读并理解书本“9.8牛/千克”的意义，注意到实验中获取的数据与书本数据的偏差，引发讨论和评价，从“测量者、测量工具、测量方法等”方面分析原因.进一步阅读材料“不同星球上的重力”，理解g值的意义，并顺势纠正学生的错误前概念“月球上没有重力”.
设计意图：
“重力等于质量”、“月球上没有重力”都是学生存在的错误前概念，教学中必需予以纠正.
对表格数据的误差处理，是对科学处理数据方法的培养.
从数学函数式的角度分析数据关系，正比、反比、一次函数等是对科学研究中数学方法的培养.
利用图像特点判断物理量之间的关系，则是另一种重要的数学表达形式.
用不同的材料重复实验，目的是排除偶然性，找到普遍规律，这是重要的科学实验方法.
注意实验数据与书本数据的偏差，既可以引发学生评价实验中可能造成偏差原因的探讨，又体现了尊重科学事实的严谨性和实验评价在科学探究中的重要性.
23练习巩固
（1）讨论：如果重力消失，会怎样？
（2）桥梁限重标志的相关计算.
如图4，桥头竖着的是限重标志牌（t表示吨）.它表示这座桥允许通过最重为多少牛的车？
（3）随堂活动：估计并测量两个鸡蛋的重力.
设计意图：
科学需要想象，“如果重力消失”，这是为了培养学生的想象空间.
以生活原型为背景的习题计算，既落实了重力公式的运用，也是体现STS理念的渗透.
估计和检測鸡蛋的重力，则是为了增强学生对物理量的体验.
24知识构建
以力的本质为核心进行二维编码，板书建构如图5：
文字和图形相结合的二维编码表达形式有利于学生的理解记忆，而内容的排布则是遵循知识的体系，突出力的本质.
3相关思考
教学是需要理念支撑的，教学策略要匹配教学理念，就本课设计而言，教学理念主要体现在以下几方面：
（1）学生的学习都是带有前概念
前概念中的错误部分会干扰新知的正确建构，教学中必须予以关注，教学之前要认真研究学生的前概念，并设计相应的措施，如实验、理性思维等手段加以应对.如本课中“重力等于质量”、“月球上没有重力”等都是学生常见的错误前概念，在教学设计中予以了关注.
（2）教学要抓住知识的本质
任何知识的建构都有其本质，这是教学的核心.重力的本质是一种常见的力，它必遵循“力的产生原因、作用效果和力的三要素”这一知识本质，这是教学的主线，在设计上围绕这一主线而展开.在导入中通过理性思考揭示了重力的产生原因和作用效果，在重难点突破中通过实验揭示了重力的“方向、作用点、大小”三要素.最终以二维编码形式的板书整理，目的也是将重力知识的本质显性化.
（3）概念建构的准确性和完整性
概念建构的准确性和完整性体现了科学学习的严谨性，缺乏严谨性，学生的理解就会模糊，形成错误观念.本课中，在重力方向的理解上，“竖直”和“垂直”的区分体现了概念的准确性，而“总是”是指物体不论处于何种状态下的结果，体现了概念的完整性.不同地点g值不同，g=9.8牛/千克
的意义描述中强调“地面附近”的条件，也是体现出概念的准确性.
（4）STS理念在教学中的渗透
“科学、技术、社会”三者息息相关，这是新课程标准中的一个重要理念，在教学中要关注STS理念的渗透.本课设计中，引入“重垂线”、“限重标志”、“估测鸡蛋”等素材，让学生通过活动设计、计算体验等手段，学以致用，将知识与生活相联系，使学生体会到科学源于生活而走向生活，是STS理念教学的一种体现.
（5）定量实验中数据处理和分析能力的培养
在定量实验中，数据处理和分析能力尤显重要，需要科学方法和数学方法的综合运用，如何处理有效数据（实验的误差）和无效数据（实验错误），如何运用函数关系式和图像去得出结论，是技能运用上的难点.本课设计中，采用定量实验的方法探究“重力和质量在数值上的关系”，通过实验测定获取数据，从表格数据处理和图像数据处理两方面进行分析，目的就是培养学生定量实验的能力.
（6）重视对实验的评价
实验评价既是一种方法，又是体现质疑和严谨性的平台，也是新发现和新探究的源泉.本课设计中，注意到实验中获取的数据与书本“9.8牛/千克”数据的偏差，引发讨论和评价，分析产生的原因，可能是测量工具原因（弹簧秤不精确、钩码生锈等），也可能是测量者原因（估计能力不同），也可能是测量方法的原因（没有多次测量取平均值），也可能就是实际值（本地纬度位置）.通过评价，学生理解了评价结果的方法，根据教学需求和实际教学进程，也可以实施进一步的研究，体现教学的生成性.
在本课设计中，除上述一些理念外，还有通过“尝试画出力的示意图”培养学生建模和理性思維的能力，通过“如果重力消失”的科学想象，培养学生的想象空间等，总之，每一个活动都是蕴含着相关的教学理念，这是有效教学的保障.
参考文献：
[1] 王耀村.初中科学教学案例专题研究[M].浙江大学出版社，2005.
[2] 王耀村.初中科学教学关键问题指导[M].高等教育出版社，2016.
摘要：教学设计需要理念的支撑，三维目标的达成离不开匹配的教学策略.本文以浙教版科学《重力》为例，基于“前概念、知识本质、概念建构、STS、定量实验、实验评价等”理念，设计教学策略，为有效达成教学目标作以支撑.
关键词：浙教版科学；重力；教学；课例
1学前解析
（1）在浙教版科学《重力》的学习之前，学生通过“力的存在”的学习，知道了力的产生原因、力的作用效果、力的三要素，也就是对“力的本质”有一个初步的认识.在此基础上，再来系统的认识生活中的常见力，重力就是其中的一种.学生对重力作用认识是有丰富的生活经验，也有前概念的影响，如重力和质量的混淆，这些认识都是处于模糊和零散状态.
（2）在教学的三维目标上，预期通过本课的学习，学生能从整体上建构起重力的产生原因和三要素的特点，能理解重力和质量的本质关系，能对研究重力的实验原理、实验方法、实验结果分析等科学方法得到体验和提升，理解STS，并将重力知识运用于生活之中，去解决问题.
2教学设计
21问题的引入
情景创设：
（1）苹果砸了牛顿的头.苹果为什么落向地面，而不是飞向空中？
（2）跳高.为什么人不一直向上运动，而是要返回地面？
设计意图：
引导学生通过物体运动状态变化这一证据，判断力的存在.教师揭示重力的概念和符号G.
以学生感兴趣的生活情境、科学史等创设问题情景，符合学生原有水平，也利于激发学生的思维.而基于证据的猜测，则是物理方法的培养.
22重、难点突破
难点一：重力的方向
（1）明确实验的目的和观察对象：通过细线判断重力的方向.
（2）对书本实验进行改进，如图1、图2将铁架台倾斜、前后左右各个方位的倾斜，一是辨析“竖直”和“垂直”的区别.二是从空间变化中得出“始终竖直向下”的特点.
（3）观察和解释：泥水匠使用重锤线的原理.
（4）讨论和活动：如何判断教室内的黑板边框是否挂正，并利用教师提供的细线和身边的材料制作重锤线进行测量.
（5）尝试画出不同情境下的重力示意图（补充重心的概念和悬挂法确定重心）.
设计意图：
做实验之前，一定要让学生明确实验的目的和观察对象，使学生的观察更有针对性.
辨析“垂直”和“竖直”是为了突出概念的准确性.从各个方向观察小球的状态，则是为了概念建构的完整性，突出“始终竖直向下”的特点.
重锤线的应用，则是体现了STS理念的渗透.
尝试画出力的示意图则是为了培养学生建模和理性思维的能力.
难点二：重力与质量的关系
（1）基于前概念，采用激疑的方式提出问题：“重力和质量有什么关系？”
①物理量意义的区分如表1：
分析数据：误差处理，并从数学函数式的角度分析数据关系，发现重力/质量是一个定值，有正比关系.
②制作图像如图3：
分析图像：从数学函数图像的角度分析，过原点的直线表示存在正比关系.
③用大小不等的同种不规则石块进行重复实验，检验结论的普遍性.
④创建公式：Gm=g
（3）阅读并理解书本“9.8牛/千克”的意义，注意到实验中获取的数据与书本数据的偏差，引发讨论和评价，从“测量者、测量工具、测量方法等”方面分析原因.进一步阅读材料“不同星球上的重力”，理解g值的意义，并顺势纠正学生的错误前概念“月球上没有重力”.
设计意图：
“重力等于质量”、“月球上没有重力”都是学生存在的错误前概念，教学中必需予以纠正.
对表格数据的误差处理，是对科学处理数据方法的培养.
从数学函数式的角度分析数据关系，正比、反比、一次函数等是对科学研究中数学方法的培养.
利用图像特点判断物理量之间的关系，则是另一种重要的数学表达形式.
用不同的材料重复实验，目的是排除偶然性，找到普遍规律，这是重要的科学实验方法.
注意实验数据与书本数据的偏差，既可以引发学生评价实验中可能造成偏差原因的探讨，又体现了尊重科学事实的严谨性和实验评价在科学探究中的重要性.
23练习巩固
（1）讨论：如果重力消失，会怎样？
（2）桥梁限重标志的相关计算.
如图4，桥头竖着的是限重标志牌（t表示吨）.它表示这座桥允许通过最重为多少牛的车？
（3）随堂活动：估计并测量两个鸡蛋的重力.
设计意图：
科学需要想象，“如果重力消失”，这是为了培养学生的想象空间.
以生活原型为背景的习题计算，既落实了重力公式的运用，也是体现STS理念的渗透.
估计和检測鸡蛋的重力，则是为了增强学生对物理量的体验.
24知识构建
以力的本质为核心进行二维编码，板书建构如图5：
文字和图形相结合的二维编码表达形式有利于学生的理解记忆，而内容的排布则是遵循知识的体系，突出力的本质.
3相关思考
教学是需要理念支撑的，教学策略要匹配教学理念，就本课设计而言，教学理念主要体现在以下几方面：
（1）学生的学习都是带有前概念
前概念中的错误部分会干扰新知的正确建构，教学中必须予以关注，教学之前要认真研究学生的前概念，并设计相应的措施，如实验、理性思维等手段加以应对.如本课中“重力等于质量”、“月球上没有重力”等都是学生常见的错误前概念，在教学设计中予以了关注.
（2）教学要抓住知识的本质
任何知识的建构都有其本质，这是教学的核心.重力的本质是一种常见的力，它必遵循“力的产生原因、作用效果和力的三要素”这一知识本质，这是教学的主线，在设计上围绕这一主线而展开.在导入中通过理性思考揭示了重力的产生原因和作用效果，在重难点突破中通过实验揭示了重力的“方向、作用点、大小”三要素.最终以二维编码形式的板书整理，目的也是将重力知识的本质显性化.
（3）概念建构的准确性和完整性
概念建构的准确性和完整性体现了科学学习的严谨性，缺乏严谨性，学生的理解就会模糊，形成错误观念.本课中，在重力方向的理解上，“竖直”和“垂直”的区分体现了概念的准确性，而“总是”是指物体不论处于何种状态下的结果，体现了概念的完整性.不同地点g值不同，g=9.8牛/千克
的意义描述中强调“地面附近”的条件，也是体现出概念的准确性.
（4）STS理念在教学中的渗透
“科学、技术、社会”三者息息相关，这是新课程标准中的一个重要理念，在教学中要关注STS理念的渗透.本课设计中，引入“重垂线”、“限重标志”、“估测鸡蛋”等素材，让学生通过活动设计、计算体验等手段，学以致用，将知识与生活相联系，使学生体会到科学源于生活而走向生活，是STS理念教学的一种体现.
（5）定量实验中数据处理和分析能力的培养
在定量实验中，数据处理和分析能力尤显重要，需要科学方法和数学方法的综合运用，如何处理有效数据（实验的误差）和无效数据（实验错误），如何运用函数关系式和图像去得出结论，是技能运用上的难点.本课设计中，采用定量实验的方法探究“重力和质量在数值上的关系”，通过实验测定获取数据，从表格数据处理和图像数据处理两方面进行分析，目的就是培养学生定量实验的能力.
（6）重视对实验的评价
实验评价既是一种方法，又是体现质疑和严谨性的平台，也是新发现和新探究的源泉.本课设计中，注意到实验中获取的数据与书本“9.8牛/千克”数据的偏差，引发讨论和评价，分析产生的原因，可能是测量工具原因（弹簧秤不精确、钩码生锈等），也可能是测量者原因（估计能力不同），也可能是测量方法的原因（没有多次测量取平均值），也可能就是实际值（本地纬度位置）.通过评价，学生理解了评价结果的方法，根据教学需求和实际教学进程，也可以实施进一步的研究，体现教学的生成性.
在本课设计中，除上述一些理念外，还有通过“尝试画出力的示意图”培养学生建模和理性思維的能力，通过“如果重力消失”的科学想象，培养学生的想象空间等，总之，每一个活动都是蕴含着相关的教学理念，这是有效教学的保障.
参考文献：
[1] 王耀村.初中科学教学案例专题研究[M].浙江大学出版社，2005.
[2] 王耀村.初中科学教学关键问题指导[M].高等教育出版社，2016.
