逻辑味道指导有效教学保证

2024-07-27 百科知识版权反馈

【摘要】：三论证有效的根本保证教学案例课程“牛顿第一定律”教学片段：［新课导入］教师做实验引入力和运动的关系，引发学生的思考。接着演示伽利略是如何利用理想实验反驳亚里士多德的错误观点的。这是论证有效的一个根本保证。论证过程中，如果论据（前提）与论题（结论）之间的联系合乎逻辑规则，那么这个论证过程就是有效的、合理的。

三　论证有效的根本保证

教学案例

课程“牛顿第一定律”教学片段：

［新课导入］

教师做实验引入力和运动的关系，引发学生的思考。

［参考实验］

在讲台上放一辆小车，使它处于静止状态。

师：“怎样才能让小车运动起来呢？”

生：“要用力去推它。”

师：“从这个例子很容易得到：物体要运动，需要对它施加力的作用，那么力和运动之间关系如何呢？本节课我们就来探究这个问题。”

［新课教学］

承接刚才的实验现象，演示当物体不再受手的推力时，物体停止运动。

师：“静止在水平面上的物体，用力去推，物体由静止变为运动；一段时间后撤掉该力，物体的运动状态又如何？”

生：“一段时间后撤走该力，物体速度越来越慢，最终停下。”

师：“根据以上的例子，思考‘运动一定需要力来维持吗？’”

生1：“需要。因为用力推物体它才能运动，而撤走了这个力物体最终会停下，所以，运动必须用力来维持。”

生2：“不一定，按照生1的说法，运动一定需要力来维持的话，撤走了力，物体应该立刻停下才对。”

生3：“比如在空中飞行的足球，它已经不再受到脚的作用力，但仍然向前运动，因此‘物体的运动不一定需要力的作用’。”

师：“相同条件下空中飞行的足球比地滚球运动的距离要长很多，地滚球为什么运动一会儿就停止呢？”

生：“因为受到阻力。”

师：“如果没有阻力的作用，足球将会怎样运动？”

生：“将不会减速。”

师：“（鼓励）很好，现在我们看一个实验。”

实验演示：让一个小球从斜面上滑下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，让学生仔细观察实验现象。

师：“仔细观察实验现象并得出结论。”

生1：“斜面末端的接触面越光滑，小球滑动的距离越远。”

生2：“说明摩擦力是阻碍物体运动的原因，因为摩擦力的存在使物体运动状态发生了变化。”

师：“如果没有摩擦力的作用，小球又将会怎样运动呢？大家大胆猜想一下。”

生1：“不好预测，因为没有摩擦力这种情况不可能存在。”

生2：“如果没有摩擦力的作用，物体将永远运动下去。”

师：“现在就让我们沿着历史的足迹看一下物理学的先驱们是如何一步步从黑暗走向光明的。”

［理想实验］

教师演示多媒体课件：首先是亚里士多德的错误观点——必须有力作用在物体上，物体才能够运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。接着演示伽利略是如何利用理想实验反驳亚里士多德的错误观点的。

师：“伽利略对于‘运动与力的关系’，构思出如图5—5所示的‘理想实验’。将轨道弯曲成曲线ABC的形状，在轨道的一边释放一颗小球，如果不存在摩擦力，小球将上升到哪里？”

生：“不存在摩擦力的话，小球将上升到与A点相同高度的C点。”

师：“下面我们通过动画模拟验证同学们的说法。”

图5—5　伽利略理想实验

教师用动画模拟。(www.chuimin.cn)

师：“若将轨道的倾角改变，弯曲成曲线ABD或曲线ABE，小球最高将上升到哪个位置？路程是增大还是减小？”

生：“同样上升到与A点同高度的D点或E点，路程增大了。”

师：“假如将轨道弯曲成一侧水平即曲线ABF的形状，这时会发生什么情况呢？”

生：“由于BF是水平的，小球就再也达不到原来的高度，如果不存在摩擦力，将永远运动下去。”

师：“下面我们通过动画模拟验证同学们的说法。”

教师用动画模拟。

师：“伽利略根据‘理想实验’断言：小球应该以恒定的速率永远运动下去。由此可推断，在水平面上物体做匀速运动并不需要用外力来维持。”

师：“理想实验是科学研究中的一种重要的方法。它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度。它不仅可以充分发挥理性思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学技术水平，在想象的广阔天地里自由驰骋。”

教师演示实验：把滑块放到气垫导轨上面，调整气垫导轨至水平状态，滑块与导轨间形成气层，从而使滑块与导轨间的摩擦变得很小，推一下滑块，让学生观察滑块的运动是什么运动。

师：“滑块的运动是什么运动？”

生：“近似匀速直线运动。”

师：“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正的开端。”

逻辑辨析

论证一个作为论题（结论）的命题为真命题时，有两个必要的基本条件：一是前面说过的作为论据（前提）的命题必须是真实的；二是作为论题（结论）的命题与作为论据（前提）的命题之间的联系，必须合乎逻辑规则。这是论证有效的一个根本保证。论证过程中，如果论据（前提）与论题（结论）之间的联系合乎逻辑规则，那么这个论证过程就是有效的、合理的。如果不仅论据与论题之间的联系是合乎逻辑的，而且论据也是真实的，那么就能确定论题是真实的。

例如，“地球表面的物体都受到地球的引力，我们处于地球表面，我们受到地球引力”，在此，论据（前提）“（处于）地球表面的物体都受到地球的引力”和“我们（是）处于地球表面（的物体）”是真实的，通过一个演绎推理的过程，推出了论题（结论）“我们受到地球引力”。这个演绎推理过程是合乎演绎推理中三段论规则的，因而“我们受到地球引力”这个论题（结论）也就被确定为真实的。

又如，“所有的食物对人来说是可以增加热量的，米饭是一种食物，所以只要努力工作，就能吃到米饭”，在此，论据（前提）“所有的食物对人来说是可以增加热量的”和“米饭是一种食物”虽然都是真实的，但是，从这些真实的论据（前提）却不能合乎逻辑规则地推出论题（结论）“只要努力工作，就能吃到米饭”。因此，这个论据（前提）与论题（结论）之间的关联就是无效的、不合理的。

在上述教学案例中，“当物体不再受手的推力时，物体停止运动”是一个事实论据，但是，由它推出“运动必须用力来维持”这个论题（结论）则是片面的。在教学中，学生经常出现这样的问题。教师此时并没点破，而是把这个思维活动作为一个事实论据，完成与后面的矛盾关联，最后让学生自己驳倒自己。我们接着看教师是怎样做到的。他接着给出第二个事实论据“让一个小球从斜面上滑下，斜面末端分别放毛巾、木板和玻璃板，让学生仔细观察实验现象”，直接证明“斜面末端的接触面越光滑，小球滑动的距离越远”，这个论据是真实的，它与结论之间的关联是有效的。再通过伽利略“理想实验”引导学生推出“如果不存在摩擦力，（小球）将永远运动下去”的结论，在这里，论据与结论之间的关联是有效的，由此得出“在水平面上物体做匀速运动并不需要用外力来维持”的新的结论。“在水平面上物体做匀速运动并不需要用外力来维持”这个新结论，与学生最初得出的“运动必须用力来维持”这个旧结论构成矛盾。既然新结论已通过一个有效论证被证明为真实的，则学生的旧结论就不能成立了。可见，教师在这个教学过程中的逻辑设计是十分精彩的。

知识链接

学习物理中“牛顿第一定律”的相关内容：

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这个结论叫作牛顿第一定律。

牛顿第一定律描述的是物体在一种理想情况下的运动规律——物体不受力的作用时的运动规律，它无法用实验来直接验证。虽然物体在合外力为零时表现出来的运动规律与不受力时的运动规律是一致的，但不能由物体受平衡力时的运动情况来验证牛顿第一定律。

牛顿第一定律定性地揭示了力和运动的关系。它说明了物体不受力的作用时是匀速直线运动或静止状态，所以力不是维持物体运动的原因；定律指出外力作用迫使物体运动状态改变，所以力是改变物体运动状态的原因。

牛顿第一定律还揭示了物体有一种性质，即保持运动状态不变的性质，叫作惯性。

扩展延伸

【语文】

《晏子使楚》教学片段：

曾经有一个故事，说的是一个美国记者问周恩来总理：“我们美国人总爱仰着头走路，你们中国人为什么总是低着头走路？”周恩来略加思索后回答：“走下坡路的人，总是仰着头走路，走上坡路的人自然是低着头走路了。”这个记者听后，倍感羞愧。

其实，在我国几千年的历史长河中，有许多政治家、外交家在维护国家尊严的关键时刻表现出了超人的智慧，同时也表现出他们敢于斗争和善于斗争的优秀品质。春秋时期的晏子正是这样的一位政治家和外交家。

这节课我们走进春秋时期，走进楚国，去欣赏外交家晏子的风采。

在此，“春秋时期的晏子正是这样的一位（表现出了超人的智慧的）政治家和外交家”是教师需要证明的论题，而“在我国几千年的历史长河中，有许多政治家、外交家在维护国家尊严的关键时刻表现出了超人的智慧”则是教师提出的论据。尽管这些论据是真实的，却不能推出“春秋时期的晏子正是这样的一位（表现出了超人的智慧的）政治家和外交家”这个论题。因为，现有的论据还不充足，不足以推出论题。

勤思多练

【语文】

《曹刿论战》教学片段：

同学们，今天的科技发展一日千里，工业、农业如此，国防也如此。“落后就要挨打”，让我们努力学习，用知识和智慧去捍卫祖国的尊严。面对强敌，该如何去战胜他？春秋时期的曹刿用他的智慧战胜了强敌，捍卫了祖国的尊严，今天我们来学习他克敌制胜的智慧和敢于斗争、不畏困难的精神。

此教学片段中用黑体字表示的两句话是有效关联吗？如不是，怎样修改？

（参考提示：是无效关联。）

逻辑味道指导有效教学保证

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