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【摘 要】本文以江苏省人教版新教材《万有引力与航天》这章内容为依据，以书中的一句话为引导，在新课改精神的指引下解读新教材的本章内容。
【关键词】新教材 万有引力与航天 马克·吐温
在教学过程中，当我看到“科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟能赢得那么多收获！”的时候，顿时在我脑海中就浮现出新教材在《万有引力与航天》这一章的内容，我不由得感叹起来：新教材确实是新教材!
教材中的第一节给出了大量的事实，比如德国天文学家开普勒用了20多年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录、行星的逆行现象，月球绕地球运动的加速度约为地球表面重力加速度的三千六百分之一。这些事实怎么就串联起来了呢？这里引导学生来发现科学发展的历程了。
地心说（圆轨道）：学生可以将自己置身于茫茫的星空当中去遥想古代人们是怎么样认识天体运动的。教材中马上给出一句话：“自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的现象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。”可以看出，一开始根据人们的日常经验来认识的。太阳总是从东方升起，从西方落下，好像太阳就是围绕地球在转的，而天体的运动在古代看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。于是以托勒密为代表的地心说就产生了。这里也有事实（太阳的升落），也有猜想（假设地球是宇宙的中心），也有收获（能解释太阳的升落）。
日心说（圆轨道）：如果学生具有一定的历史知识的话，会想到在黑暗的中世纪布鲁诺因为支持日心说而被掌握宗教神权的统治者活活烧死。学生可以进一步思考，是什么让地心说能够统治上千年的时间？又是什么让统治了上千年的地心说动摇了呢？这个时候学生可以去各种途径查找相关资料来确定西方中世纪处于什么样的年代，什么占据着人们的思想。寻找资料后会发现，那时候宗教神权的理论基础是《圣经》，上帝花了7天时间创造了世界，所以地球就自然而然地被认为是宇宙的中心。如果了解了这些就理解为什么地心说能够统治上千年了。然而我们说知识要经得住实践的检验，如果不能被实践检验，那剩下来的就是要对理论进行修正或者推倒原有的理论体系重新建立新的体系以便更好地、更简单地描述世界。在生产实践中，随着航海事业的发展，人们希望借助星星的位置来为船队导航，人们对行星的运动观测越来越精确，发现行星并不是总向一个方向移动的。大多数时间由西向东相对于恒星移动，但是有时却要停下来，然后向西移动一段时间，随后又向东移动，这个现象叫做行星的逆行（这是更进一步的事实）。要解释这个现象，托勒密提出了“本轮”和“均轮”的概念，但是用这种理论来解释行星的运动非常复杂，对于这个问题就连阿尔方斯国王也说：“如果上帝在创世时能与我商量一下，我会给他更好的建议。”在这时候，哥白尼阐述了自己的观点。他认为行星和地球绕太阳做匀速圆周运动，只有月亮环绕地球运行（根据事实的猜想）。到这里虽然还没有脱离圆周运动的束缚，但是已经有了大胆的猜想，而且用这种理论来解释行星逆行显得非常简单。（猜想后获得的收获，体现自然科学的简单和谐与美）
日心说（椭圆轨道）：一种学说的建立与发展需要很多人的共同努力，哥白尼也有自己的支持者，其中一人就是开普勒。开普勒师从天才观测家第谷，而且也可以共享第谷的观测数据（事实），在哥白尼日心理论的指引下，开始用第谷的观测数据来验证哥白尼日心理论体系，在他对火星轨道的研究中，70余次尝试所得到的结果都与第谷的观测数据有至少8分的角度偏差。而第谷的观测数据只有两分。这个时候留给开普勒的问题就大了，到底是什么出错了？第谷的数据还是日心理论或者说是自己的计算？计算了70多次结果是一样的，出错的可能性不大，另外两个可能随便哪个出错都是件很麻烦的事情，观测数据时是长时间积累的，而且是出自公认的天才观测家之手，理论体系已经能很好地解释行星逆行现象了，想推翻不太容易。这个时候开普勒大胆开始大胆地怀疑圆周运动了（猜想），开普勒经过4年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星是绕太阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，并先后于1609年和1619年发表了行星运动的三大定律（收获：将几千个数据归纳成简单的几句话）。
万有引力定律：到现在为止，对天体运动的描述都是唯象的，都还没有涉及到问题的本质。问题的本质在于行星为什么做这样的运动，是什么在指挥着行星做这样的运动？伽利略、开普勒、笛卡尔都提出过自己的解释。与牛顿同时代的科学家胡克、哈雷等对这一问题的认识更进一步，认为行星绕太阳运动是因为受到了对它的引力，甚至证明了如果行星的轨道为圆形，它所受引力的大小跟行星到太阳的二次方成反比。但是由于关于运动的清晰概念是在他们以后的牛顿建立的，当时没有这些概念，他们无法深入研究，牛顿在总结得出的三大定律的基础上，分析运动的行星受力大小这个问题。教材中没有从椭圆这个角度去分析，而是将问题简化，把行星的轨道当作圆来处理。这个时候学生可以利用开普勒第三定律然后结合匀速圆周运动的知识就可以推导出太阳对行星的引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的平方成反比。讨论到现在，研究的物体时天上的，也就是说规律适合天上的物体，人间的物体之间有力的作用吗？作用的规律与天上的相同吗（猜想）？于是教材中立刻给出了月-地检验（事实），检驗结果表明“天上”的力与“人间”的力属于同一种性质的，将此规律进一步推广，推广到地球与地面上的物体。于是万有引力定律就诞生了（收获）。既然一切物体之间都有引力存在，而且属于同一种性质的力，那么在地球上测出两个物体之间的引力就可以定出万有引力常数了，没错，卡文迪许扭秤实验就是这样测出万有引力常数的。由于地球表面的重力加速度和地球半径在卡文迪许之前就已经知道了，只要根据就可以很容易计算出地球的质量[1、3]。一个多么不可思议的结果。
以上的分析过程无不体现出提出问题、解决问题的探索过程，理论发展过程是人类对自然逐步认识的过程。学生完全有能力在老师讲解以后作出分析总结。教材已经为确立学生的主体地位，促进学生积极主动地学习做了很好的准备工作。我相信只要教师认真研究新教材、变化教学行为，学生学习方式转变的目标就一定能够实现。以上只是对新教材中的某一个部分、从某个角度作出的一点分析，对新教材的理解还任重道远，只要我们坚持走新课程之路，对新教材的理解就会不断深入，素质教育的实现就为期不远。
【关键词】新教材 万有引力与航天 马克·吐温
在教学过程中，当我看到“科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟能赢得那么多收获！”的时候，顿时在我脑海中就浮现出新教材在《万有引力与航天》这一章的内容，我不由得感叹起来：新教材确实是新教材!
教材中的第一节给出了大量的事实，比如德国天文学家开普勒用了20多年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录、行星的逆行现象，月球绕地球运动的加速度约为地球表面重力加速度的三千六百分之一。这些事实怎么就串联起来了呢？这里引导学生来发现科学发展的历程了。
地心说（圆轨道）：学生可以将自己置身于茫茫的星空当中去遥想古代人们是怎么样认识天体运动的。教材中马上给出一句话：“自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的现象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。”可以看出，一开始根据人们的日常经验来认识的。太阳总是从东方升起，从西方落下，好像太阳就是围绕地球在转的，而天体的运动在古代看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。于是以托勒密为代表的地心说就产生了。这里也有事实（太阳的升落），也有猜想（假设地球是宇宙的中心），也有收获（能解释太阳的升落）。
日心说（圆轨道）：如果学生具有一定的历史知识的话，会想到在黑暗的中世纪布鲁诺因为支持日心说而被掌握宗教神权的统治者活活烧死。学生可以进一步思考，是什么让地心说能够统治上千年的时间？又是什么让统治了上千年的地心说动摇了呢？这个时候学生可以去各种途径查找相关资料来确定西方中世纪处于什么样的年代，什么占据着人们的思想。寻找资料后会发现，那时候宗教神权的理论基础是《圣经》，上帝花了7天时间创造了世界，所以地球就自然而然地被认为是宇宙的中心。如果了解了这些就理解为什么地心说能够统治上千年了。然而我们说知识要经得住实践的检验，如果不能被实践检验，那剩下来的就是要对理论进行修正或者推倒原有的理论体系重新建立新的体系以便更好地、更简单地描述世界。在生产实践中，随着航海事业的发展，人们希望借助星星的位置来为船队导航，人们对行星的运动观测越来越精确，发现行星并不是总向一个方向移动的。大多数时间由西向东相对于恒星移动，但是有时却要停下来，然后向西移动一段时间，随后又向东移动，这个现象叫做行星的逆行（这是更进一步的事实）。要解释这个现象，托勒密提出了“本轮”和“均轮”的概念，但是用这种理论来解释行星的运动非常复杂，对于这个问题就连阿尔方斯国王也说：“如果上帝在创世时能与我商量一下，我会给他更好的建议。”在这时候，哥白尼阐述了自己的观点。他认为行星和地球绕太阳做匀速圆周运动，只有月亮环绕地球运行（根据事实的猜想）。到这里虽然还没有脱离圆周运动的束缚，但是已经有了大胆的猜想，而且用这种理论来解释行星逆行显得非常简单。（猜想后获得的收获，体现自然科学的简单和谐与美）
日心说（椭圆轨道）：一种学说的建立与发展需要很多人的共同努力，哥白尼也有自己的支持者，其中一人就是开普勒。开普勒师从天才观测家第谷，而且也可以共享第谷的观测数据（事实），在哥白尼日心理论的指引下，开始用第谷的观测数据来验证哥白尼日心理论体系，在他对火星轨道的研究中，70余次尝试所得到的结果都与第谷的观测数据有至少8分的角度偏差。而第谷的观测数据只有两分。这个时候留给开普勒的问题就大了，到底是什么出错了？第谷的数据还是日心理论或者说是自己的计算？计算了70多次结果是一样的，出错的可能性不大，另外两个可能随便哪个出错都是件很麻烦的事情，观测数据时是长时间积累的，而且是出自公认的天才观测家之手，理论体系已经能很好地解释行星逆行现象了，想推翻不太容易。这个时候开普勒大胆开始大胆地怀疑圆周运动了（猜想），开普勒经过4年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星是绕太阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，并先后于1609年和1619年发表了行星运动的三大定律（收获：将几千个数据归纳成简单的几句话）。
万有引力定律：到现在为止，对天体运动的描述都是唯象的，都还没有涉及到问题的本质。问题的本质在于行星为什么做这样的运动，是什么在指挥着行星做这样的运动？伽利略、开普勒、笛卡尔都提出过自己的解释。与牛顿同时代的科学家胡克、哈雷等对这一问题的认识更进一步，认为行星绕太阳运动是因为受到了对它的引力，甚至证明了如果行星的轨道为圆形，它所受引力的大小跟行星到太阳的二次方成反比。但是由于关于运动的清晰概念是在他们以后的牛顿建立的，当时没有这些概念，他们无法深入研究，牛顿在总结得出的三大定律的基础上，分析运动的行星受力大小这个问题。教材中没有从椭圆这个角度去分析，而是将问题简化，把行星的轨道当作圆来处理。这个时候学生可以利用开普勒第三定律然后结合匀速圆周运动的知识就可以推导出太阳对行星的引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的平方成反比。讨论到现在，研究的物体时天上的，也就是说规律适合天上的物体，人间的物体之间有力的作用吗？作用的规律与天上的相同吗（猜想）？于是教材中立刻给出了月-地检验（事实），检驗结果表明“天上”的力与“人间”的力属于同一种性质的，将此规律进一步推广，推广到地球与地面上的物体。于是万有引力定律就诞生了（收获）。既然一切物体之间都有引力存在，而且属于同一种性质的力，那么在地球上测出两个物体之间的引力就可以定出万有引力常数了，没错，卡文迪许扭秤实验就是这样测出万有引力常数的。由于地球表面的重力加速度和地球半径在卡文迪许之前就已经知道了，只要根据就可以很容易计算出地球的质量[1、3]。一个多么不可思议的结果。
以上的分析过程无不体现出提出问题、解决问题的探索过程，理论发展过程是人类对自然逐步认识的过程。学生完全有能力在老师讲解以后作出分析总结。教材已经为确立学生的主体地位，促进学生积极主动地学习做了很好的准备工作。我相信只要教师认真研究新教材、变化教学行为，学生学习方式转变的目标就一定能够实现。以上只是对新教材中的某一个部分、从某个角度作出的一点分析，对新教材的理解还任重道远，只要我们坚持走新课程之路，对新教材的理解就会不断深入，素质教育的实现就为期不远。