李寶銀

（南通市海安縣紫石中學(xué)，江蘇 南通 226600）

“弱”教材探究的教學(xué)設(shè)計(jì)與評(píng)析
——例談“浮力”的教學(xué)

李寶銀

（南通市海安縣紫石中學(xué)，江蘇 南通 226600）

一、“弱”教材探究的主要觀點(diǎn)

“弱”教材探究，就是學(xué)生在沒有教材暗示和引領(lǐng)的前提下，進(jìn)行探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，給學(xué)生真正的探究體驗(yàn)，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。學(xué)生在探究學(xué)習(xí)前，不需要對(duì)教材中的內(nèi)容有比較具體的了解，在系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)、探究學(xué)習(xí)中，也不允許學(xué)生從教材中讀取信息。

對(duì)于“弱”教材的探究，需要教師精心創(chuàng)設(shè)有利于探究學(xué)習(xí)的情境，把握時(shí)機(jī)進(jìn)行適度、適時(shí)的引導(dǎo)、點(diǎn)撥，保證探究學(xué)習(xí)活動(dòng)的暢通。否則，學(xué)生的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)就會(huì)漫無目標(biāo)，不著邊際，當(dāng)然也就不能達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的要求。

二、教材內(nèi)容的分析

蘇科版八年級(jí)物理第十章第四節(jié)《浮力》的主要內(nèi)容：一是浮力的概念；二是影響浮力大小的因素；三是阿基米德原理。其中每個(gè)內(nèi)容都可以進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，但其探究類型應(yīng)是不同的，探究方法也有區(qū)別。

浮力的概念是因果探究?？蓮谋姸嗟奈锢硎聦?shí)或?qū)嶒?yàn)中，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因——液體或氣體對(duì)浸在其中的物體有向上的托力，從而建立起浮力的概念。

影響浮力大小的因素是因素探究?？蛇\(yùn)用控制變量的思想，在猜想、假設(shè)的基礎(chǔ)上，通過具體的實(shí)驗(yàn)來研究浮力與哪些因素有關(guān)，及這些因素如何影響著浮力的大小。

阿基米德原理是規(guī)律探究。在明確目標(biāo)的前提下，可通過實(shí)驗(yàn)得到大量的數(shù)據(jù)，并從這些數(shù)據(jù)中找出浮力與物體所排開的液體重量之間的數(shù)量關(guān)系。

從學(xué)生的水平考慮，有充分的問題情境和教師的適當(dāng)點(diǎn)撥，拋開教材的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)是可以有序地進(jìn)行的。

顯然，推崇“弱”教材探究學(xué)習(xí)《浮力》，有好的教學(xué)效果——真正實(shí)現(xiàn)“過程”和“結(jié)果”雙贏，又為“弱”教材探究的實(shí)施，提供較為詳盡的案例。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)與評(píng)析

（一）課前預(yù)補(bǔ)感知基礎(chǔ)

實(shí)驗(yàn)1：用細(xì)線拴住一個(gè)石塊，提在手上將其慢慢地浸入水中，體驗(yàn)細(xì)線對(duì)手拉力的變化情況。

實(shí)驗(yàn)2：將生雞蛋放進(jìn)盛有清水的杯中，逐漸向水中加鹽并攪動(dòng)，觀察雞蛋的浮沉情況。當(dāng)雞蛋浮在濃鹽水中，逐漸向濃鹽水中加入清水，觀察雞蛋的浮沉情況。

實(shí)驗(yàn)3：將空純水瓶慢慢按進(jìn)水中，感受瓶子對(duì)手壓力的變化。按住水中的空瓶，放手后會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？

評(píng)析：通過幾個(gè)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)浮力的存在，豐富了學(xué)生對(duì)浮力的感性認(rèn)識(shí)，從而有效地鋪墊課內(nèi)探究的進(jìn)程。

（二）課內(nèi)力求達(dá)成共識(shí)

1.建立浮力概念

師：①組織學(xué)生匯報(bào)、交流，課前幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)和現(xiàn)象。②指出上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都是物體受浮力作用的結(jié)果。③要求學(xué)生思考分析下列幾種說法，改正其中錯(cuò)誤的選項(xiàng)，并簡述理由。

A.浮在液面上的物體受浮力作用

B.液體中上浮的物體受浮力作用

C.液體中下沉的物體不受浮力作用

D.液體對(duì)其中物體的浮力方向向上

生：選項(xiàng)C中說法是錯(cuò)誤的。液體中下沉的物體也會(huì)受到浮力的作用。理由：掛在彈簧測(cè)力計(jì)上的石塊，浸入水中后，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小，表明它受到了浮力作用。

師：有人認(rèn)為只有浸在液體中的物體受浮力作用，這種見解正確嗎？請(qǐng)舉例說明。

生：這種見解不正確。氫氣球離開手后，會(huì)飄向空中，說明空氣中的物體也受到了浮力作用。

師：（投影）一個(gè)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為9N，物體浸入水中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)?N，這時(shí)物體所受的浮力是多少？說明其計(jì)算方法。

生：3N；浮力等于物體的重與物體浸在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)之差。

師：浮力用F浮表示，物體浸在水中時(shí)的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)用F示表示，則有F浮=G-F示。

根據(jù)教學(xué)進(jìn)程，逐步寫出以下板書。

板書：1.浸在液體或氣體里的物體受到向上的浮力

2.稱重法測(cè)浮力：F浮=G-F示

評(píng)析：有了課前幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，加上學(xué)生已有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，對(duì)浮力不陌生，只需要一組問題幫助學(xué)生進(jìn)行梳理，不在浮力概念上兜圈，以期有更多的時(shí)間進(jìn)行后續(xù)的探究活動(dòng)。由于學(xué)生往往認(rèn)為下沉的物體不受浮力的作用，需要教師在教學(xué)此處時(shí)創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生有效解決對(duì)該問題的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

2.探究影響浮力大小的因素

師：（投影）浮力的大小可能與哪些因素有關(guān)？請(qǐng)大家根據(jù)課前的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)和現(xiàn)象，或生活經(jīng)驗(yàn)，提出自己的猜想，并簡單說明你猜想的理由或依據(jù)。

生：與液體的密度有關(guān)（附板書）。在清水內(nèi)加鹽后所改變的是液體的密度，若液體密度改變，則會(huì)引起浮力大小的改變。

生：與浸在液體中的體積有關(guān)。當(dāng)進(jìn)入水中的空瓶體積越大，則感受到瓶子對(duì)手的壓力就越大。

師：（提示）“浸在液體中體積”在物理學(xué)中被稱為“排開液體的體積”（附板書）。

評(píng)析：探究教學(xué)的重心在于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，故而不在從“浸在液體中體積”到“排開液體的體積”過渡上浪費(fèi)時(shí)間。

生：與物體處在液體中的深度有關(guān)（附板書）。將空瓶往液體中按下去越深，感受到瓶子對(duì)手的壓力就越大。

生：與接觸液體面積有關(guān)。鋼鐵做成輪船后，增加了和水的接觸面積，所受的浮力變大。

師：（點(diǎn)撥）將船變成鐵板，接觸面積不是更大嗎？能浮在水面上嗎？浮力的大小到底和什么因素有關(guān)？

生：應(yīng)該猜想和排開液體體積有關(guān)，做成船后排開液體的體積變大。

生：與溫度有關(guān)。溫度越高，浮力越大（附板書）。湯圓剛下鍋時(shí)，沉在鍋底，溫度升高后，浮在水面上。

評(píng)析：學(xué)生根據(jù)具體情境進(jìn)行猜想，有益于探究教學(xué)的進(jìn)程。根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜想，可以開拓學(xué)生的思維，往往有意外的生成，成就課堂的精彩。上述兩種猜想的有機(jī)配合是課堂教學(xué)的重要策略。另外，對(duì)于那些表述不準(zhǔn)的猜想，通過誘導(dǎo)、引領(lǐng)就可能轉(zhuǎn)化為教學(xué)中所期望的猜想，教師就不要輕易放棄。

師：（投影）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究浮力與排開液體的體積、物體所在的深度、液體的密度之間的關(guān)系。

①實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該控制什么因素？如何改變其變量？需要哪些器材？

②用什么方法比較或測(cè)量物體所受浮力的大小？

③實(shí)驗(yàn)中觀察到什么現(xiàn)象？獲得什么結(jié)論？

評(píng)析：離開教材，學(xué)生的探究活動(dòng)容易步入歧途或束手無策，需要用幾道指向明確的思考題引領(lǐng)學(xué)生的探究進(jìn)程。

學(xué)生分組討論，就其中一個(gè)猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，嘗試方案的可行性，直到結(jié)論的生成。

師：組織學(xué)生匯報(bào)交流“探究浮力和排開液體體積的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)方案、現(xiàn)象和結(jié)論。

生：（方案1）將一個(gè)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，測(cè)量出物體的重量。然后將其浸沒在水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，根據(jù)兩次的示數(shù)之差計(jì)算浮力的大小。換用不同體積的物體重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次，所觀察現(xiàn)象是，物體的體積越大，其所受的浮力就越大。（結(jié)論）在同種液體中，物體所排開液體的體積越大，其所受的浮力就越大。

生：（方案2）將一個(gè)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，將物體逐漸浸入到水中，觀察比較彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)得出結(jié)論。（現(xiàn)象）物體浸在液體中的體積越大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就越大。

生：這種方法不行，沒有控制深度相同。

生：這種方法可行，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，浮力的大小和深度無關(guān)，也就不用控制物體在液體中的深度。

師：（點(diǎn)撥）在驗(yàn)證了浮力和深度無關(guān)的前提下，可以用第二種方法驗(yàn)證浮力和排開液體體積的關(guān)系。

評(píng)析：不同見解的碰撞是亮點(diǎn)，這種亮點(diǎn)得益于沒有教材的束縛。沒有教材引領(lǐng)的自主探究，學(xué)生會(huì)體驗(yàn)到“真”探究的樂趣和成功，也會(huì)品嘗“真”探究的艱辛和失敗，在“成功”和“失敗”并存的境界中，渴望成功的內(nèi)驅(qū)力，容易引發(fā)創(chuàng)新思維的火花，成就課堂的精彩。

師：在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，逐步板書。

板書：3.影響浮力大小的因素

（1）排開液體的體積越大，液體的密度越大，物體所受的浮力越大

（2）浮力和物體所在的深度無關(guān)

評(píng)析：在有幾個(gè)小組獲得成功時(shí)，教師及時(shí)組織、開展全班交流，通過“生”教“生”、“組”幫“組”，來實(shí)現(xiàn)全體學(xué)生同步發(fā)展，提升全班交流的價(jià)值。也許有老師認(rèn)為，應(yīng)該在每個(gè)小組都成功后，進(jìn)行全班交流。其實(shí)不然，讓成功的學(xué)生在等待中渡過，是獎(jiǎng)“劣”罰“優(yōu)”的典型表現(xiàn)，對(duì)優(yōu)秀學(xué)生不公平，應(yīng)該摒棄。

3.總結(jié)阿基米德原理

師：（投影）浸入液體中的物體所受到的浮力只跟液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān)，液體的密度越大，排開液體的體積越大，物體所受的浮力越大.請(qǐng)你根據(jù)這種特性預(yù)測(cè)，浮力與物體排開液體的什么量相關(guān)，和這個(gè)量之間可能有什么關(guān)系？

生：浮力與排開液體的重力有關(guān)，浮力大小可能等于排開液體的重力。

生：浮力與排開液體的質(zhì)量有關(guān)，排開液體的質(zhì)量越大，浮力越大。

師：質(zhì)量和重力是相關(guān)的兩個(gè)量，只要研究浮力跟其中一個(gè)量之間的關(guān)系.浮力與排開液體的重力是否相等，可以通過怎樣的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

評(píng)析：阿基米德原理是本節(jié)的重點(diǎn)，由浮力的大小跟液體的密度和排開液體的體積有關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)思索、推理，提出假設(shè)“浮力等于排開液體重力”，這樣的引導(dǎo)才符合認(rèn)知過程。

師：（1）（投影）探究“浮力的大小和排開液體重力”的關(guān)系：

①測(cè)量哪兩個(gè)物理量？如何測(cè)量這兩個(gè)物理量？用什么器材測(cè)量？

②為了避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，你準(zhǔn)備怎樣改變實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)？

③記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。

評(píng)析：在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，需要用思考題引導(dǎo)學(xué)生以假設(shè)為基礎(chǔ)，明確實(shí)驗(yàn)的目的，并對(duì)實(shí)驗(yàn)材料、方法手段的可行性加以斟酌，促進(jìn)“假設(shè)”和“猜想”不斷成熟。

生：學(xué)生分組討論。

師：（投影）圖2中的C、D，提示“用溢水法獲取排開液體的方法”。

評(píng)析：由于沒有教材的依托，學(xué)生自主設(shè)計(jì)“獲得排開液體”的方法難度大，不提示學(xué)生會(huì)因此而卡殼，過早提示又會(huì)影響學(xué)生探究思路的形成，故而在分組活動(dòng)片刻之后拋出，以保證后續(xù)的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)順利進(jìn)行。

生：在提示的基礎(chǔ)上分組完善實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表格。

師：在全班交流實(shí)驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)表格的基礎(chǔ)上展示（投影）實(shí)驗(yàn)方案（如圖）和數(shù)據(jù)表格。

G 物/N G 桶/N G′物/N G′桶/N F 浮/N G 排/N 3.1 0.3 1.9 1.5 1.2 1.22.8 0.3 1.7 1.4 1.1 1.13.5 0.3 2.1 1.7 1.4 1.4

生：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)每個(gè)小組收集一組數(shù)據(jù)。

師：（1）組織學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成表格。

（2）比較每次實(shí)驗(yàn)中物體所受的浮力大小和排開液體的重力大小，可以得出什么結(jié)論。

生：浸在液體中物體所受浮力大小等于物體排開液體所受的重力。

評(píng)析：受時(shí)間因素制約，每個(gè)小組通過實(shí)驗(yàn)收集一組數(shù)據(jù)，幾個(gè)小組的數(shù)據(jù)產(chǎn)生多次實(shí)驗(yàn)的效果，讓學(xué)生體驗(yàn)到合作探究的魅力，從而逐步生成合作的意識(shí)。

師：這就是著名的阿基米德原理，并逐步推導(dǎo)形成公式F浮=G排=m排g=ρ液gV排。

構(gòu)成板書：

4.阿基米德原理：浸在液體中物體所受浮力大小等于物體排開液體所受的重力

F浮=G排=m排g=ρ液gV排

4.課后深化探究成果

鞏固性練習(xí)題（略）。讓學(xué)生帶著問題閱讀教材內(nèi)容，彌補(bǔ)“弱”教材探究的漏洞。讓學(xué)生通過針對(duì)性練習(xí)，鞏固“弱”教材探究的成果。

探究性活動(dòng)。觀察煮湯圓的過程，思考“湯圓剛下鍋時(shí)，沉在鍋底，溫度升高后，浮在面上”的奧妙。

評(píng)析：探究影響浮力大小因素時(shí)，學(xué)生認(rèn)為液體的溫度影響浮力大小是一個(gè)不能運(yùn)用實(shí)驗(yàn)論證的猜想。運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室的燒杯、酒精燈等器材，可以完成實(shí)驗(yàn)，但受彈簧測(cè)力計(jì)規(guī)格的制約，學(xué)生不容易發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的微小變化，自然會(huì)認(rèn)為浮力和液體溫度無關(guān)。事實(shí)上，隨著溫度的升高，液體的密度變小，物體所受的浮力應(yīng)該變小。這樣的猜想，如果不放棄，耗時(shí)，又會(huì)留下錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。但對(duì)學(xué)生提出的有效猜想，又不能置之不理，那樣會(huì)傷害學(xué)生，對(duì)此教師需要有智慧地落實(shí)。

[1]李寶銀.物理“弱”教材探究教學(xué)的研究[J].中學(xué)物理教與學(xué)，2010（8）.

[2]王峰霞等.科學(xué)探究中指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想的教學(xué)策略[J].教學(xué)月刊·中學(xué)版，2010（1）.

*課題：江蘇省立項(xiàng)課題“新課程背景下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的研究”的成果之一。課題編號(hào)：S-Y2009/0042

張華偉）