王 俊

（揚(yáng)州中學(xué)教育集團(tuán)樹人學(xué)校，江蘇 揚(yáng)州 225001）

“物質(zhì)的密度”是中學(xué)物理最基本、最重要的概念之一.首先，密度是學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)液體壓強(qiáng)、浮力等知識(shí)的基礎(chǔ).其次，密度是學(xué)生涉及的第1個(gè)物質(zhì)的物理屬性，它是用比值定義的物理量.建立密度概念的科學(xué)方法對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)物質(zhì)的其他物理屬性具有代表意義.一直以來(lái)，密度都是教學(xué)的重難點(diǎn).因此，密度概念的教學(xué)備受教材編者、課改專家以及一線教師的關(guān)注.如何以更寬廣的視野透視密度教學(xué)的內(nèi)涵，并彰顯其物理本質(zhì)與教學(xué)邏輯？筆者提出了一些不成熟的觀點(diǎn)和做法，與同行們交流.

1 所用教材中密度概念的建構(gòu)思路與評(píng)析

現(xiàn)行蘇科版初中物理教材關(guān)于密度概念的建構(gòu)思路是：討論交流——怎樣區(qū)分表面被涂成相同顏色的鐵塊和塑料塊？→提出問(wèn)題——物體的質(zhì)量與體積之間有什么關(guān)系？→猜想假設(shè)——同種物質(zhì)的物體，體積越大，質(zhì)量越大，其質(zhì)量與體積很有可能成正比，即質(zhì)量與體積的比值應(yīng)該為定值.→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——分組實(shí)驗(yàn)，每組選擇兩種不同的物質(zhì)（如鐵和塑料，或銅和鋁等），每種物質(zhì)選3個(gè)體積不等的物體.分別測(cè)出質(zhì)量和體積并記錄，計(jì)算出質(zhì)量與體積的比值.→得出結(jié)論——同種物質(zhì)的物體，質(zhì)量與體積的比值相同；不同種物質(zhì)的物體，質(zhì)量與體積的比值不同.由此可見，某種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值反映了這種物質(zhì)特有的性質(zhì).在物理上，我們就把單位體積的某種物質(zhì)的質(zhì)量定義為密度.→知識(shí)應(yīng)用——通過(guò)比較質(zhì)量與體積的比值（即密度）區(qū)分表面被涂成相同顏色的鐵塊和塑料塊.

筆者認(rèn)為，如果按照教材的處理方式進(jìn)行教學(xué)，主要會(huì)產(chǎn)生以下2方面的問(wèn)題.

（1）設(shè)置的問(wèn)題情境缺乏明顯的探究方向.

教材設(shè)置了“怎樣區(qū)分表面被涂成相同顏色的鐵塊和塑料塊？”的問(wèn)題情境，意圖是讓學(xué)生能夠提出需要探究的問(wèn)題——質(zhì)量與體積的關(guān)系.但是，學(xué)生面對(duì)這樣的問(wèn)題情境，很自然地就會(huì)偏離預(yù)設(shè)的“軌道”.學(xué)生根據(jù)自己原來(lái)的認(rèn)知會(huì)提出很多方法，例如：刮開涂層觀察顏色、比較軟硬程度、觀察能否導(dǎo)電、觀察能否被磁鐵吸引等等.這時(shí)要把學(xué)生拉回“正軌”，就會(huì)把“問(wèn)題”生硬地強(qiáng)加給學(xué)生.

（2）學(xué)生無(wú)法真正理解密度是什么.

課后，如果你問(wèn)學(xué)生，密度是什么？他們會(huì)告訴你：某種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值.如果你再問(wèn)，為什么把某種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值定義為密度？他們會(huì)告訴你：因?yàn)橥N物質(zhì)的物體質(zhì)量與體積的比值相同，不同種物質(zhì)物體的這種比值不同.顯然，學(xué)生認(rèn)為“比值一定”是建立密度概念的原因，其實(shí)這是“因果顛倒”的錯(cuò)誤.如果你繼續(xù)問(wèn)，密度反映了物質(zhì)怎樣的一種特性？學(xué)生根本不知道.

為什么會(huì)出現(xiàn)上述的兩個(gè)問(wèn)題？可以借用哲學(xué)上對(duì)“本原”的思考方式從物理學(xué)科教學(xué)的角度來(lái)尋找答案.

哲學(xué)對(duì)“本原”的思考凸顯為一種刨根問(wèn)底的探詢精神，即始終把理解一切事物的“最初根源”、“始基”作為第一問(wèn)題.“本原性問(wèn)題”是指能夠揭示某一學(xué)習(xí)主題中最為原始、樸素、本質(zhì)的觀念、思想和方法的問(wèn)題.［1］“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)”是指讓課堂教學(xué)圍繞問(wèn)題展開，用問(wèn)題引領(lǐng)學(xué)生思維，有效激發(fā)學(xué)生理解和體驗(yàn)學(xué)習(xí)主題的本質(zhì).

建立密度概念的“最初根源”是什么？密度概念所包含的“最本質(zhì)的觀念、思想和方法”是什么？蘇科版教材的編寫思路完全回避了“物質(zhì)分布的疏密程度”和“比值定義法”，從而未能合乎邏輯地解決密度教學(xué)的兩個(gè)“本原性問(wèn)題”：一是為什么要把質(zhì)量與體積相比？二是為什么要把質(zhì)量與體積的比值定義為密度？

2 運(yùn)用本原性問(wèn)題驅(qū)動(dòng)密度概念教學(xué)的實(shí)踐與思考

怎樣才能解決以上2個(gè)問(wèn)題？這時(shí)就應(yīng)該擺脫教材的束縛，但并非拋棄教材，而是回到“密度”概念形成的源頭，運(yùn)用本原性問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生借助原來(lái)的認(rèn)知進(jìn)行科學(xué)探究.“比較不同物體物質(zhì)分布的疏密程度”就是建立“密度”概念的源頭.

以下是筆者運(yùn)用本原性問(wèn)題驅(qū)動(dòng)密度概念教學(xué)的實(shí)踐與思考.

2.1 從生活情境到物理情境——概念的引入

師：展示照片.一張是所有班級(jí)的學(xué)生在操場(chǎng)上做早操的情景，一張是少數(shù)班級(jí)的學(xué)生在操場(chǎng)上上體育課的情景.比較學(xué)生分布的疏密程度.

生：發(fā)現(xiàn)學(xué)生的分布有疏密程度的不同.

師：出示兩個(gè)物體.一個(gè)是廚房里用來(lái)清潔餐具的長(zhǎng)方體海綿塊，一個(gè)是實(shí)驗(yàn)室里經(jīng)常用到的長(zhǎng)方體木塊.比較物質(zhì)分布的疏密程度.

生：發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的分布也有疏密程度的不同.

師：體積都是10cm3的實(shí)心銅柱和實(shí)心鐵柱，誰(shuí)的物質(zhì)分布更密集？

對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，在形成某個(gè)概念的初始階段，教師應(yīng)該以日常生活中能夠反映概念本質(zhì)的那些最為樸素的、直觀的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)貼合學(xué)生實(shí)際的問(wèn)題情境，讓學(xué)生在運(yùn)用原認(rèn)知解決問(wèn)題的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，從而產(chǎn)生進(jìn)一步探究的欲望.

2.2 從物理情境到方法歸納——概念的建立

師：體積都是10cm3的實(shí)心銅柱和實(shí)心鐵柱，誰(shuí)的物質(zhì)分布更密集？并說(shuō)明理由.

生：需要比較它們的質(zhì)量.

師：用已經(jīng)調(diào)節(jié)好平衡的托盤天平比較銅柱和鐵柱的質(zhì)量大小.

生：銅柱的物質(zhì)分布更密集.銅柱和鐵柱體積相同，但銅柱的質(zhì)量大.這就說(shuō)明在相同體積內(nèi)銅柱所含物質(zhì)更多.

師：這是一種怎樣的比較方法？請(qǐng)你歸納一下.

生：相同體積比質(zhì)量，質(zhì)量越大，物質(zhì)分布更密集.

師：質(zhì)量都是100g的水和酒精，誰(shuí)的物質(zhì)分布更密集？并說(shuō)明理由.

生：需要比較它們的體積.

師：先用天平和燒杯稱取100g的水和酒精，然后用量筒測(cè)出它們的體積.

生：水的物質(zhì)分布更密集.水和酒精質(zhì)量相同說(shuō)明它們所含物質(zhì)的多少是一樣的，但水的體積小.

師：這是一種怎樣的比較方法？請(qǐng)你歸納一下.

生：相同質(zhì)量比體積，體積越小，物質(zhì)分布越密集.

師：實(shí)心物體A的體積為100cm3，質(zhì)量為790g；實(shí)心物體B的體積為10cm3，質(zhì)量為89g.誰(shuí)的物質(zhì)分布更密集？并說(shuō)明比較方法.

2.3 從方法歸納到實(shí)驗(yàn)探究——概念的確立

生1：1滴水、1杯水、1桶水.

生2：1塊橡皮、2塊橡皮、3塊橡皮.

生3：1枚1元硬幣、2枚1元硬幣、3枚1元硬幣.

生：不同吧？

師：如何證明？

生：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，3組測(cè)橡皮，3組測(cè)1元硬幣，3組測(cè)段狀胡蘿卜，用天平測(cè)質(zhì)量，用量筒測(cè)體積，每組只需完成1個(gè)實(shí)驗(yàn).

師：將各組數(shù)據(jù)匯總，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析.

生：同種物質(zhì)的物體，質(zhì)量與體積的比值相同（或是一個(gè)定值）；不同種物質(zhì)的物體，質(zhì)量與體積的比值不同.

師：在其他條件一定的情況下，質(zhì)量與體積的比值由什么決定？

生：由物質(zhì)的種類決定.

2.4 從實(shí)驗(yàn)探究到聯(lián)系生活——概念的深化

師：澳門的總?cè)丝诩s為6×105，地區(qū)占地面積約為30km2；香港的總?cè)丝诩s為7.1×106，地區(qū)占地面積約為1100km2.比較兩個(gè)地區(qū)的人口密度的大小.

生：人口密度就是總?cè)丝谂c地區(qū)占地面積的比值.通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，澳門的人口密度更大.

比值定義法有著廣泛的日常經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ).這一環(huán)節(jié)就是要聯(lián)系學(xué)生最樸素的生活經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生經(jīng)歷由具體到抽象再由抽象到具體的螺旋式上升過(guò)程，豐滿學(xué)生對(duì)比值定義法的認(rèn)識(shí)，真正提升其科學(xué)素養(yǎng).奧蘇貝爾認(rèn)為，有意義學(xué)習(xí)就是符號(hào)代表的新知識(shí)與學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的適當(dāng)觀念建立了非任意的和實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系.［2］

1 楊玉東，徐文彬.本原性問(wèn)題驅(qū)動(dòng)課堂教學(xué)：理念、實(shí)踐與反思［J］.教育發(fā)展研究，2009（20）：69.

2 陳琦，劉德儒.當(dāng)代教育心理學(xué)［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2007：165.