(江蘇省南京市東山外國(guó)語(yǔ)學(xué)校，江蘇 南京 211100)

建構(gòu)主義教學(xué)理論認(rèn)為：教學(xué)要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)理想的學(xué)習(xí)情境,激發(fā)學(xué)生的推理、分析、鑒別等高級(jí)的思維活動(dòng),同時(shí)給學(xué)生提供豐富的信息資源、處理信息的工具以及適當(dāng)?shù)膸椭椭С?促進(jìn)他們自主建構(gòu)意義以及解決問(wèn)題。本文以“浮力”一節(jié)教學(xué)為例,探索基于活動(dòng)情境的物理教學(xué)。

1 感知浮力,引入浮力課題

教師用泡泡機(jī)吹出一些泡泡,學(xué)生觀察泡泡的運(yùn)動(dòng)情況,發(fā)現(xiàn)泡泡下落直至破裂,教師模擬《是真的嗎》電視場(chǎng)景,發(fā)問(wèn)：泡泡能懸在空中,是真的嗎？教師將提前隱藏好的充滿(mǎn)未知無(wú)色無(wú)味氣體的盒子拿出來(lái),用泡泡機(jī)向內(nèi)充泡泡,學(xué)生觀察到一個(gè)個(gè)晶瑩剔透的小泡泡在盒子上方歡快跳躍,如圖1所示,很是震撼。學(xué)生很自然地聯(lián)想到和小學(xué)科學(xué)學(xué)過(guò)的浮力知識(shí)有關(guān),教師順利進(jìn)入新課的教學(xué)。

圖1

教學(xué)感悟：課題引入是整個(gè)教學(xué)的有機(jī)組成部分,是教學(xué)環(huán)節(jié)的第一錘。好的課題引入可以先聲奪人,給整堂課打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。孩子們看到泡泡懸在空中跳躍時(shí)，不約而同的驚呼聲將課堂的學(xué)習(xí)氣氛充分調(diào)動(dòng)起來(lái),極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的熱情。

2 體驗(yàn)浮力,構(gòu)建浮力概念

教師向?qū)W生提出問(wèn)題1：生活中你在哪些場(chǎng)景中見(jiàn)過(guò)或者體驗(yàn)過(guò)浮力的存在？學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)歷,舉出與浮力相關(guān)的事例：輪船漂在大海上,熱氣球浮在空中,運(yùn)動(dòng)員在水中游泳,人能漂浮在死海上讀書(shū)看報(bào)等等,學(xué)生從諸如此類(lèi)的事例中提煉出浮力的施力物體——液體和氣體。

教師組織學(xué)生開(kāi)展活動(dòng)1：慢慢將塑料瓶按入水中,體驗(yàn)一下,你的手有什么感覺(jué)？學(xué)生將塑料瓶壓入水中,感覺(jué)到水對(duì)瓶子有一個(gè)向上的托力,阻礙瓶子進(jìn)入水中,這個(gè)力就是瓶子受到的浮力。

教師課前將三個(gè)乒乓球分別用細(xì)線(xiàn)系在鐵塊上,將鐵塊粘在上方開(kāi)口的長(zhǎng)方形容器底部,往容器中注水,直至沒(méi)過(guò)乒乓球,如圖2所示,學(xué)生根據(jù)繩子的方向判斷出浮力的方向——豎直向上,與重力的方向相反,在此基礎(chǔ)上教師追問(wèn)：浮力方向是否始終豎直向上？學(xué)生將驗(yàn)證重力方向始終是豎直向下的方法進(jìn)行了遷移,將容器適當(dāng)傾斜,如圖3所示,繼續(xù)觀察懸繩的方向。

圖2

圖3

教學(xué)感悟：建構(gòu)主義認(rèn)為：教學(xué)不是知識(shí)由教師向?qū)W生的單向傳遞,而是學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)的過(guò)程。教師組織學(xué)生開(kāi)展舉例、壓瓶子、探究浮力方向的活動(dòng),讓學(xué)生自己總結(jié)出浮力的特點(diǎn),自主構(gòu)建浮力的概念。在此環(huán)節(jié)中,面對(duì)新信息、新概念和新命題,每個(gè)學(xué)生都以原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)構(gòu)建自己的理解,并且在探究浮力方向這一環(huán)節(jié),學(xué)生的遷移能力也得到了充分的培養(yǎng)。

3 思維碰撞,學(xué)會(huì)測(cè)量浮力

教師課前準(zhǔn)備好幾種水果：蘋(píng)果、橙子、圣女果、西紅柿、芒果,并依次讓學(xué)生猜想這些水果丟入水中后的浮沉狀態(tài),教師逐一進(jìn)行驗(yàn)證(如圖4)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)有的水果漂浮,有的水果沉底,漂浮的水果受到浮力作用是顯而易見(jiàn)的,教師順勢(shì)提出問(wèn)題2：下沉的物體是否受到浮力的作用呢？如果受,你能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證你的猜想呢？學(xué)生分小組討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：在空氣中用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出裝有配重的礦泉水瓶所受重力G,接著將瓶子完全浸沒(méi)在水中時(shí),讀出此時(shí)測(cè)力計(jì)的拉力F拉,比較F拉和G的大小。學(xué)生在探究活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)F拉始終小于G,說(shuō)明下沉的物體受到浮力作用。在此基礎(chǔ)上,教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考能否測(cè)出浮力的大小,學(xué)生容易得到F浮=G-F拉(如圖5)。

圖4

圖5

教學(xué)感悟：探究下沉的物體是否受到浮力是本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn),教師通過(guò)讓學(xué)生猜想常見(jiàn)水果的浮沉狀態(tài)，進(jìn)而引入問(wèn)題2,在這一活動(dòng)中,學(xué)生的猜想與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本不相符,學(xué)生潛意識(shí)中的觀點(diǎn)被否定,與學(xué)生的思維產(chǎn)生了強(qiáng)烈的碰撞,激發(fā)了他們的探究熱情,學(xué)生會(huì)產(chǎn)生疑惑：水果的浮與沉到底由什么因素決定？這又為下一節(jié)課做了適當(dāng)?shù)匿亯|。通過(guò)探究,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到浸在液體中的物體,都會(huì)受到浮力的作用。該活動(dòng)還使學(xué)生了解用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量浮力的方法,為繼續(xù)探究做準(zhǔn)備。另外，在利用測(cè)力計(jì)判斷下沉的物體是否受浮力的探究活動(dòng)中,教師還可以直接用手托起測(cè)力計(jì)下面的重物,觀察測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化,與水下的情況進(jìn)行類(lèi)比。

4 再探浮力,總結(jié)浮力的影響因素

在探究活動(dòng)2中,每個(gè)小組測(cè)出來(lái)的浮力大小不盡相同,教師給出問(wèn)題3：你覺(jué)得影響浮力大小的因素有哪些？首先讓學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)提出猜想,學(xué)生通常會(huì)提出浮力的大小可能與物體的密度、液體的密度、物體的形狀、物體在液體中的深度、物體的體積、液體的體積等因素有關(guān)。

圖6

學(xué)生猜想了這么多的影響因素,如果按照控制變量法的思想對(duì)諸多要素進(jìn)行逐一探究,時(shí)間上是不允許的,教師可再安排一個(gè)學(xué)生活動(dòng)3：用彈簧測(cè)力計(jì)拉著物體,使其逐漸浸入液體,直至完全浸沒(méi),并繼續(xù)下移一段距離,觀察測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化和深度的關(guān)系(如圖6)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)：浸沒(méi)前，浮力隨浸入深度的增大加而增大；浸沒(méi)后浮力不變，與深度無(wú)關(guān)。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn),學(xué)生發(fā)現(xiàn)浮力大小與深度的關(guān)系并不直接和簡(jiǎn)明,教師可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考，尋找直接影響浮力大小的因素，經(jīng)過(guò)足夠的討論，還是有學(xué)生能得出結(jié)論：浮力與物體排開(kāi)液體的體積直接相關(guān)。

為了探究浮力大小與物體的密度是否有關(guān)，可選擇兩個(gè)完全相同的口香糖盒子,里面裝不同質(zhì)量的配重,按以下步驟進(jìn)行探究：(1) 用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)出各自所受的重力；(2) 分別將它們浸沒(méi)在水中,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；(3) 分別計(jì)算它們受到的浮力。

探究浮力的大小與物體的形狀是否有關(guān)時(shí)，按以下步驟進(jìn)行探究：(1) 將一塊橡皮泥掛在彈簧測(cè)力計(jì)上浸沒(méi)于水中,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；(2) 改變此橡皮泥的形狀,仍將橡皮泥浸沒(méi)于水中,再次讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；(3) 比較兩次示數(shù)。

對(duì)于浮力是否與液體的體積和物體的體積等因素是否有關(guān),如時(shí)間允許，教師可在課堂上演示或者讓學(xué)生課后繼續(xù)探究。教師組織學(xué)生利用提供的器材和控制變量法，重點(diǎn)開(kāi)展學(xué)生活動(dòng)4：探究影響浮力大小與排開(kāi)液體體積和液體密度的關(guān)系,通過(guò)小組合作,將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表格中，進(jìn)而得出結(jié)論。

教學(xué)感悟：事實(shí)上,浮力大小與物體排開(kāi)液體的體積和液體密度這兩個(gè)因素有關(guān)。對(duì)于“排開(kāi)液體體積”這一因素,學(xué)生很難想到,即使有些學(xué)生課前預(yù)習(xí)知道有這個(gè)影響因素,也不太能真正理解它的含義。因此教師安排了活動(dòng)3,通過(guò)實(shí)驗(yàn),學(xué)生排除了深度這個(gè)無(wú)關(guān)量,得出排開(kāi)液體體積這個(gè)有關(guān)變量,通過(guò)直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不但可以分析得出這一因素,還可以幫助學(xué)生更好地理解這一“陌生”因素。在活動(dòng)4的基礎(chǔ)上,教師可直接給出阿基米德原理(F浮=G排),再通過(guò)數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出浮力與液體密度和排開(kāi)液體體積的關(guān)系式,由公式進(jìn)一步理解學(xué)生由實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)論，與阿基米德原理進(jìn)行對(duì)照。

5 “泡泡”揭秘,浮力知識(shí)得以應(yīng)用

學(xué)習(xí)完浮力的相關(guān)知識(shí)以后,教師帶領(lǐng)學(xué)生再次回到引入課題時(shí)的小實(shí)驗(yàn),并且告知學(xué)生透明容器里的氣體是密度約為空氣密度6倍的六氟化硫氣體,拋出問(wèn)題4：你能用我們今天所學(xué)的知識(shí)解釋泡泡懸在空中這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象嗎?

教學(xué)感悟：最后一個(gè)環(huán)節(jié)是前面幾個(gè)環(huán)節(jié)的理解和運(yùn)用,讓學(xué)生在解決問(wèn)題4的過(guò)程中,加深對(duì)剛學(xué)的新知識(shí)的鞏固和理解,同時(shí)提高學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

在基于活動(dòng)情境的教學(xué)中,教學(xué)不再是傳遞客觀而確定的現(xiàn)成知識(shí),而是通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)的一些活動(dòng)情景,激活學(xué)生原有的相關(guān)知識(shí)經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的生長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)知識(shí)的重新組織、轉(zhuǎn)換和改造。

[1] 羅國(guó)忠.浮力難學(xué)難教的問(wèn)題例析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2015,(1)．

[2] 梁建,葉志兵,張杰,朱翠芹.基于科學(xué)探究體驗(yàn) 發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)[J].物理教師,2017,(1)．

[3] 朱龍祥.物理教學(xué)思維方式[M]．北京：首都師范大學(xué)出版社,2000．