復(fù)習課是對新授課教學不足與欠缺的彌補,有查漏補缺的作用。當然,復(fù)習課的查漏補缺已經(jīng)不能滿足我們對復(fù)習課的要求,它還要擔負起溫故知新的責任,從而讓學過的知識能織線成網(wǎng),并發(fā)展學生分析、評價和創(chuàng)造的能力。
上一節(jié)如此高要求的復(fù)習課并非易事。筆者認為,上好初中物理復(fù)習課要做好四個方面,即目標引領(lǐng)、圖片對比、合理建構(gòu)和適度練習,簡言之就是利用學生熟悉的課本圖片構(gòu)建解決問題的物理模型。本文就以“浮力”復(fù)習課為例來說明具體操作方法。
從考綱要求、教材內(nèi)容和學生認知發(fā)展三個方面,對浮力的復(fù)習內(nèi)容作如圖1的分析:
圖1
考綱的知識條目只對浮力知識做出考查要求,對復(fù)習課來說,只考慮學生的知識目標達成是遠遠不夠的,還要充分考慮對學生認知發(fā)展的需求。從布盧姆的教育目標分類學角度來看,對浮力的要求還不只是認識過程中的記憶和理解層次,還應(yīng)該有高階思維在具體項目和情境中的分析、評價和創(chuàng)造的要求。在復(fù)習課或考試的層面,知識層面是有目標層次限制的,但能力層面往往就不受限制。
為使教學目標更具可操作性,對浮力的復(fù)習課制定了如下的教學目標:①能寫出考試知識條目要求的浮力的主要知識內(nèi)容;②通過實例對比分析,利用阿基米德原理和物體浮沉條件,構(gòu)建物體受到浮力的物理模型;③能在具體情境中直接運用阿基米德原理或公式的變形式進行簡單計算,從而解決相應(yīng)的問題;④能對與浮力相關(guān)的具體實例進行分析、評價甚至創(chuàng)造,從而能運用阿米德原理及物體浮沉條件。
如上的教學目標制訂,第①條是針對“查漏補缺”的,第②③條是對浮力知識系統(tǒng)化的“織線成網(wǎng)”,而第④條則是“溫故知新”。這樣,其后的每一個教學環(huán)節(jié)也都對應(yīng)這四條教學目標展開。
從主體的角度來看,一節(jié)課的教學設(shè)計包含教師的“教”和學生的“學”,教師的“教”是為學生的“學”服務(wù)的,所以學生活動設(shè)計成為一節(jié)課設(shè)計的核心。為此,本復(fù)習課體現(xiàn)“教學相長”的思想,基于如圖2的模式展開的:
圖2
圖2中的浮力實例全部來自課本中的浮力插圖,結(jié)合這些插圖,通過比較分析,建構(gòu)成解決浮力問題的物理模型。從學生學習的角度來看,課堂每個環(huán)節(jié)以一定的任務(wù)來驅(qū)動,通過小組合作的形式激發(fā)學生探索問題的興趣,為更好地建構(gòu)解決浮力的物理模型服務(wù)?;谶@樣的認識,本節(jié)課的教學流程如圖3:
圖3
教材是教學最重要的資源和依據(jù),在復(fù)習過程中,不能因為新課已經(jīng) “使用過”教材而忽視了教材,當然也不能對教材中的素材再次使用一遍。復(fù)習課要求創(chuàng)造性地利用教材中的各種資源,對教材呈現(xiàn)的內(nèi)容進行新的認識和規(guī)劃。教材中的內(nèi)容非常豐富,而且圖文并茂,其圖片都是經(jīng)過千挑萬選的,它們是教材內(nèi)容的重要組織部分,有些起“錦上添花”的作用,有些則起“畫龍點睛”的作用。
“浙教版”初中科學教材中關(guān)于浮力的內(nèi)容,其中就有如圖4所示的6幅圖:
圖4
這些圖體現(xiàn)了浮力知識結(jié)構(gòu)的整體框架,按照“構(gòu)建解決浮力問題物理模型”的要求,重新對其進行排序和對比分析,并通過學生對問題的討論分析,形成了解決浮力問題的一般物理模型。
學習浮力內(nèi)容后,絕大部分學生在認知過程中能達到記憶、理解和簡單應(yīng)用阿基米德原理,但在具體情境中的分析、評價和創(chuàng)造的高階思維的綜合能力應(yīng)用上卻是比較缺乏的。這主要是因為缺乏“解決浮力問題的物理模型”的構(gòu)建。 “解決浮力問題的物理模型”,就是用來描述“如何做” “如何實現(xiàn)”浮力問題的物理過程。也就是通過從具體的浮力實例中,抽象出程序化、模式化的一套解決浮力問題的方式。
為對浮力知識的查漏補缺,本節(jié)復(fù)習課首先設(shè)立了任務(wù)一:請將有關(guān)浮力知識構(gòu)建一幅較詳細的思維導(dǎo)圖。
參考:浮力的 《考試說明》條目。①知道浮力的概念a;②描述阿基米德原理a;③認識物體浮沉條件b;④直接運用阿基米德原理或公式的變形進行簡單計算b。
思維導(dǎo)圖內(nèi)容能直接體現(xiàn)本節(jié)課的基礎(chǔ)知識點,對學生是否掌握這些知識點進行查漏補缺,同時也能把浮力知識系統(tǒng)化,達到織線成網(wǎng)的作用。其實構(gòu)建一幅思維導(dǎo)圖,就是一次對知識內(nèi)容整體的分析、綜合、評價和創(chuàng)造的過程。當然,并非所有的學生都能把浮力知識點以思維導(dǎo)圖的形式完整地構(gòu)建出來,還需要學生之間討論與交流,以及教師的引領(lǐng)。
從課堂表現(xiàn)來看,大多數(shù)學生呈現(xiàn)的思維導(dǎo)圖都是以圖5的形式進行構(gòu)建的。顯然,這樣的思維導(dǎo)圖受教師提示的“考試知識條目”的影響:
圖5
所以,在組織學生對思維導(dǎo)圖進行評價時,需要引導(dǎo)學生從不同的分類標準、分類方法等角度構(gòu)建思維導(dǎo)圖。在展示學生思維導(dǎo)圖時,教師特別要重視展示那些“與眾不同”的思維導(dǎo)圖,并請學生說明這樣制作的原因(如圖6所示)。
圖6
顯然,圖6的思維導(dǎo)圖是從力的三要素的角度出發(fā)來對浮力知識進行概括的,雖然“浮沉條件”與力的三要素并不是嚴格的并列關(guān)系,但這種對浮力本質(zhì)概念特征的全面認識,卻是一般學生所缺乏的。這樣,就從不同角度對學生的浮力知識進行建構(gòu),很值得提倡。
任務(wù)二:(小組討論)判斷圖4中物體浮力大小是否改變,請說明理由。
任務(wù)二是課堂建構(gòu)的核心內(nèi)容,在給每位學生的課堂任務(wù)單中有表1的內(nèi)容:
表1 物體受到浮力分析
對于浮力問題,首先要明確物體在液體(或氣體)中的狀態(tài),再判斷物體哪些量是變化的,哪些量是不變的,最后選擇相應(yīng)的公式來判斷,總結(jié)如圖7所示:
圖7
課堂以學生小組討論的形式完成了表1,并以小組匯報的形式展示了表2的“物體受到浮力分析”結(jié)果。
表2 物體受到浮力分析
分析圖4中的6幅圖,正是基于從具體的浮力情境到解決浮力問題的物理模型建構(gòu)的轉(zhuǎn)化。在學生匯報分析的過程中,教師引導(dǎo)學生進行如圖8的板書。
圖8
課堂練習是對本節(jié)課學習內(nèi)容的鞏固和提高,也是對教學成果的檢測,應(yīng)緊緊圍繞復(fù)習內(nèi)容進行練習。為此,本節(jié)課設(shè)計了如下3道知識覆蓋面廣、難度有梯度的練習。課堂教學時,以第1、2兩題為例,利用剛剛構(gòu)建的解決浮力問題的物理模型來解答。
1.如圖9所示,兩個容器中分別盛有甲、乙兩種不同的液體,把體積相同的A、B兩個實心小球放入甲液體中,兩球沉底;放入乙液體中,兩球靜止時的情況如圖乙所示,則下列說法不正確的是( )。
A.小球A的質(zhì)量小于小球B的質(zhì)量
B.甲液體的密度小于乙液體的密度
這時,同學們才小聲議論,并陸續(xù)舉報:“白虎隊”成員小王在班上扯女生頭發(fā),小曹拿別人東西不還,小黃和值日生“叫板”,小但總在放學路上欺侮同學,小胡經(jīng)常逼迫別人叫他“老大”……做錯事不可怕,可悲的是他們似乎并不知道自己錯在哪里。
C.小球A在甲液體中受到的浮力大于在乙液體中的浮力
D.在甲液體中容器底對小球A的支持力小于對小球B的支持力
解析:本題的思路是通過對比分析物體在液體中的狀態(tài),結(jié)合“哪些物理量變化,哪些物理量不變”進行分析。乙圖中,A物體處于漂浮狀態(tài),所以浮力FA與重力GA相等;而B物體處于沉底狀態(tài),所以浮力FB小于重力GB;而又因為A、B在同一液體中,B排開液體的體積大于A,則FB大于FA,所以GA小于GB,即小球A的質(zhì)量小于小球B的質(zhì)量。A在乙液體中漂浮,所以A物體密度小于乙液體;A物體在甲液體中下沉,A物體密度大于甲液體,所以甲液體的密度小于乙液體的密度。A在甲液體中沉底,所以A受到的浮力小于重力;A物體在乙液體中處于漂浮,所以受到的浮力等于重力,故小球A在甲液體中受到的浮力小于在乙液體中的浮力。由于在甲液體中A、B兩球受到浮力相同,A的重力又小于B,所以A受到容器底部的支持力小于B。
2.一物塊輕輕放入盛滿煤油的大燒杯中,靜止后有160克煤油溢出;將其輕輕放入盛滿水的大燒杯中,靜止后有180克水溢出。已知煤油的密度是0.8×103千克/米3,則物塊在水中靜止時的狀態(tài)及物塊的密度分別是 ( )。
A.下沉,1.1×103千克/米3B.漂 浮 , 0.85 ×103千克/米3
C.懸浮, 1.0×103千克/米3D.漂 浮 , 0.90×103千克/米3
解析:此題以“分類”討論物的形式先假定物塊在兩種液體中的狀態(tài),再結(jié)合“變量”和“非變量”排除不可能的情況。物塊若在水中下沉,則其密度大于水的密度,在煤油中也下沉,兩者排開液體體積相同,所以浮力之比即為液體密度之比4∶5,而不是8∶9,這樣就排除了選項A。物塊若在水中懸浮,密度與水相同,則在煤油中會下沉,浮力之比等于液體密度之比4∶5,而不是8∶9,選項C排除。若物塊在水和煤油中都漂浮,則浮力都等于重力,兩都浮力相等,不符合要求。這樣物塊只能在水中漂浮,在煤油中下沉,所以根據(jù)阿基米德原理,物塊排開水的質(zhì)量180克即為物塊的質(zhì)量;而在物塊在煤油中下沉(浸沒),所以0.9×103千克/米3。
圖10
下面這題的設(shè)置,每一道小題層層遞進??勺鳛檎n外的鞏固和提升,這也是利用浮力知識進行分析、評價和創(chuàng)造能力培養(yǎng)最好的載體。
3.某同學學習了浮力知識后,制作了一臺如圖10所示的浮力秤來稱量物體的質(zhì)量。
(1)請簡述該裝置的工作原理。
(2)如何給小筒標上刻度。
(3)已知小筒底面積為0.001米2,小筒和秤盤總重為0.6牛,則圖中A處的深度是多少?
(4)若在秤盤上放一物體后,小筒浸入水中的深度h為0.1米,該物體的質(zhì)量為多大?
(5)若想將該浮力秤改為可測礦石密度的密度秤,如何改進?
(6)某同學對密度秤進行如圖11所示的改進:①先將浮力秤放入水中,在小盤內(nèi)加砝碼,使浮力秤下沉到標志線與水面齊平,記下盤內(nèi)砝碼m1=125克;②拿掉盤內(nèi)全部砝碼,盤內(nèi)改待測礦石,這時標志線在水面上方,再在盤內(nèi)添加砝碼,使浮力秤重新下沉到標志線與水面齊平,記下盤內(nèi)砝碼m2=25克;③拿掉盤內(nèi)全部砝碼,將待測礦石放于小籃內(nèi),再往盤內(nèi)重新放砝碼,使浮力秤再次下沉到標志線與水面齊平,記下盤內(nèi)的砝碼m3=45克。
圖11
解析:(1)浮力秤的原理就是利用被測物體放在漂浮于水面的小筒里,小筒與物體受到的浮力等于重力,同時浮力的大小又與排開水的體積成正比,而排開水的體積又與小筒浸入水中的深度成正比。這樣,小筒浸入水中的深度就可以表示被測物體的質(zhì)量。
(2)公式推導(dǎo)如下:G0+G物=F浮=ρ水gV排=ρ水gS0h,則 G物=ρ水gS0h-G0, m物=ρ水S0h-m0。
從公式可知,被測物體質(zhì)量m物與小筒浸入水中的深度h是一次函數(shù)關(guān)系,所以刻度是均勻的。
(3)如圖可知,A點是被測物體質(zhì)量為0時的刻度,刻度值為0。
(4)當 h=0.1 米時, m物=ρ水S0h-m0=1.0×103 千克/米3×0.001 米2×0.1 米-0.06 千克=0.04 千克=40 克。
(5)如果將裝置改為密度計,還需要測出被測物體的體積??梢栽诖笸仓屑由象w積的刻度,將物塊投入水中,測出液面上升的體積即可。
(6)比較圖a、b可知,被測物體的質(zhì)量m=100克;比較圖b、c可知,c比b的浮力大了0.2牛,這是由于被測物體在水中受到的浮力為0.2牛造成的,所以
綜合上述分析,以課本圖片為素材建構(gòu)物理模型的復(fù)習課流程可以用如圖12的框架圖來表示:
圖12