(南京師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210023)

1 引言

2004年蘇科版初中物理教材中開始編入綜合實(shí)踐活動(dòng)，2012、2013年通過教育部教材修訂審查。物理綜合實(shí)踐活動(dòng)已成為蘇科版初中物理教材的一大特色，不少學(xué)校的物理教師在實(shí)踐中取得豐碩的成果和經(jīng)驗(yàn)，并得到廣大中學(xué)師生的認(rèn)可。

在《物理之友》2015年第1期，我發(fā)表了《在物理課程中設(shè)置綜合實(shí)踐活動(dòng)的意義和教學(xué)建議》一文，經(jīng)過多年來的學(xué)習(xí)和吸取老師們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我又有一些新的認(rèn)識(shí)。

2 物理綜合實(shí)踐活動(dòng)設(shè)置的意義

物理綜合實(shí)踐活動(dòng)以物理課程為基點(diǎn)，有兩個(gè)基本的特征：綜合和實(shí)踐。為什么要強(qiáng)調(diào)綜合和實(shí)踐的要素？這是出于對(duì)科學(xué)本質(zhì)和教育本質(zhì)統(tǒng)一的思考。從科學(xué)視角看：(1) 科學(xué)的本源是綜合的，科學(xué)是以多樣統(tǒng)一的自然界為研究對(duì)象的探究活動(dòng)，也就說明自然界或物質(zhì)世界的原型都是以綜合形態(tài)呈現(xiàn)的。(2) 科學(xué)的價(jià)值是綜合的，科學(xué)的知識(shí)和方法應(yīng)用于技術(shù)，與技術(shù)融合，推動(dòng)社會(huì)發(fā)展；科學(xué)知識(shí)和方法向其他學(xué)科遷移、融合，形成交叉的新興學(xué)科；科學(xué)的思想和精神與人文精神融合，促進(jìn)精神文明的發(fā)展。(3) 科學(xué)發(fā)展的走向既高度分化，又高度融合，綜合是當(dāng)今時(shí)代高科技發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。(4) 科學(xué)是不斷發(fā)展的，實(shí)踐是科學(xué)探究的基石，實(shí)踐是檢驗(yàn)科學(xué)理論的唯一標(biāo)準(zhǔn)。從教育視角看，教育的本質(zhì)是促進(jìn)人的發(fā)展，提高受教育者的科學(xué)素養(yǎng)是教育的核心目標(biāo)，其中，綜合素養(yǎng)和實(shí)踐素養(yǎng)是影響人長遠(yuǎn)發(fā)展的重要方面。

從現(xiàn)實(shí)的意義來看，為了拓寬物理課程的視野、發(fā)展學(xué)生的個(gè)性特長和優(yōu)化物理課程的探究性學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，有必要在教材中設(shè)置物理綜合實(shí)踐活動(dòng)，為學(xué)生提供更加開放的學(xué)習(xí)平臺(tái)。另外，在我國基礎(chǔ)教育課程體系中設(shè)置了綜合實(shí)踐活動(dòng)課程，反映了在課程結(jié)構(gòu)上的突破。我們希望通過在物理課程中設(shè)置物理綜合實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)我國綜合實(shí)踐活動(dòng)課程的完善起一定的推動(dòng)作用。再從我國基礎(chǔ)教育評(píng)價(jià)體制的改革來看，在科學(xué)課程中加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)是一個(gè)重要的問題，我們希望通過對(duì)物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的評(píng)價(jià)取得一些經(jīng)驗(yàn)。

案例1：利用身邊器材，設(shè)計(jì)和制作有一定創(chuàng)意的物品，如模型、玩具、器具等。

教材中提供了“制作一個(gè)機(jī)械模型”的課題，實(shí)際上這類的課題可以很多，如設(shè)計(jì)和制作噴泉模型、熱機(jī)模型、電機(jī)模型、光學(xué)器具、電磁玩具等，可以安排在不同的學(xué)段，讓學(xué)生從生活的觀察中獲得靈感和啟發(fā)，根據(jù)自己的興趣選擇一個(gè)課題。

先選題，畫出一個(gè)草圖，填寫在表格中，上傳到班級(jí)QQ群中，各小組的選題應(yīng)盡可能避免重復(fù)。確定選題后，進(jìn)行設(shè)計(jì)、選材、制作，再修改設(shè)計(jì)，調(diào)試并完成樣品，分析并描述作品的原理，準(zhǔn)備交流和小結(jié)。一學(xué)期召開一次學(xué)生技術(shù)設(shè)計(jì)作品展示會(huì)，可以發(fā)現(xiàn)許多好的學(xué)生作品，雖然不復(fù)雜，但體現(xiàn)了“小制作，大智慧”的特點(diǎn)。筆者就有許多親身制作的感受，如設(shè)計(jì)和制作一個(gè)蠟燭蹺蹺板，看似簡單，其實(shí)不簡單。用一根大號(hào)的縫衣針作蹺蹺板的轉(zhuǎn)軸是很好的，但穿在蠟燭中間卻不容易。用一段塑料管連接兩支小蠟燭，用縫衣針穿過塑料管的中點(diǎn)就可以了(如圖1)。蠟燭的粗細(xì)、長短、重心的高低都會(huì)影響蹺蹺板的效果，從理論上探討就更不容易了。當(dāng)你看到點(diǎn)燃蠟燭后蹺蹺板不停地?cái)[動(dòng)起來時(shí)，還會(huì)有許多發(fā)現(xiàn)，其興奮之情是難以形容的。又如，我國古代有如圖2所示的敧器，《荀子宥坐》中描述了它的特征：虛則欹，中則正，滿則覆。我國古代還發(fā)明了杠桿式舂谷機(jī)，讓學(xué)生查閱有關(guān)資料，將敧器和舂谷機(jī)組合起來，設(shè)計(jì)和制作如圖3所示的“自動(dòng)舂谷機(jī)”模型。我想，如果讓學(xué)生參與從設(shè)計(jì)到制作完成的過程，他們會(huì)感受到我國古代人民的聰明才智，探究敧器“虛則敧，中則正，滿則覆”的道理，還能學(xué)習(xí)創(chuàng)新的技法，培育工匠精神。

圖1

圖2

圖3

3 物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的編寫意圖

蘇科版初中物理教材中共設(shè)置了9個(gè)綜合實(shí)踐活動(dòng)，其內(nèi)容有的是以某一章知識(shí)為基礎(chǔ)的綜合，有的是以前述各單元知識(shí)為基礎(chǔ)的綜合。編者不希望將這些內(nèi)容作為標(biāo)準(zhǔn)要求的知識(shí)讓學(xué)生掌握，而是以它們?yōu)檩d體，使學(xué)生得到過程的體驗(yàn)和感受。編者的意圖是提供一個(gè)開放性的平臺(tái)，學(xué)生對(duì)課題的選擇不限于書中的綜合實(shí)踐活動(dòng)，也不受每個(gè)實(shí)踐活動(dòng)陳述的文本限制，教師和學(xué)生的主動(dòng)性可以更大。編者也希望老師們共同參與，將其建設(shè)成為生動(dòng)活潑的校本課程。

案例2：太陽照射在地面上豎立直桿時(shí)會(huì)形成桿影，請(qǐng)用“桿影法”測(cè)量地球的直徑，要求如下：

(1) 查閱資料，了解歷史上古代學(xué)者是怎樣利用“桿影法”測(cè)量出地球直徑的；

(2) 觀察桿影隨太陽高度的變化情況；

(3) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，用桿影法測(cè)量地球的直徑；

(4) 組織團(tuán)隊(duì)，落實(shí)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；

(5) 處理數(shù)據(jù)，交流、討論觀測(cè)結(jié)果。

圖4

圖5

學(xué)生重做埃拉托色尼的觀測(cè)是很有意思的。他們必須在同一經(jīng)線上尋找合作伙伴，例如徐州、濟(jì)南、天津、南京的經(jīng)度非常接近。尋找好合作伙伴后，設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在正午時(shí)觀察桿影，發(fā)現(xiàn)兩地的桿影長都不為零，于是從理論上進(jìn)行分析，如圖5所示，在A點(diǎn)測(cè)得桿影頂角為α1，在B點(diǎn)測(cè)得桿影頂角為α2，則兩地對(duì)應(yīng)的圓心角α=α2-α1。通過網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)，計(jì)算出結(jié)果，再對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。通過這個(gè)實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)參與研究的學(xué)生是一種很好的鍛煉，他們可以從科學(xué)史中得到科學(xué)探究的啟發(fā)，從多種途徑獲取數(shù)據(jù)，培養(yǎng)合作精神。

這一案例是蘇科版教材中綜合實(shí)踐活動(dòng)“探究樹蔭下的光斑”的延伸，都基于光的直線傳播的原理。它說明綜合實(shí)踐活動(dòng)的課題是相當(dāng)廣闊的，值得老師們做出深度的研究和開發(fā)，以更好地發(fā)揮其創(chuàng)新教育的功能。

4 物理綜合實(shí)踐活動(dòng)實(shí)施策略

為了在實(shí)施物理綜合實(shí)踐活動(dòng)中更好地體現(xiàn)“培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)”的理念，下面提幾條策略。

4．1 以科學(xué)思想和觀念統(tǒng)領(lǐng)物理綜合實(shí)踐活動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施

物理綜合實(shí)踐活動(dòng)超越了傳統(tǒng)物理分科的范疇，綜合是這種活動(dòng)的一大特點(diǎn)，但其綜合并不著眼于科學(xué)知識(shí)的綜合，而在于體現(xiàn)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)過程和科學(xué)文化在科學(xué)本質(zhì)上的統(tǒng)一，它強(qiáng)調(diào)將科學(xué)統(tǒng)一于觀念和過程，統(tǒng)一于科學(xué)探究。因此，物理綜合實(shí)踐活動(dòng)應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)科學(xué)思想和觀念的統(tǒng)領(lǐng)作用。

案例3：在“電磁波與現(xiàn)代通信”這一章后，可以設(shè)計(jì)和開展以“手機(jī)的演變和在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用”為主題的綜合實(shí)踐活動(dòng)。要求學(xué)生通過對(duì)各種資料的收集、應(yīng)用實(shí)踐的考察和體驗(yàn)、相互間的交流和討論，提高認(rèn)識(shí)，形成觀念。通過活動(dòng)，學(xué)生可以感受到半個(gè)世紀(jì)以來以手機(jī)為載體的科學(xué)技術(shù)的巨大變化，第一代手機(jī)是以電磁波理論為基礎(chǔ)的模擬通信技術(shù)產(chǎn)品，只能進(jìn)行語音通話；第二代手機(jī)采用了數(shù)字化技術(shù)，增加了短信功能；第三代手機(jī)在數(shù)字化的基礎(chǔ)上，增加了多媒體技術(shù)，利用了衛(wèi)星通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸速度有顯著提高，手機(jī)的功能大大拓展；第四、第五代手機(jī)，引進(jìn)了更多的現(xiàn)代技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸速度更快，智能化程度更高。有的學(xué)生親歷了網(wǎng)約出租車的過程，有的學(xué)生親歷了與海內(nèi)外親友視頻聊天的過程，有的學(xué)生親歷了“支付寶”等購物付款的過程，有的學(xué)生親歷了某一問題互動(dòng)式的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程通過交流討論，他們能夠感受到：科學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致系列技術(shù)創(chuàng)新，改變?nèi)藗兊纳罘绞?，促使社?huì)進(jìn)步；同時(shí)也能認(rèn)識(shí)到：技術(shù)對(duì)社會(huì)是把雙刃劍，其負(fù)面的影響要靠提高公民的素養(yǎng)和應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來解決。類似的課題很多，例如“設(shè)計(jì)、制作一個(gè)機(jī)械模型”課題，不能只局限于做一個(gè)模型，可以讓學(xué)生去查找有關(guān)資料，通過典型事例了解歷史上機(jī)械的演化情況。通過對(duì)現(xiàn)代生活、生產(chǎn)的調(diào)查，了解機(jī)械的應(yīng)用。這不僅可幫助學(xué)生從實(shí)際中選擇一個(gè)機(jī)械模型進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，而且可使學(xué)生感受到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)社會(huì)進(jìn)步的影響。

我們開展綜合實(shí)踐活動(dòng)，不僅要關(guān)注具體的課題和細(xì)節(jié)，還應(yīng)當(dāng)重視滲透上位觀念的培育。例如關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生用運(yùn)動(dòng)和力的觀念認(rèn)識(shí)自然和生活中的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，用統(tǒng)計(jì)的觀念認(rèn)識(shí)熱現(xiàn)象，用能量及守恒的觀念認(rèn)識(shí)各種過程的變化，用信息與系統(tǒng)的觀念認(rèn)識(shí)應(yīng)用科學(xué)知識(shí)的技術(shù)工程等。例如，在“探究游樂園中的運(yùn)動(dòng)”課題中，學(xué)生可以從各種有趣驚險(xiǎn)的游藝項(xiàng)目中(如秋千、浪橋、過山車、大轉(zhuǎn)輪、蹦極等)，選擇課題進(jìn)行觀察體驗(yàn)，攜帶工具進(jìn)行定性和定量實(shí)驗(yàn)，或在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)。通過這些活動(dòng)和交流，使學(xué)生通過具體的原理分析，形成“運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性和多樣性”“力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的原因”“能量的轉(zhuǎn)化與守恒是普遍的原理”等觀念。

4．2 關(guān)注“科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)”的融合

物理學(xué)與技術(shù)、工程的綜合是物理綜合實(shí)踐活動(dòng)中內(nèi)容綜合的一個(gè)重要方面，傳統(tǒng)的物理課程比較注重物理與數(shù)學(xué)的結(jié)合，因?yàn)槲锢韺W(xué)從誕生起就與數(shù)學(xué)有天然的聯(lián)系。但是，傳統(tǒng)的物理課程卻比較忽視與技術(shù)、工程的聯(lián)系，雖然也強(qiáng)調(diào)聯(lián)系物理學(xué)在技術(shù)生活中的應(yīng)用實(shí)際，但往往只是點(diǎn)綴而已。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)與技術(shù)高度融合，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)出現(xiàn)了前所未有的高速發(fā)展和深刻變化，STS教育成為世界各國的普遍共識(shí)。出于對(duì)未來社會(huì)創(chuàng)新性人才需求的戰(zhàn)略考量，以及對(duì)基礎(chǔ)教育“面向大眾”性質(zhì)的思考，世界上許多國家都在強(qiáng)化STEM(科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué))教育，力求提高受教育者的科學(xué)素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)。

案例4：“設(shè)計(jì)簡單電路”的綜合實(shí)踐活動(dòng)可以放在九年級(jí)上學(xué)期，也可以放在九年級(jí)下學(xué)期。事先應(yīng)布置學(xué)生調(diào)查“簡單電路”在生活中應(yīng)用的實(shí)例，并從中選擇一個(gè)課題，選題的過程可使學(xué)生接觸社會(huì)，了解選題的社會(huì)需求和意義。生活中的選題范圍是很廣泛的，例如，開關(guān)控制電路有很多的實(shí)際應(yīng)用，樓梯燈、橫穿行道線指示燈、臥室燈、手術(shù)室內(nèi)外燈、B超室外指示燈、汽車轉(zhuǎn)彎指示燈、十字路口交通指示燈、路燈、公園里的太陽能照明燈、電飯煲加熱保溫的控制、競(jìng)賽搶答的控制、水位自動(dòng)控制等，都要用到一定的開關(guān)電路。教師在指導(dǎo)學(xué)生時(shí)，不要只局限于設(shè)計(jì)電路和簡單的模擬實(shí)驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)增加技術(shù)的含量，使學(xué)生領(lǐng)會(huì)工程設(shè)計(jì)的思想，制作模型時(shí)也要關(guān)注工藝的要求。例如，設(shè)計(jì)十字路口交通指示燈，可按下列思路進(jìn)行引導(dǎo)。

(1) 假設(shè)由設(shè)在路口崗?fù)ぶ械慕痪謩?dòng)控制，要求實(shí)現(xiàn)單行道兩對(duì)紅綠燈的控制(圖6)。南北向通行時(shí)實(shí)地觀察的現(xiàn)象如表1所示，分析現(xiàn)象、設(shè)計(jì)電路原理圖(如圖7)。

圖6

圖7

時(shí)間t0-t1t1-t2t2-t3t3-t4t4-t5t5-t6t6-t7北向綠燈L1暗亮暗暗亮暗暗北向紅燈L2暗暗亮暗暗亮暗東向綠燈L3暗暗亮暗暗亮暗東向紅燈L4暗亮暗暗亮暗暗

(2) 將上述單行道改為雙行道，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)由交警手控的電路。

(3) 由于交警手控會(huì)使人高度緊張，增大人為指揮的不確定性，請(qǐng)?zhí)岢鲆环N改進(jìn)的方案(電路原理如圖8所示)。

圖8

(4) 在自動(dòng)控制中，需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整汽車過路口時(shí)紅綠燈延續(xù)的時(shí)間和前后兩次紅綠燈工作的時(shí)間間隔，想一想，這種時(shí)間的調(diào)整可能和哪些因素有關(guān)？請(qǐng)?jiān)诮煌ǜ叻鍟r(shí)到十字路口觀察，記錄一次紅綠燈工作的時(shí)間和兩次的時(shí)間間隔，估測(cè)一下單位時(shí)間汽車經(jīng)過路口的數(shù)量，提出你的改進(jìn)意見。

(5) 如果除紅綠燈外還要增加黃燈信號(hào)，還要考慮汽車在十字路口轉(zhuǎn)彎的問題，如何改進(jìn)上述設(shè)計(jì)方案？

從這個(gè)案例中可以看到，學(xué)生能夠從中體驗(yàn)到的不只是簡單電路的實(shí)驗(yàn)，還有工程設(shè)計(jì)的思想，初步接觸程序控制、數(shù)字控制技術(shù)。

在技術(shù)(工程)類的綜合實(shí)踐活動(dòng)中，應(yīng)當(dāng)開辟讓學(xué)生了解職業(yè)的窗口，讓學(xué)生更好地感受和理解技術(shù)。例如，在“設(shè)計(jì)和制作機(jī)械模型”的實(shí)踐活動(dòng)中，有的學(xué)生開展了對(duì)生活中杠桿應(yīng)用的調(diào)查，就剪刀一類，不同的行業(yè)就有很多不同的剪刀，如理發(fā)用剪刀、綠化用剪刀、裁縫用剪刀、家庭生活用剪刀等。還有許多剪刀的變形，如電工用的剝線鉗、水管工用的熱截管鉗、生活用的指甲鉗等。調(diào)查中，學(xué)生可以了解不同職業(yè)的特點(diǎn)，這些工種都應(yīng)用了杠桿等原理，但針對(duì)不同的功能需要，就會(huì)有不同的技術(shù)設(shè)計(jì)。

4．3 關(guān)注物理學(xué)科在綜合中的作用及與相關(guān)學(xué)科的有機(jī)融合

物理綜合實(shí)踐活動(dòng)是以物理為基礎(chǔ)的綜合實(shí)踐活動(dòng)，反映在以下方面：以物理學(xué)科的核心素養(yǎng)為目標(biāo)導(dǎo)向，離不開物理知識(shí)及其應(yīng)用，以物理的科學(xué)方法指導(dǎo)科學(xué)探究過程和技術(shù)設(shè)計(jì)過程。在設(shè)計(jì)和實(shí)施課題的過程中，必須關(guān)注物理的地位、作用及與相關(guān)學(xué)科有機(jī)融合。這樣才會(huì)有利于物理知識(shí)技能的拓展和加深，有利于提高學(xué)生的思維品質(zhì)和綜合能力，有利于學(xué)生將各學(xué)科知識(shí)延伸、綜合、重組。

案例5：在綜合實(shí)踐活動(dòng)“設(shè)計(jì)和制作一個(gè)降落傘”中，如果只局限于“看誰的降落傘下落得慢和安全著地”的目標(biāo)，那就可能引向盲目的嘗試和單純的操練，不能很好地發(fā)揮課題探究的教育功能，也不利于提升技術(shù)設(shè)計(jì)的層次。如果把課題放大為“空氣阻力影響下落體運(yùn)動(dòng)的探究和設(shè)計(jì)一個(gè)降落傘”，那效果就不同了。這個(gè)課題包括兩部分內(nèi)容：探究空氣阻力影響下的落體運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)和制作一個(gè)降落傘。前者為后者提供設(shè)計(jì)的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)原理與技術(shù)應(yīng)用的融合。

(1) 探究氣球阻力影響下的落體運(yùn)動(dòng)

對(duì)這個(gè)課題，許多老師會(huì)擔(dān)心它超出了初中物理的知識(shí)要求，其實(shí)完全可以不用高中物理的知識(shí)即可進(jìn)行探究，主要采用實(shí)驗(yàn)觀察和定性反思的方法，以下是一種探究的思路。

圖9

① 在空氣球下掛一重物使其豎直下落(如圖9)，與讓重物自由下落進(jìn)行比較，觀察和比較兩者運(yùn)動(dòng)的差別。

② 思考：掛重物的氣球下落與重物下落可能有哪些不同？掛重氣球豎直下落，從釋放到落地可能是：越來越慢；越來越快；先越來越快，后越來越慢

③ 思考：豎直下落的氣球，可能受哪兩個(gè)力的作用?這兩個(gè)力的大小有什么關(guān)系？

④ 討論與交流：懸掛重物的氣球豎直下落時(shí)可能作怎樣的運(yùn)動(dòng)？所受到的幾個(gè)力間有什么關(guān)系？

⑤ 在高樓陽臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)需在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行，注意安全！定性驗(yàn)證上述分析。如有條件，可利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能，拍出氣球下落過程中的多幅照片，進(jìn)行測(cè)量，處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

⑥ 豎直下落的懸重氣球的運(yùn)動(dòng)可能與哪些因素有關(guān)？怎樣控制變量？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄、分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。如保持懸掛的重物不變，改變氣球的大小，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)；保持氣球的大小不變，改變重物的質(zhì)量，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

在上述過程中，可以看出，課題探究雖然沒有用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推理，但讓學(xué)生經(jīng)歷了定性思考和建模的過程，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，對(duì)物理過程的理解會(huì)更好一些。

(2) 設(shè)計(jì)和制作一個(gè)紙降落傘

設(shè)計(jì)和制作一個(gè)降落傘，攜帶一個(gè)雞蛋從高樓陽臺(tái)落下，要求落地后雞蛋完好無損。放手讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)和制作，教師可以按下列思路來引導(dǎo)。

① 設(shè)定目標(biāo)：你期望降落傘下落的狀態(tài)是怎樣的？你的設(shè)計(jì)要達(dá)到怎樣的目標(biāo)？

② 初步設(shè)計(jì)：你的降落傘由哪幾部分組成？畫出設(shè)計(jì)簡圖。

給你一張正方形的薄紙，你打算將傘面設(shè)計(jì)成什么形狀？多大？你是怎樣考慮的？如何將懸掛線連接在傘面上？如何將雞蛋與懸掛線連接？

傘面用薄紙、薄布還是塑料膜？還需要哪些材料？

(3) 制作簡單模型，進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)。

用合適的重物替代雞蛋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：比較傘面的形狀(面積相等，分別為三角形、正方形、六邊形、圓形)對(duì)降落傘下落的影響；比較傘面積的大小對(duì)降落傘下落的影響。

(4) 從理論上分析、論證設(shè)計(jì)方案，是否有拓展功能的獨(dú)特方案？如多傘并掛一個(gè)重物的方案，多傘串掛一個(gè)重物的方案。

(5) 按設(shè)計(jì)方案制作降落傘，完成后進(jìn)行試驗(yàn)，修改方案，制作、完成作品，展示和匯報(bào)。

4.4 以課題的開放性促進(jìn)學(xué)生的自主性、生成性，進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)

綜合實(shí)踐活動(dòng)必須以全面的評(píng)價(jià)為保障，而其前提是課題有較好的開放性。這樣，學(xué)生的自主性就能很好發(fā)揮出來，學(xué)生間的合作需求和質(zhì)量就會(huì)提升，可激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造的熱情，過程的生成性也就自然顯現(xiàn)出來。開放性好的課題往往來自于真實(shí)的生活，帶有一定的綜合性，解決問題的途徑有多樣性，因此思維也就帶有較好的發(fā)散性。由于真實(shí)情景的復(fù)雜性，解決問題常常需要化復(fù)雜為簡單，所以常要運(yùn)用模型的科學(xué)方法，這對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是很有益的。

案例6：設(shè)計(jì)一個(gè)液體密度計(jì)，這是一個(gè)開放性較強(qiáng)的課題，可以運(yùn)用不同的原理，有許多不同的技術(shù)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)物質(zhì)密度的概念，只要測(cè)量出該物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量和體積，就能計(jì)算出該物質(zhì)的密度，但基于技術(shù)應(yīng)用的要求，它太麻煩。我們可以只用天平就能測(cè)出液體物質(zhì)的密度，前提是待測(cè)液體的體積要保持一定。將砝碼的質(zhì)量除以體積，重新定標(biāo)，

這樣就可以用測(cè)量質(zhì)量來測(cè)定密度了(如圖10A)。在技術(shù)上為了方便測(cè)量，可使液體的體積為定值，將裝液體的容器做成溢水杯。按同樣原理，可以把天平換成桿秤，在秤桿上標(biāo)注密度值(如圖10B)。

另一種方案就是應(yīng)用阿基米德定律。漂浮時(shí)漂浮物所受重力與浮力平衡，即漂浮物所受重力等于排開液體的重量。若讓某物體漂浮在待測(cè)液體中，液體的密度越大，排開液體的體積就越小，這樣，我們就可以用漂浮物排開液體的體積來標(biāo)注密度的大小。要實(shí)現(xiàn)這種理論方案，必須轉(zhuǎn)化為一定的技術(shù)方案。例如，我們可以把特定的物體放在裝有待測(cè)液體的量筒內(nèi)，從量筒中液體體積讀數(shù)的變化，測(cè)出排開液體的體積，可以在量筒上刻線定標(biāo)(如圖10C)。也可在漂浮物上刻線定標(biāo)，從技術(shù)的角度考慮，刻線間隔不能過密，將漂浮物設(shè)計(jì)成細(xì)長柱形較好；還應(yīng)使這種密度計(jì)漂浮時(shí)保持豎直狀態(tài)，為此應(yīng)使密度計(jì)的重心偏下(如圖10D)。細(xì)長柱形的密度計(jì)刻線定標(biāo)后，會(huì)發(fā)現(xiàn)刻線間隔不均勻，密度越大，刻線越密，讀數(shù)的偶然誤差也會(huì)越大。為減小測(cè)量大密度液體的誤差，設(shè)計(jì)密度計(jì)時(shí)應(yīng)使其浸沒的深度加大，為此需要用很深的容器。為避免由此帶來的缺點(diǎn)，可將這種密度計(jì)的下部設(shè)計(jì)成如圖10E所示的配重空腔，這就是實(shí)驗(yàn)室中常用的漂浮式液體密度計(jì)。由于該項(xiàng)目有較大的開放性，教師可以在學(xué)生自主探究的過程中加以引導(dǎo)，如應(yīng)用頭腦風(fēng)暴法、發(fā)散思維法、逆向思維法等，運(yùn)用希望點(diǎn)列舉法、缺點(diǎn)列舉法、優(yōu)點(diǎn)列舉法等進(jìn)行技術(shù)方案的設(shè)計(jì)，還可以用辯論的方法、應(yīng)用多媒體展示、實(shí)物展示等方式進(jìn)行以學(xué)生為主體的發(fā)展性評(píng)價(jià)。

圖10

5 結(jié)語

物理綜合實(shí)踐活動(dòng)是介于物理學(xué)科與綜合實(shí)踐活動(dòng)課程之間的交叉課程，它是一個(gè)很值得開發(fā)的處女地，希望更多的老師參與理論和實(shí)踐研究，為促進(jìn)有中國特色的科學(xué)課程改革做出貢獻(xiàn)。