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        核心素養(yǎng)視域下的初中物理習(xí)題教學(xué)設(shè)計(jì)
        ——以一道浮力填空題的教學(xué)為例

        2019-06-13 02:13:46吳愛琴孫福如
        物理之友 2019年5期
        關(guān)鍵詞:阿基米德浮力酒精

        吳愛琴 孫福如

        (1. 江蘇省南通市如東縣洋口港實(shí)驗(yàn)學(xué)校,江蘇 南通 226413;2. 江蘇省南通市如東縣豐利中學(xué),江蘇 南通 226408)

        物理核心素養(yǎng)是在接受物理教育過程中逐步形成的、適應(yīng)個(gè)人終生學(xué)習(xí)和社會(huì)發(fā)展所需要的科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、關(guān)鍵能力和科學(xué)情感、態(tài)度等方面的表現(xiàn),是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)集中體現(xiàn)的帶有物理特征的品質(zhì)。核心能力、科學(xué)品質(zhì)是物理教學(xué)的本質(zhì)追求,物理教學(xué)設(shè)計(jì)要改變傳統(tǒng)的只關(guān)注教師自身教學(xué)行為的設(shè)計(jì),在教學(xué)設(shè)計(jì)中需要高度重視過程設(shè)計(jì),需要真正立足于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的關(guān)注,培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。本文以一道初中物理浮力計(jì)算題為例,探討習(xí)題教學(xué)的設(shè)計(jì)問題。

        1 設(shè)計(jì)案例

        例:將一物塊A輕輕放入盛滿水的大燒杯中,A靜止后,有72g的水溢出;再將其輕輕放入盛滿酒精的大燒杯中,A靜止后,有64g的酒精溢出。酒精的密度是0.8×103kg/m3,g取10N/kg,求A在水中靜止時(shí)受到的浮力和A的體積。

        分析:此題中用一個(gè)物體分別放入不同的液體,給出了排開液體的質(zhì)量。從知識(shí)方面看,考查學(xué)生對(duì)阿基米德原理的理解。由于試題沒有明說物體在液體中處于漂浮、懸浮還是沉底,增加了習(xí)題的難度,要求學(xué)生首先判斷出物體在兩種液體中分別處于什么狀態(tài)。因此,從能力方面看,還考查了學(xué)生探究、推理、判斷的能力。

        筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)中將學(xué)習(xí)過程分成如下的4個(gè)步驟:

        (1) 知識(shí)梳理。讓學(xué)生回顧阿基米德原理內(nèi)容、表達(dá)式及物體在液體中的浮沉條件。核心素養(yǎng)的形成必須以核心知識(shí)的形成為載體,以核心知識(shí)為基礎(chǔ),如果學(xué)生對(duì)核心知識(shí)理解不透,核心素養(yǎng)的形成就成了無源之水,無本之木。

        (2) 要求得A在水中靜止時(shí)受到的浮力,首先讓學(xué)生理解題中“有72g的水溢出”的含義,目的是引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)真審題,挖掘語句背后的隱含條件,然后再根據(jù)阿基米德原理解決問題。

        (3) 為求得A的體積,首先要讓學(xué)生思考“物體在水和酒精中處于什么狀態(tài)”。目的是防止學(xué)生想當(dāng)然,誤認(rèn)為物體都是漂浮或都是沉底,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。然后再提問:如何判斷物體在水和酒精中是漂浮還是完全浸沒?以培養(yǎng)學(xué)生推理、分析、判斷、綜合的能力,形成良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)。

        (4) 開放性問題的拓展訓(xùn)練。在完成本題任務(wù)的前提下,再提問:根據(jù)已知條件,本題還能求出什么物理量?然后再用一道變式題進(jìn)行訓(xùn)練,將學(xué)生的解題學(xué)習(xí)由表層學(xué)習(xí)引向深度學(xué)習(xí)。

        具體教學(xué)過程的設(shè)計(jì)如下。

        師:阿基米德原理的內(nèi)容及表達(dá)式是什么?

        生:阿基米德原理的內(nèi)容是:“浸在液體中的物體所受的浮力,大小等于被物體排開的液體的重力。”表達(dá)式為:F浮=G排=ρ液V排g。

        師:題中“有72g的水溢出”的含義是什么?能得出什么結(jié)論?

        生:說明將物體放入水中靜止后,有0.72N的水溢出,就是排開水的重力為0.72N,根據(jù)阿基米德原理,物體所受浮力為0.72N。

        師:要解決物體在液體中受到浮力問題,往往首先要弄清什么呢?

        生:物體在液體中所處的狀態(tài),即漂浮、懸浮還是沉底。

        師:本題的物體在水和酒精中處在什么狀態(tài)呢?題目給出了嗎?

        生:沒有(有的學(xué)生誤認(rèn)為物體是漂浮的)。

        師:那怎么判斷呢?我們可以首先提出猜想,思考一下怎么猜想。

        生1:物體在水和酒精中是否都是漂浮的。

        生2:物體在水和酒精中是否都是沉底的。

        生3:物體在水和酒精中是不是一沉一浮。

        師:具體怎么判斷呢?請(qǐng)同學(xué)們獨(dú)自思考,然后小組討論。

        生4:均漂浮不可能。因?yàn)槲矬w在水和酒精中所受的浮力分別為0.72N和0.64N,如果均漂浮,根據(jù)阿基米德原理可知浮力與重力大小相等,所以它們的浮力應(yīng)該是相等的,因此不可能均漂浮。

        學(xué)生5:均沉底也不可能。因?yàn)槿粑矬w在水和酒精中均沉底時(shí),它們排開的液體的體積相等,G排=ρ液V排g,那么它們排開液體的重力之比為G水∶G酒精=ρ水∶ρ酒精=5∶4,而本題所給出的條件是G水∶G酒精=9∶8。

        師:會(huì)不會(huì)一次沉底一次懸浮呢?

        生:不可能,如果一次沉底一次懸浮,它們排開液體的體積還是一樣的。

        師:那到底是什么狀態(tài)呢?

        生:應(yīng)該是一次漂浮,一次完全浸沒(可能懸浮、可能沉底)。

        師:在哪種液體中漂浮呢?

        生:水中,因?yàn)樗拿芏却蟆?/p>

        師:怎么能得出本題要求的物體體積呢?

        師。請(qǐng)大家再思考一下,根據(jù)已知條件,本題還能求什么物理量呢?

        生6:還能得到物體的質(zhì)量。因?yàn)槲矬w在水中漂浮,所以,物體的質(zhì)量就等于排開水的質(zhì)量,即溢出水的質(zhì)量72g。

        生7:還能求物體的密度。因?yàn)槲矬w的質(zhì)量和體積都知道了。

        變式練習(xí):兩個(gè)質(zhì)量相等質(zhì)地均勻的實(shí)心球甲和乙,他們的體積之比為V甲:V乙=1∶3,則它們的密度之比為ρ甲∶ρ乙=_________;現(xiàn)將甲、乙兩球放入裝有足夠深的水的容器中,當(dāng)它們靜止時(shí),水對(duì)兩球的浮力之比為F甲∶F乙=2∶3,則乙球的密度為ρ乙=______kg/cm3。

        設(shè)計(jì)意圖:本題正確率較低,通過對(duì)學(xué)生答案的分析,發(fā)現(xiàn)問題就在對(duì)題意的理解上。對(duì)本題的理解必須由表及里進(jìn)行深層次的理解,但學(xué)生僅僅停留在對(duì)題目的表層理解,甚至武斷地認(rèn)為物體在液體中全是漂浮或全是沉底的。筆者在教學(xué)中用問題引領(lǐng),讓學(xué)生探究、推理、爭辯,通過思維碰撞,將學(xué)生的理解引向深入,最后的開放性問題讓學(xué)生明白他們的主要任務(wù)不是解題,而是學(xué)習(xí)解題。解題必須遵循“嘗試+頓悟”的路線去探索,挖掘隱蔽條件,洞察知識(shí)間的聯(lián)系,產(chǎn)生有意義的聯(lián)想,從而找到正確的解題突破口,把握解題方向。通過變式練習(xí),進(jìn)一步磨礪學(xué)生的解題思路,促進(jìn)知識(shí)遷移,起到舉一反三的作用。

        2 設(shè)計(jì)反思

        教學(xué)設(shè)計(jì)包括教學(xué)內(nèi)容的確定、教學(xué)層次的安排、教學(xué)方法和手段的選擇、教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)、例題的選取等。傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)圍繞知識(shí)展開,關(guān)注的是教師怎么樣能教好,而忽視了對(duì)學(xué)生的關(guān)注。在核心素養(yǎng)的視域下,筆者認(rèn)為,在教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要高度重視過程設(shè)計(jì),過程設(shè)計(jì)不僅是關(guān)注學(xué)生對(duì)知識(shí)的建構(gòu),更要關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知策略在學(xué)習(xí)過程中的應(yīng)用。所以,過程設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

        (1) 站在學(xué)生的角度思考物理知識(shí)的演繹邏輯。教師要真正地從關(guān)注知識(shí)向關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程的轉(zhuǎn)變。過程設(shè)計(jì)實(shí)際上設(shè)計(jì)的是學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,而在真正地學(xué)習(xí)之前進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),只能是教師根據(jù)自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的預(yù)設(shè),所以教師除了依賴教學(xué)經(jīng)驗(yàn)之外,還應(yīng)站在學(xué)生的角度思考設(shè)計(jì)問題。

        (2) 將靜態(tài)的知識(shí)轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)的知識(shí)發(fā)生過程。教師設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)面對(duì)的知識(shí)都是靜態(tài)的,比如阿基米德原理、物體的浮沉條件等知識(shí)都是以靜態(tài)的形式出現(xiàn)在教材上。在設(shè)計(jì)教學(xué)過程時(shí),教師需要預(yù)設(shè)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,將這些靜態(tài)的知識(shí)轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的理解過程,預(yù)設(shè)好引導(dǎo)學(xué)生思維的素材和步驟,以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的思維是順暢的,靜動(dòng)轉(zhuǎn)換的目的是讓學(xué)生在動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)過程中構(gòu)建靜態(tài)的知識(shí),從靜態(tài)的知識(shí)出發(fā),思考學(xué)生可能的思維過程,進(jìn)而設(shè)計(jì)一定的學(xué)習(xí)情境與過程。這個(gè)過程可以“寬”一些,即多考慮學(xué)生思維的可能性,以滿足不同層次學(xué)生的需求。

        (3) 要重視對(duì)教學(xué)過程設(shè)計(jì)的總結(jié)與評(píng)價(jià)。教學(xué)過程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)精細(xì)的工作,力圖讓物理教學(xué)成為令人激動(dòng)的探究之旅。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,教師的教學(xué)設(shè)計(jì)、預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)過程不一定完全準(zhǔn)確、合理,不一定和學(xué)生的思維完全同步。所以,在教學(xué)過程中,教師不能刻板按照事先編好的“程序”“按部就班”進(jìn)行教學(xué),不能把預(yù)設(shè)當(dāng)作“紅頭文件”,要求學(xué)生必須“落到實(shí)處”,而應(yīng)該允許學(xué)生“節(jié)外生枝”,及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生智慧的火花,不斷調(diào)整教學(xué)思路,使學(xué)生的思維與預(yù)設(shè)發(fā)生共鳴。完成教學(xué)之后,教師還要回顧學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,反思其中的不足,進(jìn)行總結(jié)、優(yōu)化。

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