竇立夢 陳 嫻

(南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇 南京 210097)

1 引言

“國際數(shù)學(xué)與科學(xué)教育發(fā)展趨勢”(TIMSS)是國際教育成就評價協(xié)會發(fā)起和組織的機(jī)構(gòu),在該機(jī)構(gòu)的網(wǎng)站上發(fā)布了澳大利亞、美國、捷克、荷蘭和日本等國家的小學(xué)和初中科學(xué)課堂的教學(xué)視頻，還有與視頻內(nèi)容一致的、詳細(xì)的教師和學(xué)生課堂交流的英文文字記錄，目的是為世界各國的中小學(xué)科學(xué)教育工作者提供寶貴的資源。

筆者從TIMSS網(wǎng)站上選取了捷克初中物理“力與應(yīng)用”單元中的“浮力”課堂教學(xué)視頻，該內(nèi)容的教學(xué)安排了4節(jié)課，分析的視頻是第3節(jié)課，授課對象是初二學(xué)生，共23人，在科學(xué)實驗室上課，實驗室的旁邊有一個器材存儲室，它能提供各種實驗物品，便于教師進(jìn)行演示實驗、學(xué)生進(jìn)行分組實驗。這堂物理課的時間為50分鐘，分為兩個部分，前一部分時長27分鐘，內(nèi)容涉及浮力；后一部分時長23分鐘，內(nèi)容主要涉及密度與浮力。

2 課堂觀察

2.1 浮力

教師先把一個小石頭掛在彈簧測力計上，慢慢地放入裝有水的燒杯中，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，并提出問題。然后，教師將掛在彈簧測力計上的石頭分別逐漸浸入盛有水和鹽水的兩個量杯中，再讓學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析原因、回答問題。其間教師的問題一環(huán)緊扣一環(huán)，學(xué)生積極討論發(fā)言。接下來教師將體積相同的空心鐵筒和實心鐵筒上下懸掛在彈簧測力計上，記下讀數(shù)。當(dāng)實心鐵筒的一部分浸入裝滿水的溢水杯中，水溢出，彈簧測力計示數(shù)發(fā)生變化。溢出的水被教師倒入空心圓筒中，在這個過程中教師引導(dǎo)學(xué)生觀察各種物理現(xiàn)象的變化，并且提出系列問題讓學(xué)生回答。最后，教師根據(jù)實驗總結(jié)：浸在液體中的物體所受的浮力大小等于被它排開的水所受的重力，教師給出浮力的公式并進(jìn)行定性解釋，但沒有帶著學(xué)生運用數(shù)據(jù)進(jìn)行定量計算。

為了更好地幫助學(xué)生理解浮力的公式，教師與學(xué)生共同探討：為何人要學(xué)游泳，而狗天生就會游泳？學(xué)生們對這個問題很有興趣，積極發(fā)言，用所學(xué)知識表達(dá)自己的看法，教師對學(xué)生的回答進(jìn)行總結(jié)。然后，教師拿出一塊黏土(類似橡皮泥)，提問：把它放入水中，結(jié)果如何呢？浮還是沉？為什么？如何使它浮起來？學(xué)生紛紛舉手發(fā)言，提出可以通過改變它的體積使其浮起來。接下來教師安排學(xué)生兩個人一組嘗試著讓黏土浮在水面上，開始時黏土塊是下沉的，后來學(xué)生將其做成類似于碗的形狀，它就可以浮起來了。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生分析黏土塊在水中上浮、懸浮和下沉三種情況下的受力，在黑板上畫出受力分析圖。

2.2 密度與浮力

師：對于水和油，油浮在水的表面，你驚訝嗎？

生：不驚訝。

師：為什么？你能舉例說明嗎？

生：在每天喝的湯表面上浮有油。

師：燒肉時油在表面上，為什么呢？

生：因為水的密度大。

師：你知道如何分離它們嗎？

生：用注射器吸。

師：日常生活中可以使用這個方法將一些不要的油脂吸出。

師：對于冰和水呢？你了解多少？

生：冰浮在水的上面。

師：為什么？

生：因為冰的密度小。

師：請大家查表，冰和水的密度分別是多少？

冬天結(jié)冰，如果冰比水的密度大，結(jié)冰是在湖的底部，又會怎樣呢？現(xiàn)在，冰比水的密度小，結(jié)冰是在湖的表面，這樣好嗎？對于這個問題你有什么想法？從生態(tài)角度考慮，油浮在水的表面，是不是更好呢？

如果運油船發(fā)生泄漏，油會浮在水面上，它不會對水下海洋生物產(chǎn)生影響。由于月球?qū)Φ厍虻囊a(chǎn)生漲潮和退潮，將油帶到海岸邊，引起環(huán)境污染。

為了說明氣體有密度，并且與空氣的密度進(jìn)行比較，教師進(jìn)行了實驗演示。將一種未知的氣體充入量杯A中，用紙片蓋住杯口。把量杯A的杯口扣在空量杯B的杯口上方并對齊，片刻后抽去紙片，如果未知氣體的密度大于空氣，那么量杯B里就會注入這種氣體。為了證明這一點，教師用一個點燃的細(xì)長棒放進(jìn)這個充滿未知氣體的量杯中，只見火焰突然在量杯中噴發(fā)，說明此氣體易燃。教師將這個點燃的細(xì)長棒抽出放入另外一個空量杯中，結(jié)果細(xì)長棒的火焰沒有變化。教師給出幾種物質(zhì)的密度，讓學(xué)生猜測這是哪種氣體，學(xué)生認(rèn)為是丙烷。

教師拿出一小塊樂高，拿出一杯裝有水、油和蜂蜜的杯子，提問：將樂高塊放入杯子中會出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？通過實驗幫助學(xué)生理解密度是物質(zhì)的一種特性。

教師給學(xué)生分發(fā)不同顏色的紙條，要求學(xué)生分別寫上不同物質(zhì)(都是生活中常見的物質(zhì)，如空氣、水等)的密度數(shù)值，查密度表找出相應(yīng)的物質(zhì)，同時思考：這種物質(zhì)的特性在生活中有哪些影響？

最后布置一個開放式的作業(yè)：觀察兔子和魚的形體及骨骼圖片，為何魚的骨骼更加靈活且小，而兔子的骨骼則不是，用本節(jié)課學(xué)到的物理知識進(jìn)行分析和解釋，完成作業(yè)，下周上課時交給老師。

3 教學(xué)案例分析

捷克的這堂課的教學(xué)內(nèi)容非常多，有大量與本節(jié)課知識相關(guān)的觀察和生活中的實例分析，有些問題還與其他學(xué)科的知識發(fā)生聯(lián)系，知識系統(tǒng)性很強(qiáng)，但是沒有出現(xiàn)定量的數(shù)學(xué)計算。這堂課是以教師為中心展開的，教師進(jìn)行演示實驗并提問，對于提出的問題，學(xué)生回答問題都很積極，而且大部分學(xué)生能直接給出正確的答案，學(xué)生小實驗也是在教師先介紹實驗步驟之后，學(xué)生才開始做，教師的授課的風(fēng)格與我國相似，知識的邏輯性比較強(qiáng)，但課堂練習(xí)不同于我國，整堂課的特點分析如下。

3.1 重視教師的演示實驗

在本堂課上安排了6個演示實驗和1個學(xué)生實驗，具體的實驗名稱和順序如圖1所示，由此可以說明在初中科學(xué)課堂，教師對演示實驗極為重視。

圖1

3.2 注重提出問題引發(fā)學(xué)生思考

捷克教師在50分鐘內(nèi)一共提出了75個問題，問題的數(shù)量比國內(nèi)課堂要多。筆者統(tǒng)計過8節(jié)江蘇省初中物理優(yōu)質(zhì)課和7節(jié)全國初中物理名師比賽的課，每節(jié)課時長為40-45分鐘，平均每堂課教師提出38個問題。

提問類型包括：(1)現(xiàn)象觀察類的問題。例如，你觀察到什么現(xiàn)象？把物體放入水中，彈簧測力計的示數(shù)有什么變化？(2)因果類問題。主要針對實驗或自然現(xiàn)象，要求學(xué)生思考原因。例如，彈簧測力計的示數(shù)變化說明了什么？為什么黏土放入水中會下沉？(3)逆向推理的問題。從熟悉的現(xiàn)象出發(fā)，運用逆向思維提出問題。例如，如果油比水重，海洋原油泄露會對水下生物產(chǎn)生什么影響？冰比水重，結(jié)冰在湖底，會發(fā)生什么現(xiàn)象？對水中生物有何影響？(4)復(fù)習(xí)、回憶相關(guān)的問題。例如，如何測量一個物體所受的重力？

3.3 加強(qiáng)與其他學(xué)科的聯(lián)系

捷克教師在提問和講解中多次與其他學(xué)科相聯(lián)系，簡要信息如表1所示，這一段的講解分別涉及化學(xué)、生物、地理等學(xué)科的知識。教師在對水與油的密度大小進(jìn)行比較時，首先根據(jù)生活實例，喝湯時油浮在湯的表面，得出油的密度比水小。接著讓學(xué)生思考：從生態(tài)角度看，油浮在水上會不會更好？然后進(jìn)一步分析：如果運油船發(fā)生泄漏，油浮在海水的上面，不會對水下海洋生物造成危害，但由于月球引力造成的海洋漲潮和退潮，會將油污帶到海邊，引起環(huán)境的污染。教師在講解水與冰的密度時，學(xué)生提出：因為冬天結(jié)冰，冰在水的上面，所以冰的密度比水小。教師提問：如果冰的密度比水大，冰結(jié)在湖底，會怎么樣？引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：海洋生物將不能存活，這一段的講解涉及物理和生物學(xué)科的內(nèi)容。

3.4 突出形象化教學(xué)

如圖2所示，捷克的科學(xué)課堂在各個方面均突出了教學(xué)的形象性。

圖2

(1)板書的形象性

捷克教師在講解物質(zhì)密度時，用不同顏色的紙張代表不同的物質(zhì)，并在彩紙上標(biāo)注物質(zhì)的名稱，比如紅色代表甲烷，因為甲烷燃燒時產(chǎn)生的火焰是紅色的。藍(lán)色代表水，棕色代表甘油，黃色代表空氣。然后讓學(xué)生翻閱教科書，查閱相應(yīng)物質(zhì)的密度，并填寫在彩紙上，接著教師將其粘貼在黑板上。教師寫物理公式時，會在公式上方畫一個彩色的三角框架圖，將其分成三格，乘積寫在最上方表格，兩個因數(shù)寫在最下方的兩個表格中。

(2)表達(dá)的形象性

捷克教師在講解阿基米德原理時說道：阿基米德在后方注視著我們，看看我們是否真正理解他。在比較水和油的密度時，教師舉了一個例子：我們在烤肉烹飪時，脂肪就在上面。在學(xué)習(xí)物質(zhì)的密度時，教師說道：你們現(xiàn)在是一個個小偵探，快去找出它們的密度。

(3)筆記的形象性

捷克學(xué)生在記筆記時圖形畫得非常工整，還會用不同的顏色標(biāo)注。

(4)教室布置的形象性

捷克教室的隔間會放置著各種實驗器材，為教師進(jìn)行演示實驗和學(xué)生課后的自主實驗提供便利。同時黑板、墻面上掛的圖像生動，教學(xué)器具色彩豐富。

(5)作業(yè)的形象化

捷克教師布置的作業(yè)為：為何魚的骨骼更加靈活，而小兔子的骨骼卻不是這樣？并向?qū)W生展示魚和兔子骨骼的彩色圖片，沒有布置運用公式定量計算的作業(yè)。

4 啟示

世界各國將培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)作為科學(xué)教育的目標(biāo)，借鑒國外科學(xué)教學(xué)的典型案例，有助于我們反思中學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀。首先，依據(jù)皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論，學(xué)生在初中階段處于感知運算階段，在學(xué)習(xí)的過程中，教師應(yīng)大量聯(lián)系生活實際，通過實驗來豐富學(xué)生的直觀感受。其次，在課堂上，教師可以設(shè)置多個問題，引導(dǎo)學(xué)生思考與分析，自主得出結(jié)論，提高學(xué)生提出問題的能力和邏輯思維能力。最后，在練習(xí)與作業(yè)的布置方面，要注重開放性與綜合性，不能只局限于公式的運用，可布置調(diào)查類和研究類作業(yè)，加強(qiáng)與其他學(xué)科的聯(lián)系，以拓寬學(xué)生的知識面。