“弱”教材探究的教學(xué)設(shè)計(jì)與評(píng)析——例談“浮力”的教學(xué)

李寶銀

（南通市海安縣紫石中學(xué)，江蘇 南通 226600）

“弱”教材探究的教學(xué)設(shè)計(jì)與評(píng)析
——例談“浮力”的教學(xué)

李寶銀

（南通市海安縣紫石中學(xué)，江蘇 南通 226600）

一、“弱”教材探究的主要觀點(diǎn)

“弱”教材探究，就是學(xué)生在沒(méi)有教材暗示和引領(lǐng)的前提下，進(jìn)行探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，給學(xué)生真正的探究體驗(yàn)，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。學(xué)生在探究學(xué)習(xí)前，不需要對(duì)教材中的內(nèi)容有比較具體的了解，在系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)、探究學(xué)習(xí)中，也不允許學(xué)生從教材中讀取信息。

對(duì)于“弱”教材的探究，需要教師精心創(chuàng)設(shè)有利于探究學(xué)習(xí)的情境，把握時(shí)機(jī)進(jìn)行適度、適時(shí)的引導(dǎo)、點(diǎn)撥，保證探究學(xué)習(xí)活動(dòng)的暢通。否則，學(xué)生的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)就會(huì)漫無(wú)目標(biāo)，不著邊際，當(dāng)然也就不能達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的要求。

二、教材內(nèi)容的分析

蘇科版八年級(jí)物理第十章第四節(jié)《浮力》的主要內(nèi)容：一是浮力的概念；二是影響浮力大小的因素；三是阿基米德原理。其中每個(gè)內(nèi)容都可以進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，但其探究類型應(yīng)是不同的，探究方法也有區(qū)別。

浮力的概念是因果探究?？蓮谋姸嗟奈锢硎聦?shí)或?qū)嶒?yàn)中，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因——液體或氣體對(duì)浸在其中的物體有向上的托力，從而建立起浮力的概念。

影響浮力大小的因素是因素探究?？蛇\(yùn)用控制變量的思想，在猜想、假設(shè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)來(lái)研究浮力與哪些因素有關(guān)，及這些因素如何影響著浮力的大小。

阿基米德原理是規(guī)律探究。在明確目標(biāo)的前提下，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到大量的數(shù)據(jù)，并從這些數(shù)據(jù)中找出浮力與物體所排開(kāi)的液體重量之間的數(shù)量關(guān)系。

從學(xué)生的水平考慮，有充分的問(wèn)題情境和教師的適當(dāng)點(diǎn)撥，拋開(kāi)教材的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)是可以有序地進(jìn)行的。

顯然，推崇“弱”教材探究學(xué)習(xí)《浮力》，有好的教學(xué)效果——真正實(shí)現(xiàn)“過(guò)程”和“結(jié)果”雙贏，又為“弱”教材探究的實(shí)施，提供較為詳盡的案例。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)與評(píng)析

（一）課前預(yù)補(bǔ)感知基礎(chǔ)

實(shí)驗(yàn)1：用細(xì)線拴住一個(gè)石塊，提在手上將其慢慢地浸入水中，體驗(yàn)細(xì)線對(duì)手拉力的變化情況。

實(shí)驗(yàn)2：將生雞蛋放進(jìn)盛有清水的杯中，逐漸向水中加鹽并攪動(dòng)，觀察雞蛋的浮沉情況。當(dāng)雞蛋浮在濃鹽水中，逐漸向濃鹽水中加入清水，觀察雞蛋的浮沉情況。

實(shí)驗(yàn)3：將空純水瓶慢慢按進(jìn)水中，感受瓶子對(duì)手壓力的變化。按住水中的空瓶，放手后會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？

評(píng)析：通過(guò)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)浮力的存在，豐富了學(xué)生對(duì)浮力的感性認(rèn)識(shí)，從而有效地鋪墊課內(nèi)探究的進(jìn)程。

（二）課內(nèi)力求達(dá)成共識(shí)

1.建立浮力概念

師：①組織學(xué)生匯報(bào)、交流，課前幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)和現(xiàn)象。②指出上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都是物體受浮力作用的結(jié)果。③要求學(xué)生思考分析下列幾種說(shuō)法，改正其中錯(cuò)誤的選項(xiàng)，并簡(jiǎn)述理由。

A.浮在液面上的物體受浮力作用

B.液體中上浮的物體受浮力作用

C.液體中下沉的物體不受浮力作用

D.液體對(duì)其中物體的浮力方向向上

生：選項(xiàng)C中說(shuō)法是錯(cuò)誤的。液體中下沉的物體也會(huì)受到浮力的作用。理由：掛在彈簧測(cè)力計(jì)上的石塊，浸入水中后，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小，表明它受到了浮力作用。

師：有人認(rèn)為只有浸在液體中的物體受浮力作用，這種見(jiàn)解正確嗎？請(qǐng)舉例說(shuō)明。

生：這種見(jiàn)解不正確。氫氣球離開(kāi)手后，會(huì)飄向空中，說(shuō)明空氣中的物體也受到了浮力作用。

師：（投影）一個(gè)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為9N，物體浸入水中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)?N，這時(shí)物體所受的浮力是多少？說(shuō)明其計(jì)算方法。

生：3N；浮力等于物體的重與物體浸在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)之差。

師：浮力用F浮表示，物體浸在水中時(shí)的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)用F示表示，則有F浮=G-F示。

根據(jù)教學(xué)進(jìn)程，逐步寫出以下板書(shū)。

板書(shū)：1.浸在液體或氣體里的物體受到向上的浮力

2.稱重法測(cè)浮力：F浮=G-F示

評(píng)析：有了課前幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，加上學(xué)生已有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，對(duì)浮力不陌生，只需要一組問(wèn)題幫助學(xué)生進(jìn)行梳理，不在浮力概念上兜圈，以期有更多的時(shí)間進(jìn)行后續(xù)的探究活動(dòng)。由于學(xué)生往往認(rèn)為下沉的物體不受浮力的作用，需要教師在教學(xué)此處時(shí)創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生有效解決對(duì)該問(wèn)題的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

2.探究影響浮力大小的因素

師：（投影）浮力的大小可能與哪些因素有關(guān)？請(qǐng)大家根據(jù)課前的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)和現(xiàn)象，或生活經(jīng)驗(yàn)，提出自己的猜想，并簡(jiǎn)單說(shuō)明你猜想的理由或依據(jù)。

生：與液體的密度有關(guān)（附板書(shū)）。在清水內(nèi)加鹽后所改變的是液體的密度，若液體密度改變，則會(huì)引起浮力大小的改變。

生：與浸在液體中的體積有關(guān)。當(dāng)進(jìn)入水中的空瓶體積越大，則感受到瓶子對(duì)手的壓力就越大。

師：（提示）“浸在液體中體積”在物理學(xué)中被稱為“排開(kāi)液體的體積”（附板書(shū)）。

評(píng)析：探究教學(xué)的重心在于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，故而不在從“浸在液體中體積”到“排開(kāi)液體的體積”過(guò)渡上浪費(fèi)時(shí)間。

生：與物體處在液體中的深度有關(guān)（附板書(shū)）。將空瓶往液體中按下去越深，感受到瓶子對(duì)手的壓力就越大。

生：與接觸液體面積有關(guān)。鋼鐵做成輪船后，增加了和水的接觸面積，所受的浮力變大。

師：（點(diǎn)撥）將船變成鐵板，接觸面積不是更大嗎？能浮在水面上嗎？浮力的大小到底和什么因素有關(guān)？

生：應(yīng)該猜想和排開(kāi)液體體積有關(guān)，做成船后排開(kāi)液體的體積變大。

生：與溫度有關(guān)。溫度越高，浮力越大（附板書(shū)）。湯圓剛下鍋時(shí)，沉在鍋底，溫度升高后，浮在水面上。

評(píng)析：學(xué)生根據(jù)具體情境進(jìn)行猜想，有益于探究教學(xué)的進(jìn)程。根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜想，可以開(kāi)拓學(xué)生的思維，往往有意外的生成，成就課堂的精彩。上述兩種猜想的有機(jī)配合是課堂教學(xué)的重要策略。另外，對(duì)于那些表述不準(zhǔn)的猜想，通過(guò)誘導(dǎo)、引領(lǐng)就可能轉(zhuǎn)化為教學(xué)中所期望的猜想，教師就不要輕易放棄。

師：（投影）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究浮力與排開(kāi)液體的體積、物體所在的深度、液體的密度之間的關(guān)系。

①實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該控制什么因素？如何改變其變量？需要哪些器材？

②用什么方法比較或測(cè)量物體所受浮力的大?。?/p>

③實(shí)驗(yàn)中觀察到什么現(xiàn)象？獲得什么結(jié)論？

評(píng)析：離開(kāi)教材，學(xué)生的探究活動(dòng)容易步入歧途或束手無(wú)策，需要用幾道指向明確的思考題引領(lǐng)學(xué)生的探究進(jìn)程。

學(xué)生分組討論，就其中一個(gè)猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，嘗試方案的可行性，直到結(jié)論的生成。

師：組織學(xué)生匯報(bào)交流“探究浮力和排開(kāi)液體體積的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)方案、現(xiàn)象和結(jié)論。

生：（方案1）將一個(gè)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，測(cè)量出物體的重量。然后將其浸沒(méi)在水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，根據(jù)兩次的示數(shù)之差計(jì)算浮力的大小。換用不同體積的物體重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次，所觀察現(xiàn)象是，物體的體積越大，其所受的浮力就越大。（結(jié)論）在同種液體中，物體所排開(kāi)液體的體積越大，其所受的浮力就越大。

生：（方案2）將一個(gè)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，將物體逐漸浸入到水中，觀察比較彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)得出結(jié)論。（現(xiàn)象）物體浸在液體中的體積越大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就越大。

生：這種方法不行，沒(méi)有控制深度相同。

生：這種方法可行，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，浮力的大小和深度無(wú)關(guān)，也就不用控制物體在液體中的深度。

師：（點(diǎn)撥）在驗(yàn)證了浮力和深度無(wú)關(guān)的前提下，可以用第二種方法驗(yàn)證浮力和排開(kāi)液體體積的關(guān)系。

評(píng)析：不同見(jiàn)解的碰撞是亮點(diǎn)，這種亮點(diǎn)得益于沒(méi)有教材的束縛。沒(méi)有教材引領(lǐng)的自主探究，學(xué)生會(huì)體驗(yàn)到“真”探究的樂(lè)趣和成功，也會(huì)品嘗“真”探究的艱辛和失敗，在“成功”和“失敗”并存的境界中，渴望成功的內(nèi)驅(qū)力，容易引發(fā)創(chuàng)新思維的火花，成就課堂的精彩。

師：在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，逐步板書(shū)。

板書(shū)：3.影響浮力大小的因素

（1）排開(kāi)液體的體積越大，液體的密度越大，物體所受的浮力越大

（2）浮力和物體所在的深度無(wú)關(guān)

評(píng)析：在有幾個(gè)小組獲得成功時(shí)，教師及時(shí)組織、開(kāi)展全班交流，通過(guò)“生”教“生”、“組”幫“組”，來(lái)實(shí)現(xiàn)全體學(xué)生同步發(fā)展，提升全班交流的價(jià)值。也許有老師認(rèn)為，應(yīng)該在每個(gè)小組都成功后，進(jìn)行全班交流。其實(shí)不然，讓成功的學(xué)生在等待中渡過(guò)，是獎(jiǎng)“劣”罰“優(yōu)”的典型表現(xiàn)，對(duì)優(yōu)秀學(xué)生不公平，應(yīng)該摒棄。

3.總結(jié)阿基米德原理

師：（投影）浸入液體中的物體所受到的浮力只跟液體的密度和物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)，液體的密度越大，排開(kāi)液體的體積越大，物體所受的浮力越大.請(qǐng)你根據(jù)這種特性預(yù)測(cè)，浮力與物體排開(kāi)液體的什么量相關(guān)，和這個(gè)量之間可能有什么關(guān)系？

生：浮力與排開(kāi)液體的重力有關(guān)，浮力大小可能等于排開(kāi)液體的重力。

生：浮力與排開(kāi)液體的質(zhì)量有關(guān)，排開(kāi)液體的質(zhì)量越大，浮力越大。

師：質(zhì)量和重力是相關(guān)的兩個(gè)量，只要研究浮力跟其中一個(gè)量之間的關(guān)系.浮力與排開(kāi)液體的重力是否相等，可以通過(guò)怎樣的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

評(píng)析：阿基米德原理是本節(jié)的重點(diǎn)，由浮力的大小跟液體的密度和排開(kāi)液體的體積有關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)思索、推理，提出假設(shè)“浮力等于排開(kāi)液體重力”，這樣的引導(dǎo)才符合認(rèn)知過(guò)程。

師：（1）（投影）探究“浮力的大小和排開(kāi)液體重力”的關(guān)系：

①測(cè)量哪兩個(gè)物理量？如何測(cè)量這兩個(gè)物理量？用什么器材測(cè)量？

②為了避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，你準(zhǔn)備怎樣改變實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)？

③記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。

評(píng)析：在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要用思考題引導(dǎo)學(xué)生以假設(shè)為基礎(chǔ)，明確實(shí)驗(yàn)的目的，并對(duì)實(shí)驗(yàn)材料、方法手段的可行性加以斟酌，促進(jìn)“假設(shè)”和“猜想”不斷成熟。

生：學(xué)生分組討論。

師：（投影）圖2中的C、D，提示“用溢水法獲取排開(kāi)液體的方法”。

評(píng)析：由于沒(méi)有教材的依托，學(xué)生自主設(shè)計(jì)“獲得排開(kāi)液體”的方法難度大，不提示學(xué)生會(huì)因此而卡殼，過(guò)早提示又會(huì)影響學(xué)生探究思路的形成，故而在分組活動(dòng)片刻之后拋出，以保證后續(xù)的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)順利進(jìn)行。

生：在提示的基礎(chǔ)上分組完善實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表格。

師：在全班交流實(shí)驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)表格的基礎(chǔ)上展示（投影）實(shí)驗(yàn)方案（如圖）和數(shù)據(jù)表格。

G 物/N G 桶/N G′物/N G′桶/N F 浮/N G 排/N 3.1 0.3 1.9 1.5 1.2 1.22.8 0.3 1.7 1.4 1.1 1.13.5 0.3 2.1 1.7 1.4 1.4

生：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)每個(gè)小組收集一組數(shù)據(jù)。

師：（1）組織學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成表格。

（2）比較每次實(shí)驗(yàn)中物體所受的浮力大小和排開(kāi)液體的重力大小，可以得出什么結(jié)論。

生：浸在液體中物體所受浮力大小等于物體排開(kāi)液體所受的重力。

評(píng)析：受時(shí)間因素制約，每個(gè)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)收集一組數(shù)據(jù)，幾個(gè)小組的數(shù)據(jù)產(chǎn)生多次實(shí)驗(yàn)的效果，讓學(xué)生體驗(yàn)到合作探究的魅力，從而逐步生成合作的意識(shí)。

師：這就是著名的阿基米德原理，并逐步推導(dǎo)形成公式F浮=G排=m排g=ρ液gV排。

構(gòu)成板書(shū)：

4.阿基米德原理：浸在液體中物體所受浮力大小等于物體排開(kāi)液體所受的重力

F浮=G排=m排g=ρ液gV排

4.課后深化探究成果

鞏固性練習(xí)題（略）。讓學(xué)生帶著問(wèn)題閱讀教材內(nèi)容，彌補(bǔ)“弱”教材探究的漏洞。讓學(xué)生通過(guò)針對(duì)性練習(xí)，鞏固“弱”教材探究的成果。

探究性活動(dòng)。觀察煮湯圓的過(guò)程，思考“湯圓剛下鍋時(shí)，沉在鍋底，溫度升高后，浮在面上”的奧妙。

評(píng)析：探究影響浮力大小因素時(shí)，學(xué)生認(rèn)為液體的溫度影響浮力大小是一個(gè)不能運(yùn)用實(shí)驗(yàn)論證的猜想。運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室的燒杯、酒精燈等器材，可以完成實(shí)驗(yàn)，但受彈簧測(cè)力計(jì)規(guī)格的制約，學(xué)生不容易發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的微小變化，自然會(huì)認(rèn)為浮力和液體溫度無(wú)關(guān)。事實(shí)上，隨著溫度的升高，液體的密度變小，物體所受的浮力應(yīng)該變小。這樣的猜想，如果不放棄，耗時(shí)，又會(huì)留下錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。但對(duì)學(xué)生提出的有效猜想，又不能置之不理，那樣會(huì)傷害學(xué)生，對(duì)此教師需要有智慧地落實(shí)。

[1]李寶銀.物理“弱”教材探究教學(xué)的研究[J].中學(xué)物理教與學(xué)，2010（8）.

[2]王峰霞等.科學(xué)探究中指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想的教學(xué)策略[J].教學(xué)月刊·中學(xué)版，2010（1）.

*課題：江蘇省立項(xiàng)課題“新課程背景下初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的研究”的成果之一。課題編號(hào)：S-Y2009/0042

張華偉）