挖掘教材內(nèi)涵 發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)—以“浮力”教學(xué)為例

陳愛華

（江蘇省啟東市折桂中學(xué)，江蘇啟東 226200）

引 言

推進“立德樹人”教育目標(biāo)，要明確“核心素養(yǎng)”教育內(nèi)涵，并將之落實到物理學(xué)科教學(xué)中。初中物理課程應(yīng)該如何定位，如何順應(yīng)和發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)？需要教師從物理概念的講解、物理問題的分析、物理現(xiàn)象的探究、邏輯思維、科學(xué)創(chuàng)新、動手實踐等方面著手教學(xué)，促進學(xué)生綜合素質(zhì)能力的提升[1]。

一、概念導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)

在學(xué)習(xí)“浮力”一課時，結(jié)合教材，教師往往是以圖片形式導(dǎo)入。例如，船漂浮于水面、人浮于死海等。但對初中生而言，對生活中“浮力”的理解相對欠缺，也不完整，多為視覺體驗，未能真正從自身知識體驗中來建構(gòu)“浮力”概念。為此，可通過實驗方式，讓學(xué)生直接去體會“浮力”的存在。例如，選擇一個小水桶，盛上水后，將一個空易拉罐口朝上輕輕壓入水中，然后，提問學(xué)生有哪些發(fā)現(xiàn)？在學(xué)生將空易拉罐緩慢壓入水中時，明顯地感受到一股向上的“頂力”，阻礙空易拉罐浸入水中。這種所謂的“頂力”，其實就是水對易拉罐的“浮力”作用。教師結(jié)合學(xué)生的動手實驗，再回顧之前所學(xué)習(xí)的“力”的作用，將黑板擦托在手中，黑板擦受到手掌向上的托力。與此相比，我們再來審視空易拉罐在水中的受力情況，它同樣是受到向上的托力，即“浮力”。借助對“浮力”實驗的分析，讓學(xué)生再列舉有關(guān)“浮力”的生活事例。比如，有學(xué)生提出，在游泳池，當(dāng)平躺于水中漸漸下沉?xí)r，感覺身體變輕。

當(dāng)然，對于“浮力”的存在，相關(guān)事例很多，如蘋果漂浮于水面、木頭漂浮于水面等。由此，對“浮力”的理解，能讓學(xué)生獲得直觀、真實的體驗，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

二、自制浮力方向演示器，增強科學(xué)認(rèn)知

在前面的實驗中，利用易拉罐進行“浮力”實驗，能夠從中體驗“浮力”的存在，也感受到“浮力”向上的作用力。但對于浮力的方向，很多學(xué)生感到模糊，缺乏正確的認(rèn)知。根據(jù)前面所學(xué)的“力”的三要素，即方向、大小、作用點，那么對于“浮力”，它的方向是什么？有學(xué)生提出，“浮力”是豎直向上的；也有學(xué)生提出，浮力是斜向上的。但“浮力”的方向到底是什么？教師準(zhǔn)備了乒乓球、細線、小鐵塊、細針、礦泉水瓶等材料，通過自制浮力方向演示器進行實驗，讓學(xué)生從實驗中來探究“浮力”方向，如圖1所示。

圖1 浮力方向演示實驗

結(jié)合學(xué)生的實驗，當(dāng)水杯平放時，乒乓球受“浮力”向上的作用，與重力方向相反；而當(dāng)水杯傾斜時，乒乓球依然受“浮力”向上的作用。通過自設(shè)實驗來觀察“浮力”的方向，讓學(xué)生認(rèn)識到了“浮力”的方向始終是“垂直向上”。在這個動手實驗中，鍛煉了學(xué)生的合作意識、實踐能力，也從中培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造力。

三、分析“浮力”產(chǎn)生的原因，培養(yǎng)邏輯思維能力

很多學(xué)生對初中物理知識的理解停留于“經(jīng)驗性”基礎(chǔ)上，未能結(jié)合物理現(xiàn)象探究其產(chǎn)生的原因。

以“浮力”為例，很多學(xué)生認(rèn)識到“浮力”的存在，也理解“浮力”是垂直向上的，但對于“浮力”的認(rèn)知仍是不完整的，缺少對“浮力”的深刻探究。之前，我們學(xué)習(xí)了液體的壓強知識，由此來展開“浮力”產(chǎn)生原因的分析，同樣借助于實驗現(xiàn)象，教師讓學(xué)生從實驗觀察中來了解“浮力”。將乒乓球放于平底、無蓋的礦泉水瓶中，然后向里面注入水，觀察乒乓球是否受到“浮力”作用，是否能浮起來？當(dāng)水注入時，乒乓球并未浮起來。而當(dāng)我們將瓶蓋擰上，向瓶中注水，乒乓球浮起來了。對比如何解釋？有學(xué)生提出，對于前者，注水時乒乓球受到水的壓力，而不能浮起來；對于后者，由于乒乓球上表面空出來，下表面受到浮力，兩面存在壓力差。也就是說，“浮力”是由于“壓力差”而漂浮起來。

我們還可以通過“拉力差”來測量“浮力”大小。結(jié)合教材知識，對“浮力”的測量采用的是“稱重法”，該法很容易讓學(xué)生產(chǎn)生誤解，認(rèn)為物體在氣體、液體中各有一個重力。在水杯中，向其中投入一塊小石塊，石塊會受到水的浮力嗎？有學(xué)生提出：根據(jù)石塊上下表面所受壓力差，石塊應(yīng)該受到水的“浮力”。但對于這個“浮力”我們?nèi)绾稳ビ^察、去測量呢？有什么方法？于是，教師指導(dǎo)學(xué)生觀察測量石塊浮力的實驗。利用彈簧測力計，懸掛小石塊在空氣中，來觀察測力計的讀數(shù)為F1，小石塊的重力為G，很顯然，此刻F1=G；然后，將測力計和小石塊浸沒于裝有水的杯子中，來觀察測力計的讀數(shù)為F2。之前的F1和現(xiàn)在的F2，兩者存在差別，由此得到“浮力”大小F浮=F1－F2。通過“拉力差”實驗，教師讓學(xué)生從觀察兩次不同的拉力大小中，來快速理解“浮力”的存在，并得出“浮力”的計算方法[2]。

四、探究“浮力”的影響因素，培養(yǎng)科學(xué)思維

認(rèn)識了“浮力”，也了解了“浮力”的測量方法，但是，對于“浮力”大小的影響因素是什么？如果教師直接提問學(xué)生，學(xué)生的想法可能會有很多，猜測中也會有諸多疑惑，為此，教師需要融入科學(xué)的探究方法，讓學(xué)生發(fā)散思維。同樣，結(jié)合實驗觀察，將一顆雞蛋放于空燒杯底部，如果加入濃鹽水，雞蛋會怎樣？學(xué)生都很驚異，期待著實驗演示。當(dāng)濃鹽水淹沒雞蛋后，雞蛋很快浮了起來。由此提問：雞蛋受的浮力與哪些因素有關(guān)？學(xué)生回答，與液體的密度有關(guān)。接著，再做“拉力差”實驗，將小燒杯放于大燒杯中，小燒杯中注滿水，而當(dāng)小石塊浸沒小燒杯時，有一些水溢入大燒杯中。請學(xué)生觀察，在石塊浸沒過程中，當(dāng)浸沒的體積越大，溢出的水也就越多，說明了什么？有學(xué)生回答：“浮力與石塊浸沒的體積有關(guān)?！边€有學(xué)生補充道：“當(dāng)石塊浸入水中越深，則測力計的讀數(shù)越小，說明所受的浮力越大，浮力與石塊浸沒在水中的深度也有關(guān)。”通過對前面的實驗分析和猜想，讓學(xué)生對“浮力”的影響因素進行歸納。很顯然，“浮力”的大小，與液體密度、溢出水的體積、下沉的深度有關(guān)。

在這個實驗探究中，教師通過適當(dāng)?shù)狞c撥和引導(dǎo)，讓學(xué)生從實驗現(xiàn)象中來觀察和發(fā)現(xiàn)影響“浮力”的因素，從而提高了學(xué)生的實驗探究意識。不過，在本節(jié)教學(xué)中，對于“深度”的影響是教學(xué)難點，如果處理不好，學(xué)生在實驗中未能觀察到測力計的讀數(shù)變化規(guī)律，則難以有效領(lǐng)悟和理解。所以，在進行實驗設(shè)計時，教師要適當(dāng)進行對比，融入學(xué)生的猜想環(huán)節(jié)，引領(lǐng)學(xué)生能夠從科學(xué)的實驗方法中，探究“浮力”的影響因素。

結(jié) 語

在“浮力”學(xué)習(xí)中，教師要依托教材知識，合理調(diào)配物理實驗，通過對“浮力”的產(chǎn)生條件、“浮力”大小的測定方法以及“浮力”影響因素的探究，讓學(xué)生能從實驗中增強學(xué)習(xí)趣味。同時，“浮力”與排開液體的重力也有關(guān)，也需要從“拉力差”實驗中，根據(jù)石塊排出液體的體積來計算其重力大小，得出“浮力”大小。另外，在教學(xué)中，教師還要善于引入其他知識，鼓勵學(xué)生自己動手，將“鐵塊”換成“鋁塊”，來分析“浮力”大小及其影響因素，以增強學(xué)生的知識遷移能力。