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

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)和社會發(fā)展所需要的科學(xué)基礎(chǔ)知識、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。從知識方面看，考查學(xué)生對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的形成為載體，以核心知識為基礎(chǔ)，如果學(xué)生對核心知識理解不透，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?！北磉_(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：會不會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，通過對學(xué)生答案的分析，發(fā)現(xiàn)問題就在對題意的理解上。對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)圍繞知識展開，關(guān)注的是教師怎么樣能教好，而忽視了對學(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)生對知識的建構(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的演繹邏輯。教師要真正地從關(guān)注知識向關(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)的知識轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)的知識發(fā)生過程。教師設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)面對的知識都是靜態(tài)的，比如阿基米德原理、物體的浮沉條件等知識都是以靜態(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，從靜態(tài)的知識出發(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) 要重視對教學(xué)過程設(shè)計(jì)的總結(jié)與評價(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。