創(chuàng)設(shè)問題情景，體會科學(xué)探究
——以“物體的浮沉條件”為例

（西南大學(xué)科學(xué)教育中心 重慶 400715）

0 引言

問題情境的產(chǎn)生不僅是新知識掌握過程順利進行的基本條件，而且創(chuàng)設(shè)有效的問題情境能夠溝通課堂與外界的聯(lián)系，拓展學(xué)生的認(rèn)識領(lǐng)域，將學(xué)生帶入具有真情實感的社會化、生活化的氛圍。問題情景的的創(chuàng)設(shè)最大目的在于提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。事實表明，任何學(xué)習(xí)愿望都是在一定的情景中產(chǎn)生的，而只有這種問題性的情景教學(xué)才具有強烈的吸引力，才能激勵學(xué)生對學(xué)習(xí)的需要，促進教學(xué)任務(wù)的實現(xiàn)。在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)興趣產(chǎn)生于與自己生活貼近的周圍事物中，布魯納(J.S.Bruner)認(rèn)為，教育的主要目的是為學(xué)生提供一個現(xiàn)實世界的模式，學(xué)生可以借此解決生活中的一切問題。而當(dāng)學(xué)生在日常經(jīng)驗中形成的原有概念與現(xiàn)實情景不符的時候，此時學(xué)生在心理上會產(chǎn)生巨大的矛盾，造成認(rèn)知沖突，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

建構(gòu)主義教學(xué)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者主動地建構(gòu)內(nèi)部的心理表征的過程，在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生的大腦并不是被動地接受和記錄教師所傳達(dá)的信息，而是主動地建構(gòu)對信息的理解；學(xué)習(xí)者在自由已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)(包括已有的知識經(jīng)驗、認(rèn)知策略、認(rèn)知方式等)的基礎(chǔ)，通過對信息進行主動選擇、推理、判斷，從而建構(gòu)起關(guān)于事物及其過程的表征；因此教師在教學(xué)中不能把知識作為預(yù)先決定了的東西教給學(xué)生，因為學(xué)生并非是一張“白紙”，不要以我們對知識的理解方式來作為讓學(xué)生接收的理由，學(xué)生對知識的接收，只能由他自己來建構(gòu)完成，以他們自己的經(jīng)驗為背景，來分析知識的合理性。學(xué)生學(xué)習(xí)的過程是由學(xué)生經(jīng)過自己的理解以后建構(gòu)知識的過程，教師只能是一個輔助者。因此，在物理教學(xué)中的學(xué)生的自主探究過程就極為重要。本文以《物體的浮沉條件》為例，通過創(chuàng)設(shè)問題情景，讓學(xué)生體會真實的探究過程，從而促進學(xué)生感悟物理源于生活的理念，提高學(xué)生科學(xué)探究的能力。

1 教學(xué)設(shè)計

1.1 教材分析

本節(jié)教材是人教版義務(wù)教育教科書八年級下冊第十章第三節(jié)的內(nèi)容，主題是物體浮沉的條件，相應(yīng)的知識要點包括物體的浮沉條件以及浮力的應(yīng)用。本節(jié)教材是建立在第一節(jié)浮力和第二節(jié)阿基米德原理的基礎(chǔ)上，并且與第八章二力平衡相關(guān)知識相結(jié)合。由學(xué)生通過觀察、實驗探究，從而分析得到物體的浮沉條件，并要求學(xué)生能夠運用浮沉條件來解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象。

1.2 學(xué)情分析

這節(jié)課教學(xué)對象是八年級學(xué)生；從知識能力上看，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了受力分析、二力平衡、阿基米德原理和浮力等相關(guān)知識。雖然在日常生活中學(xué)生已經(jīng)對常見的物體的浮沉現(xiàn)象有了大致了解，但是沒有經(jīng)過系統(tǒng)學(xué)習(xí)，因此會存在有一些潛在的，模糊的，甚至是錯誤的概念。比如：物體的浮沉狀態(tài)究竟有哪些？物體浮沉條件是怎樣的？是不是重的物體就一定會下沉，而輕的物體就一定會上浮等等。而這些問題如果不解決就會一直困擾著學(xué)生。

1.3 教學(xué)目標(biāo)

知識與技能：知道物體的浮沉條件，了解浮沉子產(chǎn)生的物理學(xué)史以及其原理，了解潛水艇的浮沉原理。

過程與方法：通過實驗觀察，得出物體在液體中三種不同的運動情況；通過實驗探究和受力分析，得出物體的浮沉條件；通過觀察和分析，了解浮沉子與潛水艇是怎樣實現(xiàn)上浮與下沉的。

情感態(tài)度價值觀：初步認(rèn)識科學(xué)技術(shù)對社會發(fā)展的影響，初步建立應(yīng)用物理知識解決實際問題的意識。

1.4 教學(xué)重、難點

1.5 教學(xué)流程圖

1.6 教學(xué)流程

1.6.1 創(chuàng)設(shè)情景，引入新課

教師活動：將一個大橘子與小番茄放入玻璃水缸中，同時靜止釋放，提問學(xué)生猜測兩者的運動情況。觀察到小番茄是向下運動的，而大橘子卻是向上運動的。提出問題，為什么同樣受到浮力的作用，小番茄是向上運動的，但是大橘子卻是向下運動的。

學(xué)生活動：首先猜測兩者的運動情況（在學(xué)生的錯誤前概念中，會認(rèn)為重的橘子向下運動而輕的番茄向上運動）。通過實驗觀察二者實際的運動過程，造成認(rèn)知沖突。

設(shè)計意圖：通過生活中常見的物品大橘子和小番茄的小實驗出發(fā)，制造學(xué)生認(rèn)知沖突，引入新課。

1.6.2 實驗觀察，認(rèn)識浮沉

教師活動：將裝有紅色色素的瓶子放入水中，瓶子在水中是靜止的，并且完全浸沒在了水中，引入懸浮的概念?；仡櫿n前實驗，引入下沉與上浮的概念。如圖1所示。提出問題，為什么不同的物體在水中的運動狀態(tài)不一樣？物體的浮與沉是由什么決定的呢？引發(fā)學(xué)生思考。

圖1：不同物體的浮沉狀態(tài)

學(xué)生活動：觀察不同物體在水中的運動情況。知道，懸浮，上浮以及下沉的概念。

設(shè)計意圖：通過直觀的實驗觀察，得出物體在液體中的不同運動情況。同時也提出“物體的浮與沉是由什么決定”的問題，為下一步實驗探究進行鋪墊。

分析過程中硝酸、高氯酸、氫氟酸為優(yōu)級純，其余試劑為分析純，試驗用水為去離子水。原子吸收光譜儀(PinAAcle 900，美國Perkin-Elmer)測定。

1.6.3 實驗探究，得出條件

教師活動：將三個裝有不同質(zhì)量水的玻璃瓶ABC分別放入玻璃水缸中。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成表1。首先，將B瓶放入水中。指導(dǎo)學(xué)生觀察B瓶的運動狀態(tài)。然后對B瓶進行分析，得出物體在液體中懸浮的條件；然后，再將C瓶放入水中，指導(dǎo)學(xué)生觀察C瓶在水中的運動狀態(tài)，分析得出物體在液體中上浮的條件；最后，將A瓶放入水中，指導(dǎo)學(xué)生觀察A瓶在水中的運動狀態(tài)，分析得出物體在液體中下沉的條件。

圖2：裝有不同質(zhì)量水的玻璃瓶

表1：不同狀態(tài)下浮力與重力的關(guān)系

學(xué)生活動：觀察不同三個玻璃瓶在水中的運動情況，在教師的引導(dǎo)下對三種狀態(tài)進行分析，知道物體上浮，懸浮，下沉的條件

設(shè)計意圖：三個玻璃瓶實驗器材簡單易得，并且能夠直觀觀察到三個玻璃瓶中的液體質(zhì)量不一樣。為后面浮沉子實驗做鋪墊。

1.6.4 回顧歷史，了解應(yīng)用

教師活動：介紹浮沉子的歷史背景，引導(dǎo)學(xué)生通過自主探究分析浮沉子的原理。比較浮沉子與探究實驗的相似之處，然后例舉該原理在日常生活中的運用——潛水艇

學(xué)生活動：每位同學(xué)分發(fā)浮沉子小實驗用具，學(xué)生動手體會浮沉子小玩具，觀察分析玻璃瓶中的水柱變化情況，再在老師的引導(dǎo)下分析得出浮沉子的浮沉條件知道潛水艇的工作原理。

設(shè)計意圖：通過玩具自主探究物體的浮沉條件，增強學(xué)生對浮沉條件的可視性。寓教于樂。并且簡單介紹浮沉子的歷史背景以及現(xiàn)代應(yīng)用，將物理學(xué)史與日常教學(xué)相互融合，促進學(xué)生的人文精神與科學(xué)思維共同發(fā)展。

圖3：自制浮沉子

圖4：潛水艇示意圖

1.6.5 氣體浮沉，引發(fā)思考

教師活動：引導(dǎo)學(xué)生思考，物體在液體中可以實現(xiàn)浮沉，那么物體在氣體中能否實現(xiàn)浮沉。展示自制熱氣球?qū)嶒灒瑸橄鹿?jié)課通過改變浮力大小實現(xiàn)物體的浮沉進行鋪墊。

圖5：自制熱氣球

學(xué)生活動：觀察熱氣球?qū)嶒?，思考為什么通過加熱以后塑料袋能夠上浮？

設(shè)計意圖：通過身邊常見的物品塑料袋與蠟燭作為實驗物品，引發(fā)學(xué)生的好奇，促進學(xué)生思考?xì)怏w浮沉的原因。

2 結(jié)語

在進入課堂以前，學(xué)生頭腦中已經(jīng)充滿了各種概念。有的是正確的有的是錯誤的，但是教師在課堂教學(xué)中，不能忽略這種前概念，而是要充分利用這些概念激發(fā)學(xué)生的興趣。教師也要轉(zhuǎn)變自身在課堂中的角色，從教學(xué)的主導(dǎo)者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的幫助者和促進者。在《物體的浮沉條件》的實際教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)在自主探究浮沉子的環(huán)節(jié)，學(xué)生表現(xiàn)出了非常濃厚的興趣。因此，在實際的物理教學(xué)中，教師可以利用周圍簡單的小物品，開發(fā)出課程資源，以供學(xué)生在課堂中的學(xué)習(xí)探究，讓學(xué)生體會物理源于生活的理念。