核心素養(yǎng)視角下的“浮力”創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計與實(shí)施

摘 要：核心素養(yǎng)視角下的初中物理教學(xué)實(shí)踐需要實(shí)現(xiàn)教學(xué)取向的變遷，從單純的知識獲得轉(zhuǎn)變?yōu)楹诵乃仞B(yǎng)的培育?！案×Α笔恰读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》一級主題“運(yùn)動和相互作用”的核心概念，在課程標(biāo)準(zhǔn)、教材內(nèi)容和學(xué)情分析的基礎(chǔ)上，通過“巧設(shè)進(jìn)階情境，培育物理觀念”“創(chuàng)新模型教具，培育科學(xué)思維”“探尋規(guī)律生成，培育科學(xué)探究能力”三個實(shí)踐路徑來促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；實(shí)踐路徑；浮力；教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）7-0035-3

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》［1］（以下簡稱“新課標(biāo)”）的頒布和實(shí)施，標(biāo)志著我國基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革已發(fā)展到“核心素養(yǎng)”的3.0時代。核心素養(yǎng)視角下的初中物理教學(xué)實(shí)踐需要實(shí)現(xiàn)教學(xué)取向的變遷：把人類社會積累的知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生的個體知識和觀念；把前人從事智力活動的思想、方法轉(zhuǎn)化為學(xué)生的認(rèn)識能力和思維方式；把蘊(yùn)含在知識載體中的觀念、態(tài)度轉(zhuǎn)化為學(xué)生的行為準(zhǔn)則［2］。

“浮力”是新課標(biāo)一級主題“運(yùn)動和相互作用”的核心概念，具有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義，學(xué)生具有積極學(xué)習(xí)的心態(tài)，具備與新知識相關(guān)聯(lián)的先備知識。浮力是重力、壓力、壓強(qiáng)、同一條直線上二力合成等知識的綜合，是學(xué)習(xí)阿基米德原理、浮沉條件的基礎(chǔ)，具有承上啟下的作用?，F(xiàn)行《義務(wù)教育教科書物理》［3］（人教版）第十章第1節(jié)安排了“什么是浮力”“稱重法測浮力”和“浮力產(chǎn)生的原因”三個部分的內(nèi)容，從現(xiàn)象深入本質(zhì)，層層遞進(jìn)，符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。

在教學(xué)實(shí)踐中守正創(chuàng)新，是時代賦予教師的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。本文以“浮力”為例，探討核心素養(yǎng)視角下的初中物理創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計與實(shí)施，以期為學(xué)生核心素養(yǎng)培育的理論研究和實(shí)踐探索提供參考。

1 巧設(shè)進(jìn)階情境，培育物理觀念

初中學(xué)生對于“浮力”一詞并不陌生，能說出在水中、空氣中的物體會受到浮力的作用，但是也存在著諸多錯誤的前概念，如：下沉的物體不受浮力，浮力的大小與物重、形狀、物體的體積等因素有關(guān)。教學(xué)中，圍繞“什么是浮力”“浮力的方向是怎樣的”“下沉的物體是否也受浮力作用”三個問題依次設(shè)計問題情境，引導(dǎo)學(xué)生思考與探究，讓學(xué)生系統(tǒng)地認(rèn)識浮力，完成物理觀念的培育過程。

新課標(biāo)倡導(dǎo)情境化教學(xué)，建議充分結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，有目的地創(chuàng)設(shè)生動、具體的情境，引導(dǎo)學(xué)生從經(jīng)驗(yàn)中概括并提煉事物的共同屬性，抽象事物的本質(zhì)特征，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)常識向物理概念的轉(zhuǎn)變［4］。本課時通過“想辦法取出長管中的乒乓球”活動（圖1），激發(fā)學(xué)生的探究興趣。將漂浮的乒乓球通過細(xì)線、吸盤固定在水槽底部，旁邊放一重垂線，通過實(shí)時投影，調(diào)整手機(jī)的拍攝角度，無論容器是平放還是斜放，電子白板上均會出現(xiàn)細(xì)線與重垂線重合的畫面。引導(dǎo)學(xué)生通過比較，總結(jié)、歸納出浮力的方向總是豎直向上（圖2）。物塊浸入水中和用手向上托物塊（圖3），彈簧測力計的示數(shù)都會變小，學(xué)生在分組實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)，在分享交流中感知下沉的物體也受浮力作用；畫出“彈簧測力計作用下在水中靜止的物體”所受力的示意圖后，推導(dǎo)得出兩次彈簧測力計的示數(shù)之差，即可得出浮力的大小。

2 創(chuàng)新模型教具，培育科學(xué)思維

八年級正是學(xué)生發(fā)展過程中認(rèn)知心理和邏輯思維能力發(fā)展的關(guān)鍵期，學(xué)生的思維方式正處于從具體形象走向抽象邏輯的過渡期，是培養(yǎng)邏輯思維的最佳時機(jī)。對“浮力產(chǎn)生的原因”這個階段的教學(xué)，教師可以從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，利用一些創(chuàng)新教具創(chuàng)設(shè)情境，通過師生互動、生生討論等方式，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察，收集信息并分析，得出結(jié)論。

乒乓球放入水中一定會浮起嗎？把乒乓球放入無底的廣口塑料瓶，并將水倒入瓶中， 觀察到乒乓球在水中浮不起來（圖4甲）；堵住瓶口，乒乓球立馬浮起來（圖4乙）?！案〔桓〉钠古仪颉背鰧W(xué)生的預(yù)設(shè)和已有經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。浮力產(chǎn)生的原因理性且抽象，此處需讓學(xué)生從感性認(rèn)識出發(fā)，利用自制教具——“上下左右套有橡皮膜的立方體”進(jìn)行探究，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展和完善，從而上升到理性認(rèn)識，建立新概念，提高學(xué)生思維的抽象性和邏輯性。

用“上下左右套有橡皮膜的立方體”探究浮力產(chǎn)生的原因（圖5甲）：將立方體浸入水中，觀察并比較水平或豎直方向兩側(cè)薄膜的凹陷程度。橡皮膜的凹陷程度直觀展示了其所受壓強(qiáng)的大小。學(xué)生分析發(fā)現(xiàn)，立方體左右側(cè)面所受壓強(qiáng)相等，上下側(cè)面所受壓強(qiáng)不等。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象建立物理模型（圖5乙），由于左右側(cè)面所處深處相等，所受壓強(qiáng)也相等；上下側(cè)面所處深處不等，所受壓強(qiáng)也不等。上下側(cè)面所受壓力的共同作用效果相當(dāng)于液體對物體施加了一個向上的力，從而使學(xué)生認(rèn)識到浮力就是液體對物體各側(cè)面壓力的合力，大小等于液體對物體上、下表面的壓力差。

3 探尋規(guī)律生成，培育科學(xué)探究能力

現(xiàn)在的學(xué)生普遍缺乏生活經(jīng)驗(yàn)，存在“浮力的大小與物重、形狀、物體的體積等因素有關(guān)”的錯誤前概念。針對這一學(xué)情，教師在課堂教學(xué)時要加強(qiáng)情境教學(xué)，讓學(xué)生在“做”中思考、感受、體驗(yàn)。首先，學(xué)生利用手中的實(shí)驗(yàn)器材以小組形式完成下面三個“小實(shí)驗(yàn)”，提出可能影響浮力大小的因素，既體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念，又提高自身的觀察和思考能力，從而提出有方向性和針對性的猜想，提高實(shí)驗(yàn)探究的實(shí)效性。

①橡皮泥浸入水中沉底，但折成小船后漂浮在水面上（圖6）。

②逐步抬高升降臺，讓物塊逐漸浸入水中，計算浮力的大小，觀察水面的變化（圖7）。

③雞蛋在清水中沉底，加鹽攪拌，觀察到沉底的雞蛋浮了起來（圖8）。

在分組探究環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生思考“實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制什么條件相同，怎么控制”“實(shí)驗(yàn)中應(yīng)改變什么條件，怎么改變”“如何測量浮力的大小”三個問題來設(shè)計實(shí)驗(yàn)，制訂以下兩種實(shí)驗(yàn)方案，指出實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)。

①探究浮力的大小可能與排開液體的體積有關(guān)（圖9）。

②探究浮力的大小可能與液體的密度有關(guān)（圖10）。

“影響浮力大小的因素”是浮力的核心內(nèi)容，通過兩個階段的科學(xué)探究活動，學(xué)生在經(jīng)歷“問題、證據(jù)、解釋、交流”中，熟練運(yùn)用“控制變量”“等效替代”“轉(zhuǎn)換”等方法，最終確定出影響浮力大小的因素。學(xué)生在感受科學(xué)探究的樂趣中，領(lǐng)略了科學(xué)思維方法，發(fā)展了科學(xué)思維能力，逐步形成了正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。

新課標(biāo)的正式頒布，預(yù)示著義務(wù)教育進(jìn)入了新時代，一線教師應(yīng)以培養(yǎng)具有核心素養(yǎng)的人為立足點(diǎn)，精準(zhǔn)分析學(xué)生的認(rèn)知水平，尊重認(rèn)知規(guī)律，對教材等課程資源進(jìn)行充分挖掘、收集、篩選、整合、編制、設(shè)計，著眼在“應(yīng)為”之處，用力于“可為”之處，為發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)而努力。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］張仁義.新課程標(biāo)準(zhǔn)下高中物理有效教學(xué)的實(shí)踐探究——以成都市Q中學(xué)為例［D］.成都：四川師范大學(xué)，2020.

［3］彭前程，杜敏.義務(wù)教育教科書物理（八年級下冊） ［M］.北京：人民教育出版社，2013.

［4］李春密.《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》課程內(nèi)容與教學(xué)實(shí)施的思考［J］.物理教學(xué)探討，2022，40（12）：1-6，12.