探尋初中物理教學(xué)設(shè)計的本質(zhì)

耿愛霞+李立娟

摘 要：現(xiàn)行教材中“阿基米德原理”存在著部分問題：教材僅僅提出了一種求解浮力的方法，卻沒有進(jìn)行更深層次的物理意義的挖掘，更沒有給出本節(jié)內(nèi)容與上一節(jié)內(nèi)容的關(guān)系。所以，針對此問題，應(yīng)注重教材內(nèi)容的分析，突出原理本質(zhì)的教學(xué)設(shè)計，并對教學(xué)設(shè)計展開討論。

關(guān)鍵詞：阿基米德原理 教材內(nèi)容 教學(xué)設(shè)計

浮力 問題解決

初中物理“阿基米德原理”一節(jié)是繼“浮力”一節(jié)內(nèi)容后，學(xué)生對浮力問題的進(jìn)一步認(rèn)識，由對浮力產(chǎn)生的原因及影響浮力大小因素的感性認(rèn)知轉(zhuǎn)向?qū)Ω×Υ笮〉臄?shù)學(xué)原理的把握。因此，如何設(shè)計本節(jié)教學(xué)內(nèi)容，才能更好地讓學(xué)生掌握浮力的運算及浮力與影響因素之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，使學(xué)生形成清晰的知識網(wǎng)絡(luò)，這是值得我們深思的問題。

一、教材內(nèi)容的分析

現(xiàn)行人教版教材“阿基米德原理”一節(jié)主要由兩部分組成：第一，阿基米德的靈感;第二，浮力的大小。第一部分從“阿基米德鑒定王冠”的故事出發(fā)，得出結(jié)論：物體排開液體的體積越大，液體的密度越大，它所受的浮力越大。然后通過一個實驗讓學(xué)生體驗這一結(jié)論。最后引導(dǎo)學(xué)生得出推想“浮力的大小跟排開液體所受的重力也密切相關(guān)”。第二部分承接第一部分內(nèi)容，通過實驗探究“浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系”，從而得出阿基米德原理F浮=G排。最后，以一道例題結(jié)束了本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容。

可見，教材給出阿基米德原理的表達(dá)式后，未再進(jìn)行更深層次的挖掘。公式F浮=G排可以進(jìn)一步分解為F浮=G排=m液g=ρ液gV排，即F浮=ρ液gV排。學(xué)生在學(xué)完這一節(jié)內(nèi)容后，也可以應(yīng)用公式G排=m液g=ρ液gV排，再根據(jù)阿基米德原理F浮=G排求解浮力問題，最終熟練運用公式F浮=ρ液gV排來解答與浮力有關(guān)的計算題。但這只是停留在公式表面的應(yīng)用上，卻不能深諳公式的物理意義。

針對以上教材中存在的問題，我對本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了全新的設(shè)計，揭示了“阿基米德原理”的本質(zhì)及其表達(dá)的物理意義，并突出了與上一節(jié)“浮力”在研究意義上的整體性。

二、原理本質(zhì)的教學(xué)設(shè)計

為了使 《浮力》一章的學(xué)習(xí)內(nèi)容形成一個具有內(nèi)在邏輯性的整體，能夠更好地揭示“阿基米德原理”的本質(zhì)，我運用了“問題解決”的教學(xué)模式。事實上，問題解決是人類的一種基本學(xué)習(xí)活動，問題解決的過程是學(xué)生獲取知識的主要途徑，學(xué)生的學(xué)習(xí)也是一種學(xué)科問題解決的主要過程。從上一節(jié)“浮力”得出的“如果物體浸在液體中的體積越大，液體密度越大，那么浮力就越大”的結(jié)論出發(fā)，我將本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容間的關(guān)系設(shè)計如圖1所示：

首先，由決定浮力大小的因素出發(fā)，提出問題：浮力與各影響因素之間的具體數(shù)學(xué)關(guān)系是什么？即F浮與ρ液、V浸之間的函數(shù)關(guān)系。然后，教師引導(dǎo)學(xué)生通過阿基米德的故事得出，使問題轉(zhuǎn)變?yōu)镕浮與ρ液、V排之間的關(guān)系問題。所以，探究實驗中需要測量的物理量有F浮、V排，液體的密度可以查找密度表，通過實驗數(shù)據(jù)得出。

公式F浮=ρ液gV排回答了最初的問題，F(xiàn)浮與ρ液、V排之間是比例系數(shù)為g的正比例關(guān)系。公式F浮=ρ液gV排是浮力的決定式，直觀地描述了浮力與液體密度、排開液體體積之間的關(guān)系，而與物體自身的密度、體積以及重力沒有關(guān)系，同時闡明了公式自身的物理意義。

對公式F浮=ρ液gV排進(jìn)行整理得出G排=m液g=

ρ液gV排，進(jìn)而推導(dǎo)出阿基米德原理F浮=G排。阿基米德原理不僅提供了一種計算浮力的方法，還明確了浮力與各影響因素之間的關(guān)系。

“浮力與各影響因素之間的具體數(shù)學(xué)關(guān)系是什么？”這一問題的提出既承接了上一節(jié)課的內(nèi)容，又開啟了本節(jié)課的內(nèi)容，學(xué)生依據(jù)問題而展開思考和探究，對浮力的研究形成了一個體系。為了回答這一問題，探究實驗不再探究浮力與排開液體重力之間的關(guān)系，而轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄扛×εc液體密度及排開液體體積的關(guān)系，這樣浮力與各影響因素之間的函數(shù)關(guān)系就一目了然了。最后通過理論推理得出阿基米德原理。我認(rèn)為，阿基米德原理揭示了浮力與各影響因素之間的關(guān)系，這也是阿基米德原理的本質(zhì)內(nèi)容。

三、教學(xué)設(shè)計的討論

“問題解決”的教學(xué)模式實現(xiàn)了對于阿基米德原理的教學(xué)設(shè)計，聯(lián)結(jié)了前面學(xué)過的決定浮力大小的因素，使《浮力》一章形成了一個完整體系，問題解決貫穿于整個章節(jié)，彰顯了教學(xué)設(shè)計的邏輯性。此外，教學(xué)設(shè)計通過對問題的回答，揭示了浮力與各影響因素之間的關(guān)系，挖掘了阿基米德原理的本質(zhì)。

1.問題解決教學(xué)模式——突顯教學(xué)設(shè)計的邏輯

教學(xué)邏輯是學(xué)生構(gòu)建清晰認(rèn)知結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，因此，必須捋清教學(xué)設(shè)計的邏輯關(guān)系。所謂教學(xué)邏輯就是教學(xué)過程中各要素所呈現(xiàn)的順序，其順序不是簡單的羅列，而是把各要素聯(lián)結(jié)起來的節(jié)點。如果找到了知識間的邏輯關(guān)系，學(xué)生會更容易地把握知識間的聯(lián)系，從而建立起整體性的知識網(wǎng)絡(luò)。本節(jié)的教學(xué)設(shè)計以問題為線索——教學(xué)邏輯的節(jié)點，通過對問題“浮力與各影響因素之間的具體數(shù)學(xué)關(guān)系是什么”的層層剖析，逐步深入本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容。探究實驗是為了解決問題而做的，實驗結(jié)論揭示了問題的答案，阿基米德原理是對結(jié)論的總結(jié)與升華，整個教學(xué)邏輯清晰了然。

2.浮力與各因素間的關(guān)系——阿基米德原理的本質(zhì)

在上一節(jié)“浮力”中已經(jīng)介紹了浮力的兩種計算方法，通過彈簧測力計的示數(shù)變化求解浮力和根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因計算浮力，而本節(jié)課“阿基米德原理”又提出了另一種計算浮力的方法。事實上，仔細(xì)研究兩節(jié)的內(nèi)容會發(fā)現(xiàn)它們之間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系：“浮力”一節(jié)中給出了影響浮力大小的因素即物體浸在液體中的體積與液體密度，但沒有給出浮力與這兩個影響因素之間的具體關(guān)系;而“阿基米德原理”一節(jié)，恰好解決了上一節(jié)課未解決的問題，公式F浮=ρ液gV排不僅回答了浮力與各影響因素之間的關(guān)系，而且也體現(xiàn)了阿基米德原理F浮=G排的意義所在，揭示了阿基米德原理的本質(zhì)。

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