物理探究課要力求體現(xiàn)探究的本質(zhì)內(nèi)涵

■楊樹(shù)崤

專家點(diǎn)評(píng)

物理探究課要力求體現(xiàn)探究的本質(zhì)內(nèi)涵

■楊樹(shù)崤

《浮力》是一節(jié)利用實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)物理規(guī)律的典型課例。許老師圍繞四組探究活動(dòng)設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，教學(xué)思路清晰，知識(shí)結(jié)構(gòu)梳理明確，抓住了本質(zhì)。許老師創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境形象生動(dòng)，帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展的物理實(shí)驗(yàn)，器材簡(jiǎn)單、操作方便，讓學(xué)生在動(dòng)手過(guò)程中探究歸納概念與規(guī)律，有不少亮點(diǎn)。許老師還注重師生間的交流，啟發(fā)學(xué)生思考、提出問(wèn)題，教學(xué)目標(biāo)達(dá)成率高。

“什么是浮力”是一組概念探究，許老師播放“遼寧號(hào)航母”及“人浮在死海海面上”的視頻，說(shuō)明浮力的存在，然后又通過(guò)空氣中的“氣球?yàn)槭裁茨苌细?，上浮后?xì)線為什么是豎直狀態(tài)？”以及“水中的乒乓球?yàn)槭裁茨苌细。细『蠹?xì)線為什么是豎直狀態(tài)？”在進(jìn)一步說(shuō)明浮力產(chǎn)生條件的同時(shí)，利用“二力平衡”知識(shí)歸納出浮力方向是“豎直向上”的，我認(rèn)為這是對(duì)教材的精彩補(bǔ)充，使學(xué)生對(duì)浮力的認(rèn)識(shí)更加清晰。

“浮力的測(cè)量”是一組策略探究。許老師請(qǐng)學(xué)生體驗(yàn)：把鋁塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，用手向上托一下，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)減小，放入水中后測(cè)力計(jì)示數(shù)同樣減小。這里的“巧妙一托”避免了矢量運(yùn)算的復(fù)雜性，同時(shí)也給出了測(cè)量浮力的操作方法。

“探究影響浮力大小的因素”是一組規(guī)律探究，許老師采用“定性探究”和“定量驗(yàn)證”緊密結(jié)合的方式，利用定性探究猜想影響因素，利用定量探究確定影響因素，并且利用課后評(píng)價(jià)題設(shè)計(jì)了定量驗(yàn)證“阿基米德原理”的方案。

許老師在教學(xué)設(shè)計(jì)中有這樣一段話，通過(guò)探究消除學(xué)生日常生活中可能存在的對(duì)浮力認(rèn)識(shí)的一些不科學(xué)的前概念，體會(huì)和感悟?qū)嶒?yàn)方法對(duì)物理學(xué)習(xí)的重要性，培養(yǎng)學(xué)生探究物理規(guī)律的能力和追求物理本質(zhì)的探求精神。劉炳昇老師認(rèn)為：“探究是一種多側(cè)面、多形式的活動(dòng)，無(wú)論采取何種形式，關(guān)鍵是要體現(xiàn)科學(xué)探究的思想和基本特征。”實(shí)際上我們現(xiàn)在的教學(xué)，往往是教師把問(wèn)題嚼得細(xì)而碎，逐步鋪墊，讓學(xué)生不用深層次思考就能得出結(jié)果，教師根據(jù)得到的結(jié)果，再把教學(xué)引向下一階段。這是喂養(yǎng)方法，不利于學(xué)生良好思維習(xí)慣和批判精神的形成，而這種良好的思維習(xí)慣和批判精神可能就是探究活動(dòng)的本質(zhì)內(nèi)涵。關(guān)于探究課，應(yīng)力求體現(xiàn)探究的本質(zhì)內(nèi)涵。

1.創(chuàng)設(shè)能使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的情境，從而讓學(xué)生圍繞問(wèn)題進(jìn)行探究。

這個(gè)“問(wèn)題”最好是能暴露學(xué)生認(rèn)知的前概念錯(cuò)誤，以便激起學(xué)生思維沖突，引起學(xué)生深層次思考。孩子總是從自己的角度，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)觀察和理解世界的。他們所發(fā)生的認(rèn)知的前概念錯(cuò)誤，是很不容易克服的。不易克服的原因并非總是由于懾于權(quán)威，而恰恰是自我抵觸遠(yuǎn)大于他人的影響，因此只有引起學(xué)生自身的思維沖突，讓他們感到驚異，才能讓新的思維結(jié)構(gòu)帶來(lái)成功，新的認(rèn)知才可能被接受。

例如針對(duì)“只有上浮的物體才受浮力，下沉的物體是不受浮力的”這一前概念錯(cuò)誤，蘇科版教材提了三組問(wèn)題：①下沉的物體是否受到浮力？你有什么經(jīng)驗(yàn)支持你的猜想？②給你一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)和一杯水，你能通過(guò)實(shí)驗(yàn)判斷浸入水中的石塊或金屬塊是否受到浮力嗎？③試一試，你觀察到什么現(xiàn)象？這些現(xiàn)象能說(shuō)明什么問(wèn)題？

關(guān)于影響浮力大小的因素，學(xué)生會(huì)有哪些前概念錯(cuò)誤呢？我想有如下幾條：①浮力大小可能與物體的輕重有關(guān)，例如將同樣大小的一個(gè)木球和一個(gè)鐵球浸入水中后釋放，木球上浮，鐵球下沉，說(shuō)明木球受到的浮力大，鐵球受到的浮力小。②浮力大小可能與物體自身的密度有關(guān)，例如鐵塊在水中會(huì)下沉，木塊在水中會(huì)漂浮。③浮力大小可能與物體的形狀和性質(zhì)有關(guān)，如橡皮泥球會(huì)沉在水底，而橡皮泥捏成船則會(huì)漂浮在水面上。

為什么反復(fù)強(qiáng)調(diào)要讓學(xué)生自己暴露前概念錯(cuò)誤？從知識(shí)形成的角度講，因?yàn)橐恍W(xué)生的錯(cuò)誤概念是內(nèi)隱的，教師通過(guò)問(wèn)題情境，反復(fù)追問(wèn)，在深入了解后就會(huì)知道學(xué)生的前概念是什么樣的。在教學(xué)當(dāng)中，我們只有讓學(xué)生顯現(xiàn)出自己的前概念，才能有的放矢地設(shè)計(jì)一些情境引起學(xué)生前概念的沖突，只有產(chǎn)生沖突，學(xué)生才會(huì)深入思考。然后，教師再創(chuàng)設(shè)一些恰當(dāng)?shù)幕顒?dòng)，使原有的前概念被重新建構(gòu)，這樣學(xué)生在活動(dòng)中才能建立起正確的科學(xué)概念。從思維習(xí)慣形成的角度講，只有善于提出有價(jià)值的問(wèn)題，才能有原創(chuàng)力，也才能解決問(wèn)題，而有價(jià)值的問(wèn)題往往是與傳統(tǒng)觀念或經(jīng)驗(yàn)有沖突的。

2.在規(guī)劃學(xué)生探究過(guò)程中，應(yīng)向?qū)W生提出有挑戰(zhàn)性且逐步深入的任務(wù)，抓住幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，引發(fā)思維沖突，引導(dǎo)學(xué)生邊操作、邊獲取信息、邊思考。

如猜想“浮力的大小可能與哪些因素有關(guān)”時(shí)，我們還可以這樣進(jìn)行引導(dǎo)。

問(wèn)題1：將同樣大小的一個(gè)木球和一個(gè)鐵球浸入水中后釋放，木球與鐵球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動(dòng)？說(shuō)明了什么？有人說(shuō)：將同樣大小的一個(gè)木球和一個(gè)鐵球浸入水中后釋放，木球上浮，鐵球下沉，說(shuō)明木球受的浮力大，鐵球受的浮力小。你贊成這種說(shuō)法嗎？你有什么經(jīng)驗(yàn)支持你的看法？你能否把這個(gè)說(shuō)法轉(zhuǎn)化為物理問(wèn)題？例如浮力的大小可能與有關(guān)。

問(wèn)題2：一塊橡皮放在水中是沉還是??？如果把橡皮切碎，拿一塊仍然放在水中，是沉還是浮？為什么？有人說(shuō)，大塊橡皮重，所以就沉下去，而橡皮切成小塊變輕了，所以就會(huì)浮起來(lái)。你贊成這種說(shuō)法嗎？你有什么經(jīng)驗(yàn)支持或反對(duì)這種說(shuō)法？你能否把這個(gè)說(shuō)法轉(zhuǎn)化為物理問(wèn)題？例如浮力的大小可能與有關(guān)。

問(wèn)題3：影響浮力大小的因素可能還有哪些？你有什么經(jīng)驗(yàn)支持你的看法？

學(xué)生可能的猜想一般會(huì)有：浮力大小與物體浸在水中的深度有關(guān)，例如人在海邊（河邊）從淺水區(qū)走向深水區(qū)，到一定深度時(shí)人就漂起來(lái)了；浮力大小還與液體的種類有關(guān)，例如將沉在水中的雞蛋放在濃鹽水中，會(huì)浮起來(lái)。

通過(guò)上述的討論，學(xué)生應(yīng)該能夠提出可能影響浮力大小的四個(gè)因素：ρ物、V物、ρ液、h浸，

說(shuō)實(shí)話，學(xué)生除非事先看過(guò)書或其他資料，否則想到浮力大小與V排液有關(guān)是非常困難的，而這正是本節(jié)的難點(diǎn)所在！應(yīng)該怎么處理呢？一種處理方法是學(xué)生一提出浮力大小與V排液有關(guān)，教師便順勢(shì)而行；另一種處理方法是追問(wèn)來(lái)源，繼續(xù)探究。

3.探究時(shí)要及時(shí)地給學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能指導(dǎo)，使他們能順利地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

學(xué)生已經(jīng)獲得有關(guān)因素的猜想后，教師可以采用控制變量法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究影響浮力大小的因素。如教師可以取形狀、體積相同但材料不同的金屬塊浸沒(méi)在水中，測(cè)出浮力大小進(jìn)行比較，以驗(yàn)證浮力大小是否與物有關(guān)；還可以將金屬塊逐步浸入水中，測(cè)出浮力大小，以探究浮力大小是否與h浸和V物有關(guān)；還可以將金屬塊先后浸沒(méi)于水和酒精中，驗(yàn)證浮力大小的因素是否與液體有關(guān)。只有基于成功的探究才能得到科學(xué)的規(guī)律，這與教師的指導(dǎo)是分不開(kāi)的。

（作者為南京師范大學(xué)附屬中學(xué)物理教師，江蘇省物理特級(jí)教師，中學(xué)正高級(jí)教師）