以迂為直強(qiáng)化體驗提升實效

陳娟?ぱ鈑魯溪?

[摘要]實驗是初中物理教學(xué)的有效手段，也是物理教學(xué)的一種形式，實驗?zāi)転閷W(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)必要的教學(xué)情境，有效幫助學(xué)生理解掌握相關(guān)的物理知識，提高教學(xué)實效。文章結(jié)合“影響浮力大小的因素”實驗的探究教學(xué)進(jìn)行分析探討。

[關(guān)鍵詞]強(qiáng)化體驗提升實效

[中圖分類號]G633.7[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]16746058（2016）290042

在物理探究教學(xué)中，我們經(jīng)常先讓學(xué)生猜想：因變量跟哪些自變量（因素）有關(guān)？有什么關(guān)系？然后教師針對各個因素設(shè)計實驗進(jìn)行逐個驗證，排除無關(guān)因素，最后找到與因變量相關(guān)的自變量。但是，由于初中學(xué)生生活經(jīng)驗不足，加上這一時期的學(xué)生思維活躍，課堂往往出現(xiàn)學(xué)生不著邊際的“胡想亂猜”，弄得教師“手足無措”，最后不得不以“自說自話”來圓場。為討論方便，文章結(jié)合“影響浮力大小的因素”教學(xué)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治鎏接憽?/p>

猜想“影響浮力大小的因素有哪些？”是“阿基米德原理”教學(xué)前的重要探究活動，但實際教學(xué)中，學(xué)生天馬行空般的猜想，常常讓一線物理教師感到難以把握。筆者記錄了建湖縣匯文實驗初級中學(xué)物理課堂中的這一教學(xué)環(huán)節(jié)。在這個課例中，教師不僅設(shè)計了多個實驗，一一檢驗學(xué)生的各種合理猜想，同時通過這些師生、生生活動，給了我們許多有益的啟示。

一、探究實驗設(shè)計

1.浮力跟物體本身的重力有關(guān)

在學(xué)生的前概念中：“輕”的物體能浮在水面上，“重”的物體會沉入水底。導(dǎo)致有學(xué)生認(rèn)為物體重力越小，浮力就會越大。為此，教師設(shè)計了這樣的探究實驗：在一個玻璃瓶中，分兩次裝沙，讓瓶浸沒在液體同一深度（也有同學(xué)猜到“浮力跟深度有關(guān)”），如圖1所示用稱重法，觀察測力計示數(shù)，比較兩次玻璃瓶所受浮力的大小。

2.浮力跟液體的多少（質(zhì)量）有關(guān)

在學(xué)生的前概念中，物體受到的浮力是液體對它向上的“托力”，那么液體越多，產(chǎn)生的“托力”越大，眾人拾柴火焰高。探究實驗設(shè)計如圖2所示：把裝有沙的密封玻璃瓶掛在彈簧測力計掛鉤下，浸沒在液體中，觀察測力計指針位置。再慢慢地注入更多的液體，觀察測力計指針有沒有變化。

3.浮力跟物體底面積大小有關(guān)

在學(xué)生的前概念中，底面寬大的物體受到的“托力”更大些。探究實驗設(shè)計如圖3所示：在彈簧測力計掛鉤上掛上錐形重物（用錐形瓶灌沙做成），分別測出錐形重物的錐尖向上和向下時，浸沒在液體中所受到的浮力，并比較其大小。

4.浮力跟物體形狀有關(guān)

實驗設(shè)計如圖4所示：將球形橡皮泥掛在彈簧測力計上，測出橡皮泥浸沒在液體中時受到的浮力；改變橡皮泥形狀，再測其浸沒在液體中時受到的浮力。

5.浮力跟物體表面積有關(guān)

在學(xué)生前概念中，扁平寬大的物體比“團(tuán)縮”的物體受到的浮力要大。學(xué)生有了第4個實驗的經(jīng)歷，先讓學(xué)生進(jìn)一步推理，尋找答案，再利用上述橡皮泥重復(fù)圖4中的實驗進(jìn)行驗證：首先將橡皮泥揉成球形，測一次橡皮泥浸沒在液體中受到的浮力；再將橡皮泥壓扁，測一次橡皮泥浸沒在液體中受到的浮力。在實際操作中，學(xué)生會認(rèn)為，壓扁的橡皮泥的表面與液面平行放置受到的浮力最大，壓扁的橡皮泥的表面與液面垂直放置受到的浮力最小。教師可以根據(jù)第3個實驗的結(jié)論進(jìn)行推理，再用實驗證明：不管被壓扁的橡皮泥如何放置，在液體中受到的浮力是相等的。

6.浮力跟物體浸在液體中的深度有關(guān)

在學(xué)生前概念中，物體浸入液體中越深，受到的浮力越大。探究實驗如圖5所示：讓錐形重物浸沒在液體內(nèi)不同深度，測出它受到的浮力，學(xué)生發(fā)現(xiàn)錐形重物受到的浮力都相等。

但是，生活經(jīng)驗告訴學(xué)生：在涉水時，越往深處走，“漂浮”感會越強(qiáng)，人體受到的浮力越大，由此推斷浮力跟浸入液體的深度有關(guān)。為了解決這個問題，教師也常常把浮力大小與深度的關(guān)系分成兩段述說。探究實驗設(shè)計如圖6所示，將錐形瓶掛在彈簧測力計掛鉤上，第一次讓瓶底浸入液體，第二次讓瓶口浸入液體，前后兩次浸入的深度一樣（但物體均未浸沒），結(jié)果測得瓶受到的浮力不相等，學(xué)生一下子就發(fā)現(xiàn)：物體受到的浮力與物體浸入的深度無關(guān)。

7.浮力跟液體的密度有關(guān)

因為語文課上學(xué)過“死海不死”這篇文章，加上浮力導(dǎo)入時，教師可能用到清水、鹽水等，所以自然會聯(lián)想到物體受到的浮力跟液體密度之間的關(guān)系。這個探究實驗，教師都是有備而來。如圖7所示：只要讓同一個物體，浸沒在清水中、鹽水中、酒精中分別測一下浮力，馬上可以驗證學(xué)生的猜想。

8.浮力跟物體的體積有關(guān)

在學(xué)生的前概念中，浮力跟物體體積有關(guān)，物體體積越大，受到的浮力越大。探究實驗設(shè)計：如圖8所示，選擇一大、一小兩個玻璃瓶，在瓶里灌沙，既要讓他們?nèi)拷]在液體中，又要保持兩只瓶和瓶中沙的總質(zhì)量相等。首先讓兩個瓶浸沒在液體中，測出它們各自受到的浮力，發(fā)現(xiàn)大瓶受到的浮力大于小瓶受到的浮力，學(xué)生的猜想似乎是“正確”。慢慢從液體中提起大瓶，發(fā)現(xiàn)當(dāng)大瓶露出液面后其受到的浮力在減小，再往上提，大瓶受到的浮力還會小于小瓶受到的浮力。實驗驗證：浮力跟物體本身的體積是無關(guān)的。

實驗到這里，教師追問：物體受到的浮力除了跟液體密度有關(guān)外，還跟什么有關(guān)？學(xué)生自然可以回答：跟物體浸入液體的體積有關(guān)，即液面下的體積有關(guān)。因為有量筒測不規(guī)則物體實驗的經(jīng)驗，學(xué)生能接受浸入液體中的物體的體積就是被物體排開液體的體積。

二、教學(xué)反思

1.在日常教學(xué)中，我們常常有這樣一個認(rèn)識誤區(qū)：認(rèn)為學(xué)生提出來的問題，教師沒有想到的，就認(rèn)為是“生成”；凡是教師想到的、準(zhǔn)備好了的教學(xué)內(nèi)容，就是“預(yù)設(shè)”，所以為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性思維，教師都希望學(xué)生提出一些“稀奇古怪”的問題。其實，生成性學(xué)習(xí)與預(yù)設(shè)性，不是針對教師是否有準(zhǔn)備而言的，恰恰

是指學(xué)生在學(xué)習(xí)情景中，為了解決當(dāng)前的問題而自然產(chǎn)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，這些動機(jī)需要教師的引導(dǎo)、激發(fā)，所以對教師的教學(xué)，一切教學(xué)活動都應(yīng)該是“預(yù)設(shè)”的。上述案例，教師根據(jù)她的教學(xué)經(jīng)驗，幾乎準(zhǔn)備學(xué)生會猜到的影響浮力大小的所有（相關(guān)或無關(guān)）因素，通過教師“預(yù)設(shè)”的實驗，探究學(xué)生當(dāng)場“生成”的問題。學(xué)生經(jīng)歷一個個實驗，去偽存真，為阿基米德原理的學(xué)習(xí)構(gòu)建起生動的物理模型。但是，在現(xiàn)實的教學(xué)中，教師往往因課前準(zhǔn)備不充分，無法應(yīng)對“生成性”的問題，常常在有限的范圍內(nèi)進(jìn)行探究，這不僅影響了學(xué)生對知識的全方位、多角度認(rèn)知，而且不能培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

2.也許有教師會提出這樣一個問題：在初中課程標(biāo)準(zhǔn)中，阿基米德原理的教學(xué)已經(jīng)降低了難度，我們花這么多的精力去探究，值不值得？阿基米德原理的演示有專門的器材，當(dāng)重物浸沒在液體中時，測一下受到的浮力大小，再測一下溢出液體的重力，馬上就可以得出阿基米德原理，為什么還要花這么多時間和精力，讓學(xué)生去探究影響浮力大小的因素呢？我們教師經(jīng)常犯的錯誤就是“站在終點看起點”，用我們有經(jīng)驗的成人觀去看待學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)，教學(xué)過程能簡單則簡單，忽視了知識的發(fā)生、發(fā)展的全過程，忽視了教學(xué)內(nèi)容潛在的教育價值。孫子兵法有一個主張，叫“以迂為直”，運用到教學(xué)過程中，看似走了點“彎路”，實質(zhì)上學(xué)生除了收獲知識與技能外，還可以體驗更多的過程與方法，從而收獲嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、豐富的情感和正確的價值觀。

3.案例中第7個實驗的安排，其教學(xué)效果令人叫絕。當(dāng)大玻璃瓶從水中慢慢提起時，其受到的浮力隨之減小，在某個位置可能等于小玻璃瓶受到的浮力。再往上提大玻璃瓶，這時其受到的浮力小于小玻璃瓶受到的浮力。在這個情景中，學(xué)生馬上得出，物體受到的浮力跟物體本身的體積無關(guān)，而跟浸入液體中的那部分體積有關(guān)。這部分體積跟被它排開的液體的體積相等。這時，形成阿基米德原理的物理模型就建立起來了，思維活動有了基點，接下來的教學(xué)就是“水到渠成”的了。這樣的認(rèn)知方式，對學(xué)生而言就是一種“生成性”的學(xué)習(xí)，而不是教師預(yù)設(shè)性的灌輸，實驗的安排體現(xiàn)出教師的精心設(shè)計。

葉圣陶先生說過：“課文（教材）無非是個例子”。筆者覺得有三層含義：一是教材是個例子，是一個一個典型的例子組成了教與學(xué)的基本素材，所以我們要研究教材、用好教材。二是教材就是個例子，在教學(xué)活動中，教師完全可以根據(jù)自己的經(jīng)驗和學(xué)生的經(jīng)驗改編教材，使得我們的課堂更貼近學(xué)生的生活；三是教材無非是個例子，教師完全可以根據(jù)自己的學(xué)識和思想來創(chuàng)編教材，讓隱藏在教學(xué)內(nèi)容后面的潛在的教育價值得到最大限度的發(fā)揮。

（責(zé)任編輯易志毅）