基于“思維型”課堂的“物質(zhì)的密度”教學(xué)探討

王長江 徐玲 李俊永

[摘 要]

培育學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)，是中學(xué)物理教學(xué)的重要目標(biāo)?！八季S型”課堂教學(xué)理論主張課堂教學(xué)中師生活動(dòng)的核心是“思維活動(dòng)”，強(qiáng)調(diào)教學(xué)中應(yīng)引發(fā)學(xué)生積極思考、主動(dòng)探究。以“思維型”課堂教學(xué)理論為基礎(chǔ)，完成對“物質(zhì)的密度”一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)。

[關(guān)鍵詞]

高中物理；“思維型”課堂；密度

培養(yǎng)具有創(chuàng)新素質(zhì)的學(xué)習(xí)者是我國教育的重要目標(biāo)。如何在課堂教學(xué)中培育學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)，以使他們在未來的生活中，獲得更好的職業(yè)發(fā)展和生活質(zhì)量？林崇德、胡衛(wèi)平提出的“思維型”課堂教學(xué)，為通過課堂教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)提供了理論支撐。

“思維型”課堂教學(xué)理論主張課堂教學(xué)中師生活動(dòng)的核心是“思維活動(dòng)”；強(qiáng)調(diào)教學(xué)中應(yīng)引發(fā)學(xué)生積極思考、主動(dòng)探究?！八季S型”課堂教學(xué)強(qiáng)調(diào)以誘發(fā)思維動(dòng)機(jī)為特征的教學(xué)導(dǎo)入、以引發(fā)思維動(dòng)力為特征的教學(xué)過程、以進(jìn)行思維監(jiān)控為特征的教學(xué)反思，以及達(dá)到靈活思考為目的的應(yīng)用遷移[1]?；谝陨险J(rèn)識，在本文中，我們將以“思維型”課堂教學(xué)理論為基礎(chǔ)，完成對“物質(zhì)的密度”一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、分析教學(xué)內(nèi)容，梳理核心概念

“物質(zhì)的密度”選自江蘇科學(xué)技術(shù)出版社（2012年11月第3版）出版的八年級物理下冊第六章第三節(jié)?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》相關(guān)要求是：

1）通過實(shí)驗(yàn)，理解密度會(huì)測量固體和液體的密度。

2）解釋生活中一些與密度有關(guān)的物理現(xiàn)象。

學(xué)生通過對前面關(guān)于質(zhì)量、體積以及測量等知識的學(xué)習(xí)，對質(zhì)量有了初步的認(rèn)識；在天平、量筒的使用過程中，學(xué)習(xí)了一些基本的測量方法；通過對前幾章的學(xué)習(xí)，積累了一定的科學(xué)探究能力。密度是生產(chǎn)、生活中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)概念；密度知識是在質(zhì)量、體積等知識的基礎(chǔ)上對物質(zhì)世界的進(jìn)一步探索。應(yīng)該在分析教學(xué)內(nèi)容時(shí)，抽取出核心概念。基本理解是對概念關(guān)系的描述，是在具體知識基礎(chǔ)上產(chǎn)生的深層次的、高度概括的、可以隨時(shí)間變化和文化變遷的、可遷移的觀念。我們將本節(jié)所包含的核心概念概括為：

①物體的質(zhì)量與體積的比值反映了組成該物體的所有物質(zhì)的屬性。

②某種物質(zhì)的物體，其質(zhì)量與體積的比值叫作這種物質(zhì)的密度。

③密度的大小等于單位體積物體的質(zhì)量。

二、設(shè)計(jì)基本問題，瞄準(zhǔn)思維發(fā)展

在“思維型”課堂教學(xué)中，應(yīng)該將核心概念轉(zhuǎn)化為一系列基本問題，以基本問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)進(jìn)程?！盎締栴}”設(shè)計(jì)的思路是：將已經(jīng)概括出來的“核心概念”細(xì)化為幾個(gè)有次序的“為什么”“如何”的問題。在本節(jié)內(nèi)容中，設(shè)計(jì)了6個(gè)基本問題。通過對教材文本進(jìn)行研讀，從文本中挖掘出與基本問題相對應(yīng)內(nèi)隱的思維技能要素，以及積極的思維傾向要素。（表1）

表1 《物質(zhì)的密度》中的基本問題與對應(yīng)的思維技能、思維傾向

[基本問題 思維技能 思維傾向 為什么要探索質(zhì)量與體積的關(guān)系？ 比較 好奇心 如何探索質(zhì)量與體積之間的關(guān)系？ 想象；假設(shè) 共情傾聽 為什么要采用探究法研究質(zhì)量、體積現(xiàn)象內(nèi)隱的本質(zhì)？ 分析 自我省察 密度知識有哪些應(yīng)用？ 問題解決（綜合） 理性分析 ]

三、設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，問題驅(qū)動(dòng)思維

“思維型”課堂教學(xué)中，基本問題將作為主要的驅(qū)動(dòng)力，推動(dòng)教學(xué)活動(dòng)的開展。

環(huán)節(jié)1：教學(xué)導(dǎo)入，引發(fā)思維動(dòng)機(jī)

基本問題1：為什么要探索質(zhì)量與體積之間的關(guān)系？

最新學(xué)習(xí)科學(xué)的研究表明：已有的知識是學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的基礎(chǔ)。如果學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識時(shí)，使用原有知識就可以解決問題，他們就不會(huì)學(xué)習(xí)新的技能與知識。在本節(jié)課中，如果學(xué)生使用以前學(xué)過的知識，就可以鑒別不同物質(zhì)，他們就不會(huì)再花力氣探索質(zhì)量與體積的關(guān)系。在以往的教學(xué)中，多數(shù)老師都忽略了這個(gè)環(huán)節(jié)，而直接進(jìn)入探討質(zhì)量與體積的關(guān)系環(huán)節(jié)。針對以往教學(xué)中的不足，在本節(jié)教學(xué)中，教師首先給學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，展示盛滿有自來水和醋的兩個(gè)相同的透明塑料瓶，教師將設(shè)置三種情境讓學(xué)生加以鑒別，對前兩種情境，學(xué)生會(huì)很快根據(jù)以前學(xué)過的知識，給出鑒別方法。對第三種情形，學(xué)生會(huì)感到束手無策，他們的求知欲、好奇心、探究心，自然而然的激發(fā)起來，想象的思維技能也會(huì)因此調(diào)動(dòng)起來。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，會(huì)促使學(xué)生結(jié)合已有的物體質(zhì)量的知識，猜想到用測量質(zhì)量的方法加以鑒別，教學(xué)過程很容易過渡到“如何探索質(zhì)量與體積的關(guān)系”這個(gè)環(huán)節(jié)。

環(huán)節(jié)2：教學(xué)過程，引發(fā)思維動(dòng)力

基本問題2：如何探索質(zhì)量與體積之間的關(guān)系？

在這個(gè)環(huán)節(jié)中，首先解決的問題是：質(zhì)量與體積可能存在怎樣的關(guān)系？

教師給出4個(gè)鋁塊和鐵塊（貼上標(biāo)簽，注明鐵塊和鋁塊），小的鋁塊和鐵塊體積相同，大的鋁塊和鐵塊體積相同，讓學(xué)生猜想物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系，提出有價(jià)值的探究問題，進(jìn)行猜想。學(xué)生會(huì)提出這樣的問題：相同體積的不同物質(zhì)，它們的質(zhì)量相同嗎？那么反過來，有的學(xué)生會(huì)提出相反的問題：不同體積的相同物質(zhì)，它們的質(zhì)量相同嗎？

在以上的教學(xué)過程中，涉及的思維技能有想象與假設(shè)。其中想象技能是學(xué)生指根據(jù)教師語言描述或圖形示意，在頭腦中再現(xiàn)出以前未感知過的客觀形象（比如速度的模型等），是在頭腦中改造過去經(jīng)歷過的記憶表象而創(chuàng)造的新形象。本節(jié)中的假設(shè)技能，是學(xué)生運(yùn)用思維、想象，對所研究的物質(zhì)的質(zhì)量與體積關(guān)系的初步設(shè)想或推測，是對物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系的可能的答案或嘗試性理解。在以上的教學(xué)過程中，涉及的思維傾向有共情傾聽、互助思考。在提出猜想的過程中，學(xué)生們參與的熱情很高，會(huì)提出各種各樣的觀點(diǎn)、問題，有時(shí)候會(huì)自言自說，而不是做一個(gè)“善于傾聽的學(xué)生”。因此，教師應(yīng)有意識地引導(dǎo)學(xué)生，在自己表述觀點(diǎn)的同時(shí)，站在其他同學(xué)的角度上，耐心地傾聽其他同學(xué)的觀點(diǎn)，進(jìn)行互助思考，堅(jiān)持一段時(shí)間，學(xué)生就會(huì)形成同情傾聽和互助思考的思維傾向。在本環(huán)節(jié)中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)“提出問題，明確問題，提出假設(shè)，檢驗(yàn)假設(shè)”的思維方法。在探索質(zhì)量與體積的關(guān)系的學(xué)習(xí)過程中，要把學(xué)習(xí)的要求轉(zhuǎn)化為學(xué)生個(gè)體思維任務(wù)，提出問題。

在這個(gè)環(huán)節(jié)中，其次解決的問題是：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，來驗(yàn)證質(zhì)量與體積的關(guān)系？學(xué)生可以在教師的引導(dǎo)下，對篩選出的兩個(gè)問題展開探究：①同種物質(zhì)，體積增大，質(zhì)量也增大，質(zhì)量與體積成正比；②不同物質(zhì)，質(zhì)量與體積的比值不同。教師要求學(xué)生選取器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將全班同學(xué)分成幾個(gè)大組，若干個(gè)小組，合作來探究以上兩個(gè)問題，并指導(dǎo)學(xué)生繪制實(shí)驗(yàn)記錄表格。主要的教學(xué)活動(dòng)有：

教學(xué)活動(dòng)1：為了驗(yàn)證 “體積相同的不同物質(zhì)，質(zhì)量不同”的猜想，應(yīng)如何選取器材？如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究？

教學(xué)活動(dòng)2：為了驗(yàn)證“體積不同的相同物質(zhì)，質(zhì)量不同”的猜想，應(yīng)如何選取器材？如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究？

教學(xué)活動(dòng)3：組織學(xué)生對組內(nèi)確定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評估，確定實(shí)驗(yàn)方案，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生畫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表格。

學(xué)生根據(jù)評估后確定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案選取實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)探究。（注意：1-3組探究；“體積相同的不同物質(zhì)，質(zhì)量不同”的猜想；4-6組探究“體積不同的同種物質(zhì)，質(zhì)量不同”的猜想。）

在這個(gè)環(huán)節(jié)，還要解決的問題是：為什么說物體的質(zhì)量與體積的比值，反映了組成該物體的所有物質(zhì)的屬性？

教師引導(dǎo)學(xué)生分析兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

結(jié)論1：不同物質(zhì)的同種物體，其質(zhì)量與體積比值相同。

結(jié)論2：不同物質(zhì)的物體，其質(zhì)量與體積的比值不同。

既然所有的由鐵物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量與體積的比值都相同，而鋁制品、鐵制品的質(zhì)量與體積的比值不同，那么，我們就可以用這個(gè)比值來區(qū)別不同的物質(zhì)。這是我們利用質(zhì)量與體積的比值來辨別物質(zhì)的思路。

環(huán)節(jié)3：應(yīng)用遷移，達(dá)到靈活思考

基本問題3：密度知識的應(yīng)用有哪些？

為了能夠很好地將密度的物理意義讓學(xué)生清楚地理解，教師特意設(shè)置了知識的遷移和應(yīng)用環(huán)節(jié)，通過兩道典型問題的提出，通過師生互動(dòng)完成，將其中所蘊(yùn)含的道理給學(xué)生闡述清楚。

問題：（1）一杯水和一滴水哪個(gè)密度大？

（2）將饅頭壓癟，壓癟后，饅頭的密度變大還是變?。?/p>

（3）質(zhì)量為2.7克的鋁，切去一般，剩下的一半，其密度是多少？

通過小組討論，學(xué)生逐漸理解了：密度是物質(zhì)本身的特性，與質(zhì)量、體積和形狀無關(guān)。

課堂教學(xué)時(shí)間很寶貴，教師應(yīng)該精心地設(shè)計(jì)應(yīng)用本節(jié)知識可以解決的問題。在“思維型”課堂中，我們對問題設(shè)計(jì)的要求是：①問題可以運(yùn)用本節(jié)知識解決；②問題需要多種認(rèn)知過程參與；③問題情境能激發(fā)起學(xué)生探究的興趣。

環(huán)節(jié)4：教學(xué)反思，進(jìn)行思維監(jiān)控

基本問題4：為什么要采用探究法研究質(zhì)量、體積現(xiàn)象內(nèi)隱的本質(zhì)？

在這個(gè)環(huán)節(jié)需要對知識習(xí)得過程中思維的歷程進(jìn)行反思。探究法強(qiáng)調(diào)將教師的教和學(xué)生的重心從過分強(qiáng)調(diào)知識的授受向知識的探究過程轉(zhuǎn)化，從學(xué)生被動(dòng)接受知識向主動(dòng)獲取知識轉(zhuǎn)化。探究法強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)參與，親身經(jīng)歷探究過程。關(guān)于“物質(zhì)的密度”的教學(xué)，以往的教學(xué)中，老師也采用探究法進(jìn)行教學(xué)，但是缺少對密度知識形成過程中思考?xì)v程的反省。學(xué)生在習(xí)得密度知識的探究活動(dòng)中，提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或制定計(jì)劃等環(huán)節(jié)中，都是怎么思考問題的，能不能總結(jié)出若干思維策略，從而促使學(xué)生遇到新的類似的問題情境，能夠有效地解決問題。

在本節(jié)課的教學(xué)中，教師力圖通過富有啟發(fā)性的問題，促使學(xué)生積極主動(dòng)地參與到觀察、實(shí)驗(yàn)、收集事實(shí)證據(jù)等探究活動(dòng)中，并引導(dǎo)學(xué)生提出問題、提出猜想、驗(yàn)證猜想以及做出解釋等積極構(gòu)建知識的活動(dòng)，通過探討甚至問難、質(zhì)疑，促使學(xué)生不僅拓延自己對知識的理解，而且提高質(zhì)疑、推理和批判性地思考科學(xué)現(xiàn)象的能力。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]王長江.中學(xué)物理思維型課堂教學(xué)研究[M].北京：科學(xué)出版社，2015.

（責(zé)任編輯：張華偉）