問題驅(qū)動理念下阿基米德原理教學(xué)設(shè)計(jì)*

于雅楠 高 嵩

(山東師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院 山東 濟(jì)南 250014)

于秀云

(山東師范大學(xué)校醫(yī)院 山東 濟(jì)南 250014)

1 教學(xué)背景

1.1 問題的提出

浮力作為初中教學(xué)的重難點(diǎn)知識之一，對學(xué)生的抽象思維和邏輯推理有相對較高的要求[1]．掌握阿基米德原理是學(xué)好浮力這一部分內(nèi)容的關(guān)鍵，所以對阿基米德原理的教學(xué)設(shè)計(jì)，在初中教學(xué)中就顯得格外重要．但一般教師在講解阿基米德原理這一節(jié)時(shí)，通常僅根據(jù)課標(biāo)中“探究浮力大小與哪些因素有關(guān)”來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)[2]．通常這種通過設(shè)置單因子探究浮力影響因素的實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中存在著如下問題：

(1)對浮力認(rèn)識部分學(xué)生受錯(cuò)誤前概念影響，認(rèn)為質(zhì)量大的物體所受浮力也大．

(2)在浮力的單因子影響因素實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生猜想較寬泛且缺乏依據(jù)，對實(shí)驗(yàn)論證中的體系變量模糊不清[3]．

(3)受知識視野層面的限制，學(xué)生本身較難認(rèn)識到物體所受浮力與排開液體重力之間的聯(lián)系，從而導(dǎo)致學(xué)生不能從物理學(xué)自身的邏輯順序來正確理解浮力，以至于造成學(xué)生對所學(xué)知識理解片面化、零碎化的特點(diǎn)．

著名科學(xué)方法論學(xué)者波普爾(K. R. Popper)認(rèn)為：正是問題激發(fā)我們?nèi)W(xué)習(xí)，去發(fā)展知識，去實(shí)踐，去觀察[4]．所以，針對以上問題，“問題驅(qū)動”課堂教學(xué)模式是指教師給學(xué)生營造包含所學(xué)知識的問題情境，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題.然后，再通過教師及各種課程資源的支持和幫助，實(shí)現(xiàn)自主探究與合作學(xué)習(xí)．最終，在積極主動解決問題過程中激活原有知識的同時(shí)，理解同化、遷移運(yùn)用新的知識．這種問題驅(qū)動下的阿基米德原理的教學(xué)設(shè)計(jì)旨在讓學(xué)生在解決問題中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中提高解決問題的能力．

1.2 教材分析

關(guān)于阿基米德原理的學(xué)習(xí)，不同版本的教材處理方式卻不盡相同．滬科版教材通過舉例引導(dǎo)學(xué)生思考浮力的影響因素有哪些，進(jìn)而進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，最后講解阿基米德原理[5]．人教版的教材則是先探究浮力的影響因素有哪些，介紹阿基米德與皇冠的故事，引出浮力與排開水的關(guān)系，進(jìn)而得到阿基米德原理[6]．這兩版的教材都具有一定的科學(xué)性，對阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法也無可厚非，對于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思考能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平有很大的好處．但是也存在一定的缺陷：

(1)缺乏實(shí)驗(yàn)原理的介紹，使學(xué)生對結(jié)論的得出感到很突然．這樣急于追求知識學(xué)習(xí)的做法很難使學(xué)生對阿基米德原理的內(nèi)容有深刻的印象，往往是停留在死記原理內(nèi)容、生搬硬套公式的水平，不利于對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育．

(2)實(shí)驗(yàn)過程復(fù)雜，結(jié)論不直接，學(xué)生在一步步的實(shí)驗(yàn)與等待中失去了學(xué)習(xí)的興趣．

鑒于此，我們結(jié)合美國教材《科學(xué)探索者》物理分冊“運(yùn)動、力與能量”中浮力的阿基米德浴缸模型[7]，以阿基米德浴缸模型為出發(fā)點(diǎn)，著意于知識形成過程的顯化，采用問題驅(qū)動的教學(xué)模式，對 “阿基米德原理” 的教學(xué)邏輯展開系統(tǒng)梳理．將教學(xué)順序調(diào)整為：第一節(jié)，認(rèn)識浮力，探究阿基米德原理；第二節(jié)，探究阿基米德原理的影響因素，掌握浮力產(chǎn)生的根本原因；第三節(jié)，物體的浮沉條件．本節(jié)課就第一節(jié)內(nèi)容展開教學(xué)設(shè)計(jì)．

1.3 教學(xué)目標(biāo)

(1)形成物理觀念

通過日常現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)，從物理學(xué)角度認(rèn)識浮力，通過學(xué)生體驗(yàn)活動和動手實(shí)驗(yàn)使學(xué)生學(xué)會用彈簧測力計(jì)測量浮力，知道阿基米德原理，并能運(yùn)用其解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際生活問題．

(2)培養(yǎng)科學(xué)思維

從物理學(xué)視角了解阿基米德浴缸模型，掌握構(gòu)建物理模型的能力，歷經(jīng)阿基米德原理的發(fā)現(xiàn)歷程，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)方法的學(xué)習(xí)能力和探索精神．

(3)培養(yǎng)科學(xué)探究意識

培養(yǎng)學(xué)生問題意識，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出合理問題；通過學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生經(jīng)歷阿基米德原理的科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展初步的科學(xué)探究能力[8]．通過科學(xué)想象與科學(xué)推理方法的結(jié)合，判斷物體浮力與排開液體重力的關(guān)系，使學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣．

(4)樹立正確的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

通過從自然、生活到物理的認(rèn)識過程，激發(fā)學(xué)生自主提問的能力，培養(yǎng)學(xué)生終身的探索興趣；通過分析、歸納得出結(jié)論，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和協(xié)作精神．

1.4 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

重點(diǎn)：(1) 通過大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，認(rèn)識浮力的存在；(2) 根據(jù)阿基米德原理的發(fā)現(xiàn)歷程來探究阿基米德原理．

難點(diǎn)：對阿基米德原理的理解及應(yīng)用．

2 教學(xué)準(zhǔn)備

演示實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺2個(gè)，水，圓筒測力計(jì)2把，升降臺，阿基米德原理實(shí)驗(yàn)器，圓柱體鐵塊，盛液桶，燒杯．

3 教學(xué)流程圖

教學(xué)流程圖如圖1所示.

圖1 阿基米德原理教學(xué)流程圖

4 教學(xué)過程

4.1 認(rèn)識浮力

雖然初中生有著許多與浮力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，但是仍舊存在著諸多的誤區(qū)，比如，物體在水中是浮是沉是因?yàn)槲矬w的質(zhì)量不同，越輕的物體才越容易漂在水面上，浮起來的物體才受浮力，沉下去的物體就不受浮力，等等．因此，在課堂伊始教師應(yīng)該創(chuàng)設(shè)一系列的情境，通過讓學(xué)生對這些情境中的物理現(xiàn)象進(jìn)行描述和解釋，從而發(fā)現(xiàn)自己認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的矛盾．具體來說，通過情境的設(shè)置，可以生成以下系列的問題.

教學(xué)事件1：引出浮力概念，認(rèn)識到無論浮沉，物體都會受到浮力．

問題生成：通過萬噸巨輪浮在水面上的視頻，強(qiáng)化學(xué)生對浮在水面的物體一定受到浮力作用的認(rèn)識，同時(shí)也將他們的注意力集中于對浮力問題的思考上．接下來沉船的視頻把學(xué)生帶入這樣的問題，漂浮的物體受到浮力，那么下沉的物體呢？此時(shí)教師不僅要讓他們表達(dá)自己的觀點(diǎn)，還要引導(dǎo)他們?nèi)绾巫C明自己的觀點(diǎn)．這樣，在問題的表達(dá)和證明過程中，教學(xué)往更深的層次推進(jìn)．

探索和解決：學(xué)生會有不同的答案，教師在讓他們充分討論的基礎(chǔ)上，可以結(jié)合學(xué)生的觀點(diǎn)，進(jìn)行這樣的實(shí)驗(yàn)，如圖1所示.

圖2 下沉物體受到浮力的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

將兩個(gè)完全相同的小鐵塊從相同高度分別在空氣中釋放，鐵塊一使其在空氣中下落，最后落入水中，鐵塊二使其在空氣中自由下落．反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)后，教師讓學(xué)生再次進(jìn)行思考，在相同的條件下，為什么完全相同的兩個(gè)鐵塊，鐵塊一在鐵塊二落地后才沉入杯底．然后教師再順勢引導(dǎo)學(xué)生．

在此要說明的是，雖然教師在事先是把實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備好的，但一定要做好引導(dǎo)，讓眼前實(shí)驗(yàn)得到學(xué)生的認(rèn)可，這樣他們才能更好地將眼前的情境與自己的思考聯(lián)系在一起，也才能更好地貫徹課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)的提升學(xué)生的探究能力、思維能力的要求．

教學(xué)事件2：加深對浮力的認(rèn)識，形成浮力大小與物體自身輕重?zé)o關(guān)的觀念．

問題生成：部分學(xué)生受日常生活經(jīng)驗(yàn)的影響，存在認(rèn)為質(zhì)量大的物體會下沉，質(zhì)量小的物體會浮在水面上的錯(cuò)誤概念，誤以為物體所受浮力大小與自身質(zhì)量密切相關(guān)．

針對這種現(xiàn)象，教師通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示和視頻展示的方式，使學(xué)生們?nèi)デ猩眢w會物體所受浮力與其本身質(zhì)量是否相關(guān)；通過兩個(gè)視頻的對比，幫助學(xué)生們更清晰直觀地得出結(jié)論．

探索和解決：教師通過重復(fù)圖1所示實(shí)驗(yàn)“小鐵塊的下落與下沉”和播放動畫“巨輪漂浮在水面上”，引導(dǎo)學(xué)生思考，輪船的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鐵塊，但是為什么輪船能浮在水面上而鐵塊卻在水中下沉了．

此時(shí)教師應(yīng)該突出這一事實(shí)與學(xué)生認(rèn)知的矛盾，并引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論，不論下沉還是上浮的物體，只要浸在水中，就會受到浮力作用，且物體下沉與否與物體自身的質(zhì)量沒有必然聯(lián)系．為后續(xù)知識點(diǎn)的講解進(jìn)行鋪墊．

設(shè)計(jì)說明：對于學(xué)生來說，漂浮的巨輪受到了浮力不難理解，但是下沉的鐵塊是否也受到浮力卻是疑惑的．教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從生活中常見現(xiàn)象入手，帶領(lǐng)學(xué)生觀察生活中與浮力有關(guān)的現(xiàn)象，通過漂浮和下沉兩類視頻引發(fā)學(xué)生思考．教師不斷引導(dǎo)，能夠把課堂逐漸從教師提出問題，到師生互動生成問題，最后到學(xué)生能主動生成問題，使學(xué)生帶著問題、帶著好奇心進(jìn)入學(xué)習(xí)．

4.2 浮力方向

由于浮力方向是不能直接觀察得到的，初中生對抽象的方向很難明確理解，對浮力方向豎直向上體會不夠深刻．因此，為更好掌握浮力的方向，設(shè)計(jì)了如下演示實(shí)驗(yàn)：通過讓學(xué)生觀察細(xì)線的方向給學(xué)生演示浮力是始終垂直于水平面的(即豎直向上)，從而使學(xué)生更直觀、準(zhǔn)確地判斷浮力的方向．

教學(xué)事件3：正確認(rèn)識浮力的方向.

問題生成：通過圖3實(shí)驗(yàn)裝置，使學(xué)生直觀觀察到細(xì)線的方向，從而判定浮力方向，解決浮力方向究竟是豎直向上還是垂直向上的疑問．

探索和解決：在教師的指導(dǎo)下學(xué)生進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，將乒乓球用紅色細(xì)線固定在長方形玻璃容器底部(此處不用圓形燒杯，避免光的折射對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象造成的干擾，裝置如圖3所示).向燒杯內(nèi)逐漸注入水直至將乒乓球完全浸沒，引導(dǎo)學(xué)生觀察細(xì)線在水中的狀態(tài)，再傾斜燒杯，觀察細(xì)線的狀態(tài)如何變化．在學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)與觀察的基礎(chǔ)上，得出結(jié)論，浮力的方向總是豎直向上的．

圖3 認(rèn)識浮力的方向

4.3 阿基米德原理浴缸模型及溢水杯的使用和原理

溢水杯實(shí)驗(yàn)是證明阿基米德原理的關(guān)鍵所在，然而在教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)過程中需要關(guān)注的點(diǎn)比較多，既有對物塊下沉的高度的關(guān)注，也有對彈簧測力計(jì)示數(shù)的讀取，并且還要關(guān)注溢出來的水的量，所以如果學(xué)生不理解每一步實(shí)驗(yàn)操作的意圖的話，很難理解溢水杯實(shí)驗(yàn)的原理，更無法將物體排開水的量與物體在水中所受的浮力關(guān)聯(lián)起來．所以許多教師往往無法形成合理的解決方案，不能很好地引導(dǎo)學(xué)生去思考、去生成問題，也就很難去解決這個(gè)關(guān)鍵的教學(xué)任務(wù)．

其實(shí)，物理學(xué)的發(fā)展史不僅能激發(fā)學(xué)生對于物理學(xué)習(xí)的興趣，也能為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供很多啟示．阿基米德的相關(guān)經(jīng)歷便能給本節(jié)課的教學(xué)一個(gè)很好的啟發(fā)．回顧這個(gè)過程，沉迷于難題的阿基米德慢慢躺入裝滿了水的浴缸中，隨著身體的漸漸浸入，從浴缸中溢出的水越來越多，而他也能夠很好地感受到水對他作用力在不斷增加．如果學(xué)生能經(jīng)歷類似的體驗(yàn)，則能幫助他們更好地理解溢水杯實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)過程．

教學(xué)事件4：通過微實(shí)驗(yàn)，搭建溢水杯模型，得出浮力與排水量之間的關(guān)系.

問題生成：通過空易拉罐逐漸壓入水中的微實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生建立起浮力與物體排開水的體積之間的聯(lián)系，將問題聚焦于物體所受浮力與排水量之間的關(guān)系，幫助學(xué)生理解溢水杯模型．接下來教師提供以下實(shí)驗(yàn)器材，燒杯、空易拉罐、水槽、適量水，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行微實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，讓學(xué)生描述空易拉罐逐漸浸入水中的過程中，手所感受到的壓力的變化情況．教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生要注意感受手所受壓力與易拉罐排開水的體積之間的聯(lián)系．

探索和解決：學(xué)生紛紛動手實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步體驗(yàn)排水量與空易拉罐作用力的變化．此時(shí)，學(xué)生會各抒己見，但是不一定能準(zhǔn)確表達(dá)．教師需不斷引導(dǎo)、點(diǎn)撥，直至得出如下結(jié)論，隨著空易拉罐逐漸浸入燒杯中，排開的水越來越多，易拉罐對手的作用力也越來越大．同時(shí)，教師補(bǔ)充阿基米德的故事，當(dāng)阿基米德邁入盛滿水的浴缸中時(shí)，隨著身體逐漸浸入水中，他感受到的浮力也越來越大；同時(shí)從浴缸中溢出的水也越來越多．

教學(xué)事件5：溢水杯的使用和原理.

問題生成：教師展示溢水杯實(shí)物，結(jié)合上述阿基米德浴缸模型，向?qū)W生解釋溢水杯原理和實(shí)驗(yàn)步驟，引導(dǎo)學(xué)生思考，物體所受浮力的大小與排開液體的重力大小之間的關(guān)系．

探索和解決：學(xué)生通過空易拉罐的微實(shí)驗(yàn)及溢水杯的練習(xí)使用，可得出溢水杯的使用原理．在此教師需要強(qiáng)調(diào)的是溢水杯使用時(shí)，需要等待溢水口的水不再流出后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．教師讓學(xué)生充分動手操作后，結(jié)合學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，引導(dǎo)學(xué)生意識到，隨著物體逐漸進(jìn)入溢水杯的過程中，物體所受浮力越來越大，溢水量也越來越多．最后通過合理科學(xué)推理方法得出，物體所受浮力大小與其排開的液體的“重力”有關(guān)．

設(shè)計(jì)意圖：本教學(xué)活動設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生層層遞進(jìn)、由淺入深，體現(xiàn)了各個(gè)因素之間的邏輯關(guān)系，訓(xùn)練了學(xué)生的邏輯思維能力．在以上教學(xué)事件中，介紹了阿基米德浴缸模型，使學(xué)生掌握了溢水杯的使用，從物理學(xué)角度建立起物體所受浮力與排開液體重力之間的聯(lián)系；并通過微實(shí)驗(yàn)形成以下共識，浮力大小與排開液體重力有關(guān)．

4.4 探究阿基米德原理

關(guān)于阿基米德原理的“浮力僅與物體排開的水所受的重力有關(guān)且與之相等”這一結(jié)論，學(xué)生會覺得突然難以理解，諸如浮力與深度、物體密度、物體體積有關(guān)等前概念常會相當(dāng)頑固．這些前概念的干擾將影響后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)．且現(xiàn)有的各種版本的物理教材驗(yàn)證阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)有的過于復(fù)雜，影響了學(xué)生對原理的理解；有的過于簡單，不能使學(xué)生充分理解原理的具體內(nèi)容，存在一定的缺陷．在平時(shí)的教學(xué)中，我們可以取長補(bǔ)短，重新審視一下各教材的實(shí)驗(yàn)，找到解決問題的方法．

教學(xué)事件6：測量物體所受浮力.

問題生成：在教師的引導(dǎo)下學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識到，物體所受浮力與排開液體重力存在著某些聯(lián)系，那么精確測量出物體所受浮力便成了找到這種聯(lián)系的關(guān)鍵所在．于是，教師通過演示實(shí)驗(yàn)用彈簧測力計(jì)測出鐵塊在空氣中的重力，將掛在彈簧測力計(jì)下的鐵塊完全浸入水中，引導(dǎo)學(xué)生觀察彈簧測力計(jì)示數(shù)變化．接下來將學(xué)生的注意力聚焦在彈簧測力計(jì)兩次稱量的不同示數(shù)上來，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論思考，為什么彈簧測力計(jì)示數(shù)會減小，彈簧測力計(jì)減小的示數(shù)是什么．

探索和解決：在此之前學(xué)生只學(xué)習(xí)了二力平衡相關(guān)知識，對于同一直線上的三力平衡尚不能較好掌握，教師首先對二力平衡拓展延伸，講解三力平衡知識．進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生對鐵塊進(jìn)行受力分析，在學(xué)生的討論合作中可以得出由于鐵塊受到豎直向上的浮力導(dǎo)致彈簧測力計(jì)示數(shù)減小，且浮力的大小等于鐵塊重力減去彈簧測力計(jì)示數(shù)．最后，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)，得出能夠測得物體所受浮力大小的方法之一——稱重法．

設(shè)計(jì)意圖：教師通過借助受力分析的方法，使學(xué)生逐步了解稱重法，進(jìn)而嘗試測量不同物體所受浮力的大小，為下一步阿基米德原理實(shí)驗(yàn)做好鋪墊．時(shí)刻注意引導(dǎo)學(xué)生自己去動手、去歸納綜合，提高他們的參與感，保持對課堂的興趣．

教學(xué)事件7：測量排開液體的重力.

問題生成：在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生掌握了測量物體浮力大小的方法，接下來，最重要的就是要使學(xué)生能精確地測量出排開液體的重力．于是，設(shè)計(jì)了如圖4所示實(shí)驗(yàn)裝置．

圖4 測量排開液體的重力實(shí)驗(yàn)示意圖

教師引導(dǎo)并提示學(xué)生如何測量排開液體重力大小．在實(shí)驗(yàn)過程中，教師再次提示學(xué)生分別記錄兩個(gè)彈簧測力計(jì)示數(shù)變化．提出問題，如何通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確測出物體排開液體的重力．

探索和解決：學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，教師對學(xué)生步驟進(jìn)行總結(jié)，并在講臺上進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)．

(1)如圖4所示，將溢水杯置于升降臺上，并將水倒入溢水杯，使水面升到溢水口．在鐵架臺上掛上分別鉤著物塊及盛液桶的彈簧測力計(jì)，并分別記下它們的示數(shù)G和G桶；

(2)緩慢上升升降臺，將物塊逐漸浸入液體中直至完全浸沒，觀察兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)變化．當(dāng)溢水口中的水溢完時(shí)，分別記錄兩個(gè)彈簧測力計(jì)示數(shù)，算出浮力大小和排開液體的重力．

教師呈現(xiàn)如下表格(表1)，并將課堂交給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)“探究物體部分浸入水中時(shí)物體所受浮力與排開液體重力的關(guān)系”，并讓學(xué)生完成表1中數(shù)據(jù)的測量．

表1 物體部分浸入液體時(shí)的測量數(shù)據(jù)

教師收集數(shù)據(jù)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)，可以得出：“浸入液體中物體所受浮力大小等于物體排開的液體所受的重力大小”．這就是阿基米德原理，即F浮=G排液．

設(shè)計(jì)意圖:通過將科學(xué)想象與科學(xué)探究相結(jié)合的方式，培養(yǎng)出學(xué)生的設(shè)計(jì)探究能力和動手操作能力，并在此基礎(chǔ)上，使學(xué)生具備能描述并合理解釋探究的結(jié)果及變化趨勢的能力．

教學(xué)事件8：推導(dǎo)F浮=G排液=m排g=ρ液gV排.

問題生成：上一部分已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了F浮=G排液，接下來引導(dǎo)學(xué)生思考物體所受的浮力究竟與哪些因素有關(guān)．

探索和解決：教師引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的知識推導(dǎo)公式F浮=G排液=m排g=ρ液V排g．并根據(jù)推導(dǎo)的公式進(jìn)而得出F浮與ρ液和V排有關(guān)．教師此時(shí)應(yīng)特意強(qiáng)調(diào)V排的含義，即浸沒時(shí)，V排=V物；部分浸入時(shí)，V排

設(shè)計(jì)意圖:通過科學(xué)推理方法，推導(dǎo)得出浮力的大小與哪些影響因素有關(guān)，并推導(dǎo)出F浮與ρ和F浮與V排的準(zhǔn)確的數(shù)量關(guān)系，培養(yǎng)了學(xué)生良好的思維習(xí)慣．

4.5 課堂鞏固利用F浮與ρ液及V排關(guān)系來解題并進(jìn)行本節(jié)課小結(jié)

【例題】關(guān)于物體受到的浮力，下列說法正確的是( )

A．浮在水面的物體受到的浮力比沉在水底的物體受到的浮力大

B．物體排開水的體積越大受到的浮力越大

C．沒入水中的物體在水中位置越深受到的浮力越大

D．物體的密度越大受到的浮力越小

設(shè)計(jì)意圖:本題著重培養(yǎng)學(xué)生如何分析、挖掘物理題中隱含條件的途徑和方法．學(xué)生要解好物理題，必須要有扎實(shí)的物理知識和相關(guān)學(xué)科的知識，綜合分析和解決問題的能力．在解物理習(xí)題時(shí)，經(jīng)常會遇到這種情況，有些解題的必要條件，題中并為明確給出，而是隱含在字里行間．充分挖掘隱含條件，明確題目要求，采用合適方法，是解好這類題的關(guān)鍵．

課后作業(yè)(動手做一做):最后布置一個(gè)發(fā)明作業(yè)，能否將彈簧測力計(jì)改裝成一個(gè)直接測浮力的測力計(jì)，直接測量浮力大?。?/p>

5 教學(xué)反思

5.1 注重過程教學(xué)發(fā)展探究能力

本節(jié)課主要以問題驅(qū)動、實(shí)驗(yàn)探究為主，在每個(gè)環(huán)節(jié)中，都給了學(xué)生充分展現(xiàn)自我的舞臺．為了使學(xué)生樹立真正的“問題意識”，該教學(xué)設(shè)計(jì)通過學(xué)生之間的討論合作來解決真實(shí)性問題，使得隱含于問題背后的知識被充分發(fā)掘，最終形成自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力．該教學(xué)設(shè)計(jì)以圍繞“認(rèn)識浮力、理解阿基米德原理”為主線， 帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)從生活場景到物理知識的認(rèn)知．在經(jīng)歷科學(xué)探究、科學(xué)思維的過程中，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的物理觀念．正如美國教育家施瓦布所說，“學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和科學(xué)家的研究過程在本質(zhì)上是一致的．”[9]因此學(xué)生應(yīng)像科學(xué)家一樣去 “發(fā)現(xiàn)”問題、解決問題．“問題驅(qū)動”始終把“發(fā)現(xiàn)提問”“表征問題”“解決問題”作為培養(yǎng)學(xué)生問題意識的關(guān)鍵，而提高學(xué)生提出問題和解決問題的能力貫穿于教學(xué)的全過程，最終使學(xué)生在積極的思維中獵獲知識，掌握技能，提高學(xué)習(xí)能力．

5.2 借鑒物理史實(shí)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展

本節(jié)課以“問題驅(qū)動”為教學(xué)方法，以實(shí)驗(yàn)探究為教學(xué)主線，充分發(fā)揮學(xué)生作為課堂主人翁的作用，利用阿基米德浴缸模型與溢水杯的歷史故事與原理講解調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)際授課中，帶著問題去探求解決問題，打破了課堂封閉沉悶的傳統(tǒng)格局，打造了開放兼容、合作探究的交流平臺．通過恰當(dāng)引導(dǎo)和適時(shí)鼓勵(lì)，激發(fā)學(xué)生的探究熱情和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α@取信息的能力、與人合作的能力以及表達(dá)自己意見的能力，使學(xué)生終身受益．

5.3 注重探究過程培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力

本節(jié)課運(yùn)用了“問題驅(qū)動”教學(xué)策略，以問題作向?qū)?，以探究式教學(xué)為中心的自主合作的學(xué)習(xí)方法，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情．使學(xué)生歷經(jīng)探究過程比得到結(jié)論更有意義，探究活動讓學(xué)生學(xué)到學(xué)科知識的同時(shí)，又能提高創(chuàng)新能力與邏輯思維，更能喚起學(xué)生探索與創(chuàng)新的樂趣．而將科學(xué)想象與科學(xué)推理方法相結(jié)合，較好地建立起浮力與排開液體重力之間的聯(lián)系．“問題驅(qū)動”教學(xué)策略的應(yīng)用，一方面能夠充分調(diào)動學(xué)生主觀能動性，讓他們在不斷地思考問題，不斷地解決問題及反思實(shí)踐中磨煉及享受成功，另一方面也培養(yǎng)了他們善于思考、敢于質(zhì)疑、勇于批判以及勤于動手的良好習(xí)慣，為其可持續(xù)發(fā)展提供了保證，甚至可以讓學(xué)生終生受益．

總之，通過梳理阿基米德原理這節(jié)課的教學(xué)過程，可以深刻體會到問題驅(qū)動的作用，通過系列問題的形成和解決，有效推動了教學(xué)過程的展開和學(xué)生活動的深入．學(xué)生在對問題的提出、反思和解決的過程中，行動是主動的，思考是積極的，他們的智慧成果可以得到較好的展示、檢驗(yàn)和梳理，通過對問題的探究過程，物理觀念得以形成、科學(xué)思維的能力也得到鍛煉和提升．這樣的教學(xué)過程，也能夠更好地滿足課程標(biāo)準(zhǔn)對教學(xué)的要求．