精心設計教學 凸顯核心素養(yǎng)
——以“物體的浮與沉”教學為例

劉 源

(江蘇省南京市第一中學初中部,江蘇 南京 210000)

1 以科技成果為導入,激發(fā)好奇之心,增強科學情感

師:請大家觀賞“蛟龍?zhí)枴睗撍У囊曨l(如圖1),思考：潛水艇為什么能在海水中自由地上浮與下沉?

圖1

課改強調(diào)學生的學習不是被動的、機械的接受學習,而是主動的、探索的發(fā)現(xiàn)學習,能夠基于真實的問題情境觀察、提問、制定解決方案,通過一系列的思索、探究,最終解決問題,提升核心素養(yǎng)。諾貝爾獎得主李遠哲說過:科學家就是充滿好奇心的、長不大的兒童。足見好奇心的重要性。“蛟龍?zhí)枴睗撍У囊?為學生提供了鮮活的問題情境,激發(fā)學生的好奇之心,促使學生開動腦筋,帶著問題來學習,并且能夠使學生觸碰科學前沿,感受科學發(fā)展帶給人類的便捷,培養(yǎng)學生的愛國熱情,增強科學情感。

2 以實驗為載體,體驗動手之樂,培養(yǎng)科學態(tài)度

師:大家的桌上有三個物體：帶蓋的小瓶子、被鐵夾子夾住的氣球、小西紅柿。如果把這三個物體浸沒在水中,松手后,它們是上浮還是下沉呢?大家動手試一試。

生:如果把這三個物體浸沒在水中,松手后,帶蓋的小瓶子會浮上來,被鐵夾子夾住的氣球會沉下去,小西紅柿也會沉下去。

師:很好,你的觀察很仔細。

師:那么如何改變這些物體在水中的浮沉狀態(tài)呢?大家用桌上的其他實驗材料再試一試。

生:在帶蓋的小瓶子里加入螺絲,帶蓋的小瓶子會下沉,向氣球里面吹氣,被鐵夾子夾住的氣球會浮上來,向水中加鹽攪拌后小西紅柿也會上浮。

師:在實驗中你是改變了什么因素，從而改變了這些物體的浮沉狀態(tài)?

生1:在帶蓋的小瓶子中加入螺絲，增加了整個物體的質(zhì)量,從而增大了重力,使重力大于浮力。

生2:吹大氣球，增大了排開水的體積,增大了浮力,使浮力大于重力。

生3:在水中加鹽，增大了液體的密度,增大了浮力,使浮力大于重力。

師:大家能夠通過動手與思考，總結出改變物體浮沉狀態(tài)的方法,你們得到了什么結論？

生:物體在液體中有兩種狀態(tài)：第一種是上浮,浮力大于重力;第二種是下沉,重力大于浮力。

伊利諾伊州芝加哥大學的神經(jīng)生物學家魏巍正使用GEVIs研究不同的電輸入信號是如何在小鼠視網(wǎng)膜神經(jīng)元內(nèi)被整合的。魏巍的研究興趣涉及一類能夠對一定方向運動的視覺刺激產(chǎn)生強烈反應的神經(jīng)元。通過觀測這些神經(jīng)元不同部位膜電位的變化，她希望可以理解細胞如何處理輸入信號，以探測刺激的運動方向。

師:物體在液體中上浮,最后會處于什么狀態(tài)?

生:最后會有一部分露出液面,靜止在液面上。

師:它受力情況如何?

生:因為物體靜止,滿足二力平衡條件,重力與浮力大小相等。

師:我們把物體有一部分露出了液面并且靜止在液面上的這種狀態(tài)叫做漂浮,那么有沒有一種物體浸沒在液體中也能靜止?老師手上有一個雞蛋,浸沒在水中,松手后,大家看到雞蛋是什么狀態(tài)？

生:下沉。

師:如何使雞蛋上浮?

師:不錯,根據(jù)剛才我們學到的方法,可以通過加鹽，增大液體的密度來增大浮力,如果我們慢慢加鹽,會不會加到剛好使物體懸停在液面以下?哪位同學上臺試一試?

學生上臺向水中加鹽并攪拌,通過慢慢加鹽,最終使雞蛋懸停在液面以下的位置(如圖2)。

圖2

師:這位同學的動手能力非常強,真的使雞蛋懸停在液面以下了。浸沒在液體中的物體,既不上浮也不下沉,可以在液體中的任何位置處于平衡狀態(tài),這種狀態(tài)稱為懸浮。那么此時物體的受力情況如何?

生:重力與浮力大小相等。

物體在液體中的四種狀態(tài)的引出,是通過學生的動手實驗,在教師的引導下逐步總結出來的,并進一步認識漂浮與懸浮,在整個過程中學生通過真實的現(xiàn)象、真實的結果構建概念，這是求“真”與務“實”的過程。課堂中會出現(xiàn)學生看到奇妙的物理現(xiàn)象時萬分疑惑的表情,會出現(xiàn)為尋求答案而深深思索的目光,還會出現(xiàn)經(jīng)歷自主探究、解決問題之后發(fā)出的豁然開朗的歡呼。

“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,要“躬行”包含兩層意思:一是學習過程中要“躬行”,力求做到“口到、手到、嘴到、腦到”；二是獲取知識后要“躬行”,通過親身實踐化為己有,轉為己用。任何物理概念、規(guī)律的得出都不是一蹴而就的,需要科學家們不斷探索,不斷搜集證據(jù),需要堅韌的科學意志與毅力,需要求真務實的科學態(tài)度,物理教學的過程應該體現(xiàn)科學態(tài)度培養(yǎng)的要求。

3 理論與實際相結合,體驗活用之樂，提升科學應用能力

師:請大家觀看河鲀“生氣”的視頻(如圖3),用剛才學到的知識解釋河鲀是如何改變浮沉狀態(tài)的。

圖3

生:河鲀剛開始在水中處于下沉狀態(tài),拿出來之后吸入了很多空氣,增大了排開水的體積，從而使浮力大于重力,逐漸上浮,最后漂浮在水面上,當河鲀放出體內(nèi)的空氣后,減小了排開水的體積,減小了浮力,使浮力小于重力,河鲀又下沉了。

書本不是學生獲得知識的唯一來源,生活、實踐以及實驗也是學生獲取物理知識的來源，而這種來源更能使學生產(chǎn)生學習興趣,因為現(xiàn)實世界是豐富多彩、生動活潑的。學生對于河鲀的認識僅僅停留在“味道鮮美”,尚不清楚河鲀魚的上浮、下沉與物理有關,在課堂上看到這一景象,都嘆為觀止,自己嘗試用學到的知識解釋了現(xiàn)象，并能獲得教師與同學的贊許，增強了學習物理的信心,并感覺收獲滿滿。

4 以模型設計為依托,體驗操作之樂,提升動手能力

師:河鲀能在水中自如地上浮與下沉,回到我們課上提出的問題：“蛟龍?zhí)枴睗撍侨绾巫龅缴细『拖鲁恋?我們可以自己設計并制作一個“蛟龍?zhí)枴蹦Ｐ?然后研究“蛟龍?zhí)枴痹谒械母∨c沉。

器材準備:帶蓋的空塑料瓶子、60ml注射器、鉤碼、塑料皮管、鐵絲等。

學生完成制作后，請一位同學帶著自己的作品上臺展示,并解釋“蛟龍?zhí)枴睗撍侨绾螌崿F(xiàn)上浮與下沉的(如圖4)。

圖4

生:活塞往外抽時,從塑料瓶內(nèi)吸氣,瓶內(nèi)氣壓降低,往瓶內(nèi)充水,重力大于浮力,潛水艇下沉；活塞往內(nèi)壓時,向塑料瓶內(nèi)充氣,往瓶外排水,重力小于浮力,潛水艇上??；通過抽氣與排氣,也可以使重力與浮力大小相等,達到懸浮狀態(tài)。

師:那么我們的潛水艇實際上是在改變哪一個力來實現(xiàn)浮與沉的？

生:重力。

“蛟龍?zhí)枴睗撍У哪Ｐ椭黧w是帶蓋的瓶子,給學生以親切感,依托剛才學習的浮與沉的知識,對學生設計模型更有導向性,在設計并制作潛水艇的過程中能培養(yǎng)動手能力、小組協(xié)作能力和知識應用能力。潛水艇模型的制作和課堂導入首尾呼應,使得教學的整體性得到彰顯。

對于學生而言,一項科學任務的完成,往往需要精心構思設計方案,需要運用所學的知識,需要尋求合適的科學方法,需要向同伴、教師、書本求助。在完成過程中會遭遇挫折與失敗,只有具備百折不撓的品格,不畏艱難,才能完成任務,在此期間構建的知識、領悟的方法、建立的同學情,是學生一生的財富。

5 結語

“凡事預則立,不預則廢”,高效的物理課堂需要教師科學的預設,課堂的精彩與否與教師的教學理念有莫大的關系。首先教師應該根據(jù)教學內(nèi)容,創(chuàng)設真實的物理情境,激發(fā)學生的好奇心,再運用合適的科學方法與策略激發(fā)學生的學習動機,并通過巧妙設計的活動維持學生的學習動機與求知欲望,最后利用所學知識促進學生活學活用,提升問題解決的能力。在“引起—激發(fā)—維持—促進”的過程中循序漸進，提升學生的核心素養(yǎng)。