“TFU”視角下初中物理浮力教學(xué)分析與思考

朱永明

[摘要]“TFu”是由美國(guó)哈佛大學(xué)零項(xiàng)目組提出并開(kāi)發(fā)的，全名為“Teaching for understanding mode”，是一種教學(xué)是為了深刻理解的教學(xué)模式。教師在教學(xué)中貫徹“TFu”教學(xué)模式的理念，注重培養(yǎng)學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)中的自主研究意識(shí)和實(shí)踐探究能力，幫助學(xué)生建立有效的理解評(píng)價(jià)方式，減少學(xué)生學(xué)習(xí)物理不動(dòng)手的現(xiàn)象。

[關(guān)鍵詞]TFu;初中物理;浮力教學(xué)

[中圖分類號(hào)]G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1674-6058（2020）05-0041-02

TFU教學(xué)模式的應(yīng)用，為教師的日常教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)奠定了理論基礎(chǔ)，提供了“思考源泉”。該模式可以依據(jù)實(shí)際教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對(duì)象的基本情況，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解為意圖，確定有效的教學(xué)方法，完善教學(xué)設(shè)計(jì);幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解與記憶，真正做到有意義記憶，從而提高學(xué)生對(duì)物理的認(rèn)知水平。

筆者參照2011年版教育部制定的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，按照“TFU”教學(xué)模式的要求進(jìn)行了《浮力》的教學(xué)設(shè)計(jì)。利用“TUF”模式下小組合作開(kāi)展教學(xué)，使學(xué)生之間的分工更清晰，目標(biāo)更明確，組織更合理，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)更公開(kāi)透明。由于學(xué)生關(guān)于浮力的生活經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)識(shí)與相關(guān)知識(shí)可能存在偏差。例如有學(xué)生認(rèn)為，實(shí)心物體會(huì)下沉，空心物體會(huì)漂浮;沉底的物體不受浮力;密度大的物體會(huì)下沉，密度小的物體會(huì)上升。當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)這些固定偏差時(shí)，就需要教師有針對(duì)性地設(shè)計(jì)理解活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)浮力形成正確的理解。筆者對(duì)學(xué)生在浮力學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的認(rèn)知偏差問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的梳理，并將這種教學(xué)模式滲透到教學(xué)設(shè)計(jì)中。

一、體驗(yàn)浮力，初步建構(gòu)核心概念

對(duì)浮力的認(rèn)知是本節(jié)課的起始，目前使用的物理教材中，大部分都是用圖片導(dǎo)入的。例如船只可以停留在水面、死海海面人可以自由漂浮等。但一千個(gè)讀者眼里有一千個(gè)哈姆雷特，每個(gè)人的人生經(jīng)歷各有不同，學(xué)生對(duì)浮力的認(rèn)知一定是不完整的，絕大多數(shù)學(xué)生缺少對(duì)浮力的真實(shí)感受。若僅僅是出示圖片，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)浮力，簡(jiǎn)直是難上加難。筆者在課堂教學(xué)的導(dǎo)入環(huán)節(jié)引入探究實(shí)驗(yàn)，目的是讓每一位學(xué)生都能親身體驗(yàn)浮力的作用，這樣一來(lái)，學(xué)生可以自主構(gòu)建對(duì)浮力的初始印象。

（實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：空易拉罐、裝滿水的水桶、盆，盆的作用是防止桶中水過(guò)多會(huì)溢出，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的整潔度造成影響）

師：水中的浮力，往往最容易感受到，若是將桌上的空易拉罐緩緩壓入水中，你有什么發(fā)現(xiàn)？實(shí)驗(yàn)方法如圖1所示。

生：若要將易拉罐完全浸沒(méi)在水中，需要花費(fèi)很大的力氣，感覺(jué)水中有一只無(wú)形的“手”，將易拉罐向上推，阻礙它浸沒(méi)。

師：若是這只無(wú)形的“手”真的存在，你能形容一下這只“手”對(duì)易拉罐的作用方式嗎？

生：像是托著易拉罐。

（引導(dǎo)學(xué)生感受浮力，并找到水對(duì)易拉罐施加浮力的方式——托著）

師：在我們的日常生活中，許多時(shí)候都能感受到浮力的存在，你能舉個(gè)例子嗎？

生：平時(shí)想抱起160斤的同伴很費(fèi)力，但在游泳池中，卻變得輕而易舉。

在課堂導(dǎo)入階段，利用生活中常見(jiàn)的易拉罐或礦泉水瓶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅能讓學(xué)生感知浮力的存在，還能培養(yǎng)學(xué)生勤儉節(jié)約的優(yōu)秀品質(zhì)。這樣簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，不僅能有效消除學(xué)生對(duì)物理知識(shí)學(xué)習(xí)的畏難情緒，還能讓他們深切感受物理與生活息息相關(guān)。

二、自制浮力方向演示器。提升問(wèn)題解決能力

通過(guò)課程導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠很快知道浸在液體中的物體受到浮力，但是對(duì)浮力方向缺乏正確的認(rèn)知。筆者引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)浮力的方向，提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

（實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：乒乓球、細(xì)繩、鐵塊、剪去瓶口的瓶子）

師：我們都知道力有三個(gè)要素，分別是大小、方向和作用點(diǎn)。浮力既然也是一種力，那它的三要素如何呢？

師：浮力的方向究竟是怎樣的呢？請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位設(shè)計(jì)浮力演示器，探究浮力的方向。

學(xué)生設(shè)計(jì)并自制浮力方向演示器，如圖2、圖3所示。

通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)演示器水平擺放在桌面上時(shí)，學(xué)生通過(guò)觀察，利用平衡力知識(shí)，知道浮力的方向是豎直向上的;當(dāng)將演示器傾斜時(shí)，依舊可以得到，浮力的作用方向并沒(méi)有隨著演示器的傾斜而改變。從而引導(dǎo)學(xué)生理解浮力的方向永遠(yuǎn)豎直向上。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師應(yīng)提醒學(xué)生，多次改變演示器的角度，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，防止實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性。

在該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生以小組為單位展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，從演示器的設(shè)計(jì)、組裝、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察、記錄等環(huán)節(jié)中明確小組各個(gè)成員的分工，發(fā)揮了每個(gè)成員的特長(zhǎng)，充分展現(xiàn)了“TFu”教學(xué)模式下的小組合作的優(yōu)越性。

三、進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。巧妙測(cè)量浮力

通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，化簡(jiǎn)學(xué)生對(duì)浮力這一抽象物理量的計(jì)算。先將物體懸掛于測(cè)力計(jì)下（如圖4），學(xué)生獲知此刻測(cè)量的是物體的重力。然后用手將物體豎直往上托，發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)示數(shù)變小，追問(wèn)：“你能計(jì)算出該托力大小嗎？”學(xué)生很快知道：F耗=G-F。最后將物體浸入水中（如圖5），發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)示數(shù)也減小——示數(shù)為何減小？減小的數(shù)值是多少？學(xué)生可以利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)輕易獲得計(jì)算浮力的方法：F浮=G-F。

在上述基礎(chǔ)上，將物體不斷浸入，直至浸沒(méi)后再增加浸入深度，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：浸沒(méi)前測(cè)力計(jì)示數(shù)變小，浸沒(méi)后不變，說(shuō)明：浮力先增大后不變。這一操作，為后續(xù)探究浮力的影響因素打好伏筆。

四、探究影響浮力大小的因素。滲透“研究方法”。提升教學(xué)實(shí)效

在學(xué)習(xí)浮力之前，學(xué)生大多是基于生活經(jīng)驗(yàn)去學(xué)習(xí)，所以筆者在設(shè)計(jì)“猜想”這一環(huán)節(jié)時(shí)，潛移默化地滲透科學(xué)研究方法。

師：通過(guò)你對(duì)浮力的了解，你認(rèn)為浮力的大小與哪些因素有關(guān)？

生：（1）與物體的重力有關(guān);（2）與物體的體積有關(guān);（3）與物體的密度有關(guān);（4）與浸入液體的深度有關(guān);（5）與液體的密度有關(guān)。

師：為了驗(yàn)證上述猜想，應(yīng)采用什么樣的研究方法呢？讓學(xué)生針對(duì)上述猜想依次實(shí)驗(yàn)。探究“浮力的影響因素”是本節(jié)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)。因此，應(yīng)以讓學(xué)生體會(huì)到利用控制變量法為前提，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。（1）利用A、B、F、G四圖;（2）利用B、C、D、E四圖;（3）利用A、B、F、G四圖;（4）利用B、G、H三圖（該探究應(yīng)讓學(xué)生充分討論，注意分浸沒(méi)前與浸沒(méi)后兩種情況討論，為最終獲得浮力與V排有關(guān)做好鋪墊）;（5）利用B、H、I三圖。

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，鼓勵(lì)每位學(xué)生積極參與，真正以實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的一分子發(fā)出自己該有的光芒。同時(shí)注重滲透科學(xué)研究方法。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要積極引導(dǎo)學(xué)生猜想，利用“控制變量法”的理念細(xì)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生總結(jié)歸納，切實(shí)提高學(xué)生的能力。

總之，在物理教學(xué)中教師精心設(shè)計(jì)探究性問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)探究體驗(yàn)，發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。教師需給學(xué)生提供多角度實(shí)驗(yàn)、交流的環(huán)境和機(jī)會(huì)，讓學(xué)生更愿意參與課堂教學(xué)中的“理解”活動(dòng)，激勵(lì)學(xué)生，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中想合作、善互動(dòng)，這樣可以減少或避免學(xué)生學(xué)習(xí)物理時(shí)產(chǎn)生兩極分化的現(xiàn)象，為學(xué)好物理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。