指向關(guān)鍵能力的初中物理實(shí)踐型課堂研究

【摘 要】開展物理課堂實(shí)踐活動能還原發(fā)展學(xué)生必備品格與關(guān)鍵能力的“土壤”。實(shí)踐活動設(shè)計應(yīng)融入思政教育，貼近真實(shí)情境，回歸生活與社會，使學(xué)生在實(shí)踐中積累初始經(jīng)驗(yàn)、形成元問題。在實(shí)踐活動中，學(xué)生能通過搜集實(shí)證、科學(xué)推理、實(shí)事求是，逐步培養(yǎng)科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與創(chuàng)新能力，最終形成關(guān)鍵能力。

【關(guān)鍵詞】實(shí)踐;關(guān)鍵能力;上浮;下沉

【中圖分類號】G633.7 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ?【文章編號】1671-8437（2020）16-0136-04

適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生在學(xué)習(xí)中必須培養(yǎng)的核心素養(yǎng)。這種關(guān)鍵能力突出強(qiáng)調(diào)個人修養(yǎng)、社會關(guān)愛、家國情懷，更加注重自主發(fā)展、合作參與、創(chuàng)新實(shí)踐。教材中所提供的實(shí)驗(yàn)探究活動，多為預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)，大多不是能夠產(chǎn)生元問題的真實(shí)情境，無法激發(fā)學(xué)生提問與猜想的欲望，限制了學(xué)生的思維。

在課堂中落實(shí)學(xué)科實(shí)踐活動，可以還原學(xué)生關(guān)鍵能力滋生的“土壤”，還原學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)有的環(huán)境和生態(tài)。下文以蘇科版八年級物理下冊的“物體的浮與沉”為例，談?wù)勅绾卧O(shè)計物理課堂實(shí)踐活動，培養(yǎng)學(xué)生必備品格與關(guān)鍵能力。

1 ? 情境創(chuàng)設(shè)融入思政，培養(yǎng)家國情懷

傳承與發(fā)展中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，突出強(qiáng)調(diào)社會責(zé)任、社會關(guān)愛和國家認(rèn)同，是培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力的一個重要方面。保持家國情懷，關(guān)注時代，關(guān)注社會，及時汲取養(yǎng)分，豐富學(xué)生思想，落實(shí)思政教育，是物理實(shí)踐活動設(shè)計的必要原則。

可以將教材中與思政教育有關(guān)的學(xué)科知識，適時、適情地加入到實(shí)踐教學(xué)活動中。對于教材中與思政教育無關(guān)的學(xué)科知識，就要根據(jù)學(xué)科知識的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，將知識與歷史有機(jī)融入實(shí)踐活動，通過生動、具體、入情的事件，創(chuàng)設(shè)思政教育情境，向?qū)W生傳達(dá)“社會責(zé)任”“國家認(rèn)同”的情感態(tài)度和價值取向，從而落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)。如“物體的浮與沉”這節(jié)課，在課堂導(dǎo)入中可融入中國名艦——“致遠(yuǎn)艦”;在具體教學(xué)中可融入新中國自己建造的第一艘03型潛艇，也是海軍唯一授予潛艇榮譽(yù)舷號的“56-110”潛艇，及中國第一艘國產(chǎn)航母——“山東艦”。

在具體實(shí)施本節(jié)教學(xué)時，教師課前布置了預(yù)習(xí)實(shí)踐作業(yè)：觀看影片《甲午大海戰(zhàn)》。課堂教學(xué)開始時，教師用PPT展示“致遠(yuǎn)艦”，并在影片的鋪墊下創(chuàng)設(shè)情境。

【教學(xué)片段】

師：這是一艘英雄之艦，名為“致遠(yuǎn)艦”。

師：1894年甲午戰(zhàn)爭期間，黃海海戰(zhàn)中，“致遠(yuǎn)艦”英勇撞向日本軍艦，欲與敵同歸于盡。艦長鄧世昌慷慨犧牲。（PPT同步展示鄧世昌英雄畫像）

師：我們要記住歷史，發(fā)奮圖強(qiáng)，為實(shí)現(xiàn)中國夢而努力學(xué)習(xí)。

師：今天我們模擬打撈“致遠(yuǎn)艦”，從物理角度探究物體的浮與沉。（教師板書：物體的浮與沉）

設(shè)計意圖：通過觀看愛國主義影片及設(shè)計實(shí)踐活動，創(chuàng)設(shè)一個具有家國情懷的課堂情境，以打撈英雄之艦“致遠(yuǎn)艦”的實(shí)踐主題為教學(xué)主線，以愛國主義情感驅(qū)動學(xué)生學(xué)習(xí)與實(shí)踐，具有目標(biāo)的指引性、問題的驅(qū)動性、情感的激發(fā)性及實(shí)踐的操作性。教師通過PPT展示“致遠(yuǎn)艦”圖片，輔以感情充沛的語言引導(dǎo)，將愛國情感融入實(shí)踐問題的探究，以培養(yǎng)學(xué)生家國情懷，落實(shí)立德樹人的核心目標(biāo)。

2 ? 真實(shí)情境激發(fā)元問題，培養(yǎng)科學(xué)思維

課堂實(shí)踐活動，重在引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中進(jìn)行實(shí)踐。真實(shí)情境具有一定的思維深度，能夠激發(fā)學(xué)生元問題，調(diào)動學(xué)生深度參與學(xué)習(xí)。情境必須貼近學(xué)生體驗(yàn)，活動設(shè)計必須融入生活實(shí)際。貼近學(xué)生真實(shí)生活的實(shí)踐活動，能使學(xué)生汲取知識的營養(yǎng)，將原始經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行升華提煉，進(jìn)一步提出有價值的問題與猜想，從而使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)科情感共鳴，形成體驗(yàn)式自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度。

在“物體的浮與沉”教學(xué)設(shè)計中，教師準(zhǔn)備了橡皮泥、土豆片、蘋果片、鐵釘、螺母墊圈、擰緊蓋子的瓶子、雞蛋、食鹽、氣球、改造后的輸液器等生活中常見的物體。學(xué)生對這些物體的物理屬性已有自己的一些感知，不過這些感知不一定是完全正確的。通過對這些物體的浮沉現(xiàn)象的觀察與體驗(yàn)，能激發(fā)學(xué)生深度思考與深入探究，便于學(xué)生學(xué)習(xí)深層的學(xué)科內(nèi)容與規(guī)律。

【教學(xué)片段1】

師：請同學(xué)們依次將這些物體浸入水中，輕輕松手，觀察物體的浮沉情況，并分類記錄。

生：……（分組完成實(shí)踐，并根據(jù)浮沉情況對物體進(jìn)行分類）

生：老師！為什么鐵釘下沉到底部，而用鐵做成的船卻能浮在水面？

師：現(xiàn)在請同學(xué)們利用現(xiàn)有的物體，嘗試一下，能使下沉的橡皮泥、雞蛋上浮嗎？能使上浮的玻璃瓶、蘋果片下沉嗎？

生：（獨(dú)立思考、組內(nèi)自主交流）將橡皮泥做成空心的，增大橡皮泥所受的浮力，當(dāng)浮力大于自身重力時，橡皮泥上浮。

師：為什么做成空心，就可以增大浮力？

生1：做成空心的，可以增大橡皮泥排開水的體積。根據(jù)阿基米德原理，在液體密度不變時，排開的液體體積越大，橡皮泥所受浮力越大。

生2：向雞蛋所在的燒杯中加鹽并攪拌，可增大液體密度，根據(jù)阿基米德原理，在排開的液體體積不變時，液體密度越大，雞蛋所受浮力越大。

師：你認(rèn)為決定一個物體上浮還是下沉的條件是什么？

生2：物體上浮還是下沉取決于物體所受浮力與重力的大小關(guān)系。當(dāng)物體所受浮力大于自身重力時，物體上浮;當(dāng)物體所受浮力小于自身重力時，物體下沉。

生3：將鐵釘扎入蘋果片，可使蘋果片下沉。因?yàn)檫@樣做可以增大蘋果片的重量，從而改變浮力與重力的大小關(guān)系;同理，將空瓶子裝滿水，擰緊蓋子，瓶子將下沉。

師：大家現(xiàn)在按照自己的想法，用實(shí)踐驗(yàn)證自己的猜想與推理。

生：……（學(xué)生實(shí)踐驗(yàn)證）

設(shè)計意圖：物體的浮與沉現(xiàn)象，學(xué)生在生活中很少能直接接觸并體驗(yàn)，對之缺乏必要的感性認(rèn)識。因此，教學(xué)中再次給學(xué)生提供真實(shí)情境進(jìn)行實(shí)踐，通過實(shí)踐活動中對物體的再觸摸、現(xiàn)象的再觀察、問題的再浮現(xiàn)，以充分激發(fā)學(xué)生的潛力，使學(xué)生形成元問題，能深度思考其他問題。

學(xué)生首先通過對實(shí)踐現(xiàn)象的觀察、思考、歸類，形成對浮與沉的初步認(rèn)識。然后在教師追問中，對實(shí)踐中的現(xiàn)象進(jìn)行可逆轉(zhuǎn)換，結(jié)合阿基米德原理、力與運(yùn)動的關(guān)系，采用可行措施使下沉的物體上浮、上浮的物體下沉，將“物體上浮與下沉的理論本質(zhì)”納入自己固有的知識體系，從而完成對知識的建構(gòu)。

在學(xué)習(xí)新知、回顧舊知的過程中，通過元問題的激發(fā)與引領(lǐng)，學(xué)生進(jìn)一步質(zhì)疑問題、提取信息、尋找證據(jù)，然后教師再提出新的問題，走向深度的實(shí)踐探究，使學(xué)生通過再實(shí)踐、再認(rèn)識，升華認(rèn)識，從而形成科學(xué)思維等關(guān)鍵能力。

【教學(xué)片段2】

師：實(shí)踐中，我們看到向雞蛋所在的燒杯中加鹽并攪拌，雞蛋上浮。雞蛋靜止在液面上，這種狀態(tài)我們稱為漂浮。對于漂浮的物體，它所受到的浮力與重力應(yīng)該滿足什么條件？

生：它所受到的浮力與重力應(yīng)該相等，因?yàn)殡u蛋在液面上靜止，是一種平衡狀態(tài)，受到的浮力與重力是一對平衡力。

生：老師！能否使雞蛋既不靜止在液面上，也不下沉到容器底部呢？

師：你們組內(nèi)實(shí)踐一下，找出可行的方法。

生：……（有的學(xué)生倒掉剛才的鹽水，重新加鹽;有的學(xué)生在原有基礎(chǔ)上不斷加水，最終所有小組全部實(shí)現(xiàn)雞蛋靜止在液體中。）

師：對于這種靜止在液體中的物體，所處的狀態(tài)與漂浮相同嗎？能否找到其與漂浮物體相同或不同的特點(diǎn)？

生：……（小組成員不由自主地湊在一起主動研討起來）

生：這種狀態(tài)不是漂浮，因?yàn)槠〉奈矬w有部分露在液面外。

師：我們稱這種狀態(tài)為懸浮狀態(tài)，處于懸浮狀態(tài)的物體也是平衡狀態(tài)，請同學(xué)們回憶剛才使雞蛋懸浮的方法，針對懸浮的物體，提出一個值得進(jìn)一步探究的問題。

生：雞蛋的密度與鹽水的密度有什么關(guān)系？

師：很棒！請以小組為單位推導(dǎo)證明ρ雞蛋與ρ鹽水的數(shù)量關(guān)系。

學(xué)生合作探究，證明如下：

因?yàn)椋篎浮=G蛋

ρ鹽水V排g=ρ蛋V蛋g

由于雞蛋浸沒在鹽水中V排=V雞蛋

所以ρ鹽水=ρ雞蛋

師：在此結(jié)論的基礎(chǔ)上，請同學(xué)們回憶實(shí)踐過程并猜想：雞蛋上浮時，ρ鹽水與ρ雞蛋滿足什么關(guān)系？雞蛋下沉?xí)r，ρ鹽水與ρ雞蛋滿足什么關(guān)系？

生：……（小組代表展示各組通過自主研討后得出的猜想：ρ鹽水>ρ雞蛋時，雞蛋上浮，ρ鹽水<ρ雞蛋時，雞蛋下沉）

設(shè)計意圖：受元問題激發(fā)，實(shí)踐活動不斷走向深層次。在元問題的引領(lǐng)下，啟發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生在不斷實(shí)踐的基礎(chǔ)上，通過觀察、思考、分析、猜想和驗(yàn)證，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，再歸納推理總結(jié)，最后得出結(jié)論。每一次“實(shí)踐、認(rèn)識”的循環(huán)都使學(xué)生認(rèn)知能力得到了提升。

再次實(shí)踐時，學(xué)生提出了深入探究的問題，并積極開展合作學(xué)習(xí)，推證出“懸浮的雞蛋的密度等于雞蛋所在的鹽水的密度”這一結(jié)論。這一過程展示了認(rèn)識客觀規(guī)律的科學(xué)方法：實(shí)踐、認(rèn)識，再實(shí)踐、再認(rèn)識。實(shí)踐活動深入培養(yǎng)了學(xué)生的提問能力、推理能力，以及在實(shí)踐中收集證據(jù)，根據(jù)證據(jù)科學(xué)論證，運(yùn)用證據(jù)驗(yàn)證結(jié)論的意識。

3 ? 實(shí)踐活動回歸社會生活，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度

科學(xué)態(tài)度是學(xué)生關(guān)鍵能力的一個方面。將實(shí)踐活動與學(xué)生生活緊密聯(lián)系，能開闊學(xué)生思維，并啟發(fā)學(xué)生積極主動深入地思考不同的、有沖突的問題;能啟發(fā)學(xué)生對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行評價性、批判性思考，更加積極主動地接受經(jīng)證實(shí)的結(jié)論并重新考慮自己的認(rèn)識，從而內(nèi)化為尊重客觀規(guī)律的一種覺悟。

在“物體的浮與沉”教學(xué)設(shè)計中，教師可展示“壁掛空調(diào)要裝在房間的上部，暖氣片安裝在房間的下部”這樣一個生活中的客觀問題，引導(dǎo)學(xué)生考慮不同的、有沖突的現(xiàn)象，從而促使學(xué)生積極主動地重新思考自己對事物的原有認(rèn)識，樹立更加科學(xué)的世界觀及養(yǎng)成認(rèn)識世界的科學(xué)態(tài)度。

【教學(xué)片段】

師：為什么壁掛空調(diào)要裝在房間的上部，而暖氣片要安裝在房間的下部（展示空調(diào)安裝與暖氣片安裝圖片）？請同學(xué)們搜尋生活中的相關(guān)現(xiàn)象，證明自己的觀點(diǎn)或認(rèn)識。

生：我們吹的氣球在空中不能上升反而下降（學(xué)生吹氣球），因?yàn)榇等氲氖撬羝投趸細(xì)怏w等，其密度大于空氣密度。所以我猜測，因?yàn)槔淇諝獾拿芏纫笥跓峥諝獾拿芏?，冷空氣會下沉，而空調(diào)是一款主要用來制冷的設(shè)備，所以安裝在上部。

師：回答很棒！請查閱物質(zhì)密度表，對比二氧化碳?xì)怏w的密度和空氣密度的大小！

生：（查閱教材中密度表）

師：（用PPT展示幾種氣體的密度，如表2）請同學(xué)們現(xiàn)在通過實(shí)踐驗(yàn)證猜想。

生：利用圖3的裝置給氣球充入氦氣，然后放飛，觀察現(xiàn)象。（現(xiàn)象：體積相對較小的氣球下降，體積相對較大的氣球上升）

生：（驚訝，不知所措）

師：氦氣球有的上浮，有的下沉，這是為什么呢？

生：……（小組內(nèi)開始議論，有的對原結(jié)論開始懷疑，此時教師讓其充分討論）。

生：……（小組間討論聲音逐漸變大，學(xué)生更是疑慮）

……

生A：充入密度小于空氣密度的氣體，氣球未必上升。這是因?yàn)闅馇蛴凶灾?，在充入氦氣后，只有滿足所受的浮力大于氦氣與氣球的總重，氦氣球才能上升;根據(jù)阿基米德原理，當(dāng)氦氣球體積小時，氣球排開的空氣體積小，氣球所受的浮力小，且浮力小于氦氣及氣球的總重，所以下沉。（掌聲）

生B：這個體積可以準(zhǔn)確計算出來，當(dāng)氣球體積大于這個體積時，氦氣球上浮;小于這個體積時，氦氣球下沉。（該生到黑板展示自己的計算過程，如下。）

生C：如果把氣球與球內(nèi)的氦氣看作一個整體，上升的氦氣球整體密度應(yīng)小于空氣密度，而下降的氦氣球整體密度應(yīng)大于空氣密度;當(dāng)氦氣球整體密度等于空氣密度時，氦氣球就會懸浮在空氣中。（學(xué)生掌聲再起）

設(shè)計意圖：教師通過現(xiàn)場充氣球的實(shí)踐活動，展現(xiàn)給學(xué)生一個與原有認(rèn)知相矛盾的問題，使他們對剛學(xué)習(xí)的知識產(chǎn)生了質(zhì)疑，從而引發(fā)更深入的思考，“是開始的實(shí)踐結(jié)論不正確？還是老師現(xiàn)在的實(shí)踐活動有問題？”為了解決這個問題，學(xué)生在疑惑中開始了討論與研究。這種方式促使學(xué)生深度學(xué)習(xí)，運(yùn)用已經(jīng)理解和掌握的基本科學(xué)原理和方法解釋實(shí)踐中所出現(xiàn)的新問題，從而形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬕庾R、尊重事實(shí)和證據(jù)的實(shí)證意識及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度。同時進(jìn)一步驗(yàn)證了結(jié)論的正確，培養(yǎng)了學(xué)生多角度分析問題、批判性思考、獨(dú)立判斷、科學(xué)做出選擇和決定等思維能力，使學(xué)生形成了正確的科學(xué)態(tài)度。

4 ? 再入情境問題，創(chuàng)新實(shí)踐活動，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

創(chuàng)新能力是關(guān)鍵能力中的核心能力，是學(xué)生核心素養(yǎng)這座“寶塔”頂端的“明珠”。實(shí)踐活動是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的“沃土”。在本節(jié)教學(xué)中，學(xué)生通過“撈英雄之艦‘致遠(yuǎn)艦”（用螺母墊圈比作“致遠(yuǎn)艦”）的實(shí)踐活動，運(yùn)用所學(xué)理論提出創(chuàng)新性的方法，完成了自我創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

【教學(xué)片段】

師：如果我們將螺母墊圈比作“致遠(yuǎn)艦”，請使用桌面上的器材，設(shè)計打撈方案。

生：……（觀察桌面上的器材，開始以小組為單位進(jìn)行嘗試打撈。）

學(xué)生經(jīng)過挑選器材，嘗試了幾次后，最終使用兩種方案進(jìn)行打撈。方案一（見圖4）是將氣球（圖a中①）套住改造過的一次性輸液器（未使用過）端部的橡膠塞（圖a中②），再用③將橡膠塞固定在螺母墊圈（模擬致遠(yuǎn)艦）上（如圖b），一同沉入水中（如圖c），然后用注射器通過上端的進(jìn)氣孔注入氣體，使氣球膨脹，即可打撈起“致遠(yuǎn)艦”（如圖d）。

另一種方案（見圖5）是將改造過的一次性輸液器（圖e中①）穿過螺母墊圈并固定墊圈（如圖f），使①插入水中，抽動另一端的注射器，使圖e中②充滿水，連同螺母墊圈一同沉入水中（如圖g）。再緩慢推動注射器活塞，使②里面的水從①流出，減小整體重力，使墊圈上浮，從而打撈起“致遠(yuǎn)艦”。

設(shè)計意圖：這一實(shí)踐過程，使學(xué)生再次探究課堂開始時的情境問題，學(xué)生不畏失敗，多次嘗試，堅持探索，運(yùn)用已有知識積極尋求有效的問題解決辦法。既開發(fā)了學(xué)生運(yùn)用知識的創(chuàng)新能力，又落實(shí)了立德樹人的根本任務(wù)。

綜上所述，實(shí)踐活動在本節(jié)課是一個重要的教學(xué)載體，科學(xué)的實(shí)踐活動設(shè)計，充分展示了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性與合作性、思考的主動性與思辨性。在反復(fù)實(shí)踐、探究、質(zhì)疑、思辨的過程中，學(xué)生的求知欲、好奇心得到了呵護(hù)與激發(fā)，思維能力、認(rèn)知能力、創(chuàng)新能力得到了提升。學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維方法，在實(shí)踐中，通過搜集實(shí)證、科學(xué)推理、實(shí)事求是，逐步培養(yǎng)了科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與創(chuàng)新能力，最終形成關(guān)鍵能力。

【作者簡介】

祁鳳虎（1970～），男，漢族，江蘇徐州人，中學(xué)高級，本科。研究方向：課堂教學(xué)。