基于學(xué)生自我診斷的自成長型的綜合實踐活動的開展
——以蘇科版“制作簡易的密度計”為例

◎ 崔 煜

綜合實踐活動的有效開展可以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),在活動過程中可以鍛煉學(xué)生主動地發(fā)現(xiàn)問題,并對所學(xué)知識進行查缺補漏及自我診斷,促進學(xué)生的自我成長。下文以“制作簡易的密度計”為例對此進行闡述。

一、活動的背景——以實踐為基礎(chǔ),重視學(xué)生體驗

綜合實踐活動與傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容片面強調(diào)學(xué)生的個體發(fā)展和知識獲取有所不同,初中物理綜合實踐活動具有一定的綜合性和開放性。[1]浮與沉的知識難度較大,而本節(jié)綜合實踐活動著重引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)浮力的知識加以應(yīng)用,提高利用知識解決實際問題的能力。

學(xué)生學(xué)到浮與沉的知識點時,會覺得難度突然加大,雖然知曉浮沉條件,但是不能靈活運用。一些學(xué)生遇到難題會有欲望去解決問題并獲得一定的自我滿足感,但還有一些學(xué)生會出現(xiàn)畏難情緒,從而消極對待物理的學(xué)習(xí)。在物理課程中,教師可以多加開發(fā)以實踐活動為載體的學(xué)習(xí)內(nèi)容,重視學(xué)生的體驗過程。

二、活動的過程——經(jīng)歷探究過程,促進學(xué)生自成長

制作密度計,需讓學(xué)生從根本上搞清原理、標出刻度線并會分析刻度線的特點,學(xué)生要將一根吸管變身為一個密度計,實踐過程主要包含以下三方面:

1.讓吸管豎直漂浮在液面上

(1)初步了解密度計:教師演示實驗室常用的密度計,并用它測量酒精溶液的密度,引導(dǎo)學(xué)生了解實驗室常用的密度計是漂浮條件的一個應(yīng)用。學(xué)生通過觀察了解密度計的原理是漂浮條件F浮=G物。

(2)讓吸管豎直漂浮:教師提前將吸管底部封口,底部朝下放入液體中,吸管傾倒。教師提問:“如何使吸管豎直漂浮在液面上?”學(xué)生知道往吸管里增加配重可以達到目的,并動手改造吸管,向其中加螺母,使其豎直漂浮。

在這個活動中,教師先讓學(xué)生觀察實驗室的密度計,初步了解密度計的構(gòu)造,自我診斷漂浮條件的相關(guān)知識的掌握情況,為后面自制密度計鋪墊。要想將吸管改造成密度計,首先就要讓吸管豎直漂浮在液面上,大部分學(xué)生都能想到向吸管中加配重。由于經(jīng)歷了剛才的觀察和分析,學(xué)生的積極性被調(diào)動起來了。

2.用豎直漂浮的吸管比較兩種液體密度的大小

將吸管放于兩杯液體中,其中一杯是清水,另一杯是酒精,學(xué)生觀察到同一吸管浸入兩液體的深度不同。教師提問:“哪個液體密度大? 說出你的依據(jù)?！睂W(xué)生A 認為浸入深度越深,浮力越大。學(xué)生B 反駁,雖然浸入深度越大,排開液體體積越大,但是兩液體的密度不同,所以浮力大小不能這樣判斷。學(xué)生B 則推出不管吸管在哪種液體中都是漂浮狀態(tài),所以浮力等于重力,重力大小不變,所以浮力大小不變,再根據(jù)阿基米德原理,推出排開液體體積越大,液體密度越小。

這部分內(nèi)容是學(xué)生的易錯點,關(guān)鍵原因就是不會選擇判斷浮力大小的方法。在本節(jié)課中,就是要利用自制密度計的活動促進學(xué)生對浮力尤其是漂浮條件這個知識點進行自我診斷。學(xué)生A在液體密度不知的情況下,認為排開液體體積越大,浮力越大,這是學(xué)生經(jīng)常犯的錯誤。在這節(jié)課上學(xué)生在活動中暴露出問題,并對原有的知識進行了自我診斷。先從定性的角度分析出在浮力大小不變的情況下,排開液體體積越大,液體密度越小,這也是在為下一環(huán)節(jié)推導(dǎo)出浸入液體中的深度與液體密度的定量關(guān)系打基礎(chǔ)。

3.標出密度計的刻度線

教師將吸管放入水中,并提問:“如何在吸管上標出密度為1g/cm3刻度線?”學(xué)生發(fā)現(xiàn)若將吸管放在水中標刻度線很不方便,學(xué)生則想到先測出吸管浸入水中的深度H,再拿出來標。接著教師通過以下三個問題追問:“如何在吸管上標出0.9g/cm3刻度線?你覺得0.9g/cm3刻度線在1g/cm3刻度線的上面還是下面? 具體在1g/cm3刻度線上面多遠處?”經(jīng)過第二環(huán)節(jié)的鋪墊學(xué)生知道0.9g/cm3刻度線在1g/cm3刻度線的上面,此時教師再引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo):F浮液=F浮水、P液V排液g=P水V排水g、P液Sh=P水SH、h=,教師先演示計算0.9g/cm3刻度線所對應(yīng)的深度,再指導(dǎo)學(xué)生算出密度計0.8g/cm3、1.1g/cm3、1.2g/cm3刻度線的深度。

如何讓學(xué)生自己推導(dǎo)出吸管豎直漂浮時浸入液體的深度和液體密度的定量關(guān)系是本節(jié)課的重點和難點,經(jīng)過前面的鋪墊,學(xué)生已經(jīng)初步了解了在浮力大小不變的情況下,排開液體體積和液體密度之間的定性關(guān)系,為本環(huán)節(jié)突破重難點進行了很好的鋪墊。教師的問題層層遞進,先問學(xué)生0.9g/cm3刻度線在哪,然后問學(xué)生0.9g/cm3刻度線的具體位置,學(xué)生帶著問題層層攻克,降低了學(xué)習(xí)難度,促進了學(xué)生對浮力的深層次思考。學(xué)生第一次遇到復(fù)雜公式的推導(dǎo),本次推導(dǎo)過程還需利用相關(guān)的數(shù)學(xué)知識,這也是一大難點,但是推導(dǎo)的過程是學(xué)生們經(jīng)過不斷地討論和修正自己得出的,對他們的邏輯推理能力有了很好的鍛煉,促進了學(xué)生的自成長。

4.展示成果

選兩組同學(xué)上臺用自制密度計來測量可樂的密度,并與用實驗室的標準密度計測出的數(shù)值做比較,引導(dǎo)學(xué)生討論自己所制作的密度計刻度線的特點。最后提出問題:“如何使得密度計的刻度線間距更大,以使得測量結(jié)果更精確?[2]”

引導(dǎo)學(xué)生交流的問題緊扣了考點又緊緊貼近生活,問題源自學(xué)生的實踐過程,解決于學(xué)生的自我體驗,而不是教師的生搬硬套。

三、活動的評價——提升思維深度,發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)

1.在活動中提高興趣

物理課程首先要提供學(xué)生感興趣的材料,讓學(xué)生參與自己喜愛的活動,其次才能談科學(xué)思想和科學(xué)方法的學(xué)習(xí)。本節(jié)課將知識的學(xué)習(xí)和能力的鍛煉與學(xué)生的體驗充分結(jié)合,制作出來的密度計還可以用來測生活中的液體密度,貼近生活,學(xué)生樂于探究。

2.在自主學(xué)習(xí)中提升思維深度

自制密度計的知識對于現(xiàn)階段的學(xué)生來說并不簡單,他們第一次遇到復(fù)雜公式的推導(dǎo)及煩瑣的數(shù)據(jù)處理,但在彼此的合作和幫助下,他們能夠突破重重難關(guān),這在一定程度上提升了思維深度,提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

3.在綜合實踐中改進學(xué)習(xí)方法

初中物理重視學(xué)生用科學(xué)、做科學(xué),而不僅限于聽科學(xué)、讀科學(xué)。改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式,培養(yǎng)學(xué)生主體意識,獲得更多的綜合實踐活動的鍛煉機會,對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)有很大的幫助。綜合實踐活動就是要“綜合”所學(xué)知識并應(yīng)用于“實踐”中,在本次活動中學(xué)生利用所學(xué)知識進行實驗,在實驗的過程中又對所學(xué)知識進行診斷和重建,促進學(xué)生的全面成長。