基于傳統(tǒng)文化的探究式教學(xué)設(shè)計(jì)研究*
——以粵滬版“研究物體的浮沉條件”教學(xué)設(shè)計(jì)為例

付艷平

(深圳市海灣中學(xué) 廣東 深圳 518000)

2017年中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于實(shí)施中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化傳承發(fā)展工程的意見》，其中指出圍繞立德樹人根本任務(wù)，把中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化全方位融入文化知識教育，構(gòu)建中華文化課程和教材體系[1].基于核心素養(yǎng)的新課標(biāo)新課程倡導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行基于體驗(yàn)、實(shí)踐、合作與交流的探究式學(xué)習(xí)．下面以粵滬版“研究物體的浮沉條件”教學(xué)設(shè)計(jì)為例，探討基于傳統(tǒng)文化的探究式教學(xué)設(shè)計(jì)方案，為把中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化融入初中物理學(xué)科教育提供參考．

1 教材分析

本節(jié)內(nèi)容包括兩個(gè)重要方面：一是物體的浮沉條件是什么；二是物體的浮沉條件在技術(shù)上的應(yīng)用．這節(jié)課是在前面學(xué)習(xí)了浮力概念及阿基米德原理的基礎(chǔ)上展開的，并與前面的內(nèi)容構(gòu)成了完整的浮力知識體系，本節(jié)知識將浮力、重力、力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、密度等知識緊密聯(lián)系起來，是力學(xué)知識的綜合運(yùn)用，難度較大．另外，物體的浮沉條件能解釋生活中的很多現(xiàn)象，在我國古代就已經(jīng)有著廣泛的應(yīng)用．

2 學(xué)情分析

2.1 學(xué)生認(rèn)知基礎(chǔ)

學(xué)生已經(jīng)有了一定的力學(xué)基礎(chǔ)：物體受同一直線上方向相反的二力作用、平衡狀態(tài)與非平衡狀態(tài)、浮力、阿基米德原理等．

2.2 學(xué)生學(xué)習(xí)特征

根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段理論，初二學(xué)生雖處于“形式運(yùn)算”為主的階段，但水平較低，可對周圍事物有強(qiáng)烈的好奇心，急于表現(xiàn)，樂于探究，再加上一學(xué)期多學(xué)習(xí)物理的經(jīng)歷，已初步具備分析問題、解決問題的能力，在好奇問題面前會積極運(yùn)用已有經(jīng)驗(yàn)或認(rèn)知做出解釋．

3 教學(xué)目標(biāo)

基于課標(biāo)、教材和學(xué)情分析，確定本節(jié)課的學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)如下.

物理觀念:

(1)能根據(jù)二力平衡條件和力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系描述物體的浮沉條件,初步形成平衡觀念；

(2)能通過改變物體所受的重力或浮力的大小，使物體在液體或氣體中處于不同的浮沉狀態(tài)，并把其應(yīng)用到生產(chǎn)、生活中．

科學(xué)思維:

(1)根據(jù)二力平衡條件和力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系推理論證物體的浮沉條件；

(2)通過實(shí)驗(yàn)事實(shí)和生活實(shí)例，分析歸納改變物體浮沉狀態(tài)的方法；

(3)根據(jù)物體的浮沉條件，分析論證物體的浮沉狀態(tài)，并構(gòu)建物體浮沉狀態(tài)的認(rèn)知模型．

科學(xué)探究:

通過實(shí)驗(yàn)：鹽水浮雞蛋、橡皮泥船、自制潛水艇模型、自制孔明燈、自制密度計(jì)、自制打撈鐵牛的模型等，探究物體在浮沉方面的工作原理，了解改變物體浮沉狀態(tài)的方法，增強(qiáng)實(shí)踐體驗(yàn)．

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:

(1)通過對輪船、潛水艇、氣球、飛艇的浮沉原理的學(xué)習(xí)，體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)、社會的緊密聯(lián)系；

(2)通過鄭和下西洋時(shí)使用了當(dāng)時(shí)世界上最大的木船、孔明燈、舟浮牛出等優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，感懷中華民族對人類進(jìn)步與發(fā)展的貢獻(xiàn)，增強(qiáng)民族自豪感和自信心．

4 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

基于教學(xué)目標(biāo)、學(xué)情確定本節(jié)課的重點(diǎn)難點(diǎn)為：

教學(xué)重點(diǎn)：能根據(jù)二力平衡條件和力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系推理論證物體的浮沉條件，并弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，運(yùn)用物體的浮沉條件解釋生產(chǎn)、生活中的一些現(xiàn)象，形成平衡的思想．

教學(xué)難點(diǎn)：應(yīng)用受力分析、力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系以及與浮力知識結(jié)合起來分析物體的浮沉問題，并構(gòu)建物體浮沉狀態(tài)的認(rèn)知模型．

5 設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課基于優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，采用學(xué)習(xí)共同體的合作探究式學(xué)習(xí)．在教學(xué)設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)增強(qiáng)文化自信、創(chuàng)設(shè)問題情境、滲透科學(xué)方法、注重實(shí)踐應(yīng)用、培養(yǎng)創(chuàng)新能力這5個(gè)理念．首先讓學(xué)生思考在不能利用現(xiàn)代化機(jī)械、只有木舟的情況下打撈幾萬斤的鐵牛，接著教師介紹早在900多年前，我國宋朝的懷丙和尚利用船的浮力打撈起幾萬斤的鐵牛的事實(shí)，讓學(xué)生贊嘆我國古代人民的智慧，增強(qiáng)文化自信心．然后布置“設(shè)計(jì)一個(gè)簡單打撈裝置”的任務(wù)引入課題．之后按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由淺入深地進(jìn)行學(xué)習(xí)，主要有4個(gè)環(huán)節(jié)．第一個(gè)環(huán)節(jié)：認(rèn)識浮沉現(xiàn)象；第二個(gè)環(huán)節(jié)：研究物體的浮沉條件；第三個(gè)環(huán)節(jié)：運(yùn)用物體的浮沉條件解釋生產(chǎn)、生活中的一些現(xiàn)象；第四個(gè)環(huán)節(jié)：探究改變物體浮沉狀態(tài)的方法，了解浮力知識在生產(chǎn)技術(shù)上的應(yīng)用，尤其我國古代對浮力的利用，讓學(xué)生自主探究我國古代文化如獨(dú)木舟和浮橋的發(fā)明、鄭和下西洋、曹沖稱象、打撈鐵牛等．不僅能讓學(xué)生體會人類利用浮力的漫長歷程，更能使學(xué)生感懷中華民族對人類進(jìn)步和發(fā)展的貢獻(xiàn)，增強(qiáng)民族自豪感和文化自信心．

6 教學(xué)資源

實(shí)驗(yàn)器材：水槽(用大飲料瓶制作有一定高度的透明的水槽)，橡皮泥，塑料吸管，鐵塊，兩個(gè)氣球(一個(gè)吹好氣的氣球，一個(gè)裝滿水的氣球)，塑料注射器，雞蛋，小瓶子(每組的小瓶子里面裝的水不同)，細(xì)線，食鹽，孔明燈，塑料小桶，塑料袋等物品． 課件，多媒體設(shè)備，學(xué)案．

7 教學(xué)流程圖

教學(xué)流程圖如圖1所示.

圖1 “研究物體的浮沉條件”教學(xué)流程圖

8 教學(xué)過程

8.1 創(chuàng)設(shè)情境 引入新課

教師提問：現(xiàn)在有一個(gè)幾萬斤的鐵牛落入水中，沒有現(xiàn)代化機(jī)械，只有木舟，你能設(shè)計(jì)一個(gè)打撈鐵牛的方案嗎？

學(xué)生活動(dòng)：思考、交流、評價(jià).

教師活動(dòng)：早在900多年前，我國宋朝的懷丙和尚就利用船的浮力打撈起幾萬斤的鐵牛[2]，如圖2所示．

圖2 打撈鐵牛圖

學(xué)生活動(dòng)：贊嘆我國古代人民的智慧，思考、交流，“這是什么原理呢？”

教師活動(dòng)：大家學(xué)習(xí)了本節(jié)內(nèi)容，依據(jù)我國古代打撈鐵牛的原理設(shè)計(jì)一個(gè)打撈裝置．

設(shè)計(jì)意圖：用中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化創(chuàng)設(shè)問題情境，不僅激發(fā)學(xué)生好奇心，點(diǎn)燃學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，更增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和文化自信心．

8.2 自主探究 合作學(xué)習(xí)

8.2.1 活動(dòng)一：探究物體的浮沉條件

(1)學(xué)生自主探究，了解物體的浮沉現(xiàn)象

教師提問：你知道桌面上的物品在水中的浮沉情況嗎？器材有水槽(用大飲料瓶制作有一定高度的透明的水槽)、橡皮泥、塑料吸管、鐵塊、兩個(gè)氣球(一個(gè)吹好氣的氣球，一個(gè)裝滿水的氣球)、塑料注射器、雞蛋、小瓶子(每組的小瓶子里面裝的水不同)等．

學(xué)生活動(dòng)：自主探究(猜想、尋找證據(jù)實(shí)驗(yàn)、解釋、交流、評價(jià))物體在水中的沉浮情況．分析得出物體在液體中的4種狀態(tài)(上浮、漂浮、懸浮、下沉)．

學(xué)生提問：物體在水中為什么有的上浮，有的下沉，有的漂浮、懸浮呢？

設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生的生活體驗(yàn)和親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感性認(rèn)識浮沉現(xiàn)象，并對物體在液體中的浮沉原因產(chǎn)生濃厚興趣．從而提出問題，引入下一環(huán)節(jié)研究物體的浮沉條件．

(2)學(xué)生分析受力情況，推理論證浮沉條件

學(xué)生活動(dòng)：基于學(xué)習(xí)共同體對4種狀態(tài)進(jìn)行受力分析，根據(jù)二力平衡和力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系推理得出物體的浮沉條件，并全班交流．

教師活動(dòng)：適時(shí)啟發(fā)引導(dǎo)，教師可引導(dǎo)學(xué)生，“物體上浮、下沉是運(yùn)動(dòng)過程，物體受非平衡力作用．”對學(xué)生進(jìn)行思想點(diǎn)撥，物體上浮和下沉是由于物體的浮力和重力相互作用的結(jié)果，如圖3所示，從不平衡到新平衡．

圖3 研究物體浮沉條件的受力分析圖

非平衡狀態(tài)：

1)上浮F浮>G物；

2)下沉F浮

平衡狀態(tài)(F合=0)：

1)懸浮F浮=G物；

3)沉底F浮″=G物(新平衡).

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生推理論證的科學(xué)思維，初步形成學(xué)生的平衡思想．

教師提問：把相同體積的實(shí)心物體“泡沫”和“鐵塊”浸沒在水中，松手后，會有什么現(xiàn)象?是怎樣判斷的？

學(xué)生活動(dòng)：練習(xí)鞏固浮沉條件的知識，提升浮沉條件的應(yīng)用能力．

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行推理論證，提升學(xué)生的科學(xué)思維，并從此題引出下一環(huán)節(jié)，分解難點(diǎn)．

(3)科學(xué)推理：物體的密度與浮沉的關(guān)系

教師活動(dòng)：依據(jù)上題，引導(dǎo)學(xué)生對浸沒在液體中的實(shí)心物體的浮沉作出判斷．

學(xué)生活動(dòng)：基于學(xué)習(xí)共同體根據(jù)物體密度與液體密度間的關(guān)系，對浸沒在液體中的實(shí)心物體的浮沉作出判斷．得到如下結(jié)論：

1)當(dāng)ρ物>ρ液時(shí)，物體下沉；

2)當(dāng)ρ物<ρ液時(shí)，物體上浮直至漂浮在液面上；

3)當(dāng)ρ物=ρ液時(shí)，物體懸?。?/p>

設(shè)計(jì)意圖:引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象中抽象歸納物理問題的本質(zhì)，并增強(qiáng)科學(xué)推理思維．

(4)學(xué)以致用，能力訓(xùn)練

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生以學(xué)習(xí)共同體為單位列舉生活中的一些現(xiàn)象，并用物體浮沉原理解釋．如把花生油倒入水中，油漂在水上；把湯圓投入鍋里先下沉，后煮熟又在水面上漂浮；威士忌酒的調(diào)制．

教師活動(dòng)：展示海上油污染圖片，滲透環(huán)保理念．

設(shè)計(jì)意圖：在解釋生活實(shí)例中形成學(xué)生的物理觀念，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識．

8.2.2 活動(dòng)二：探究浮沉條件在技術(shù)上的應(yīng)用

(1)合作探究：探究改變物體浮沉條件的辦法

教師提問：你能使“活動(dòng)一”中的“上浮物體”下沉，“下沉的物體”上浮嗎？并把實(shí)驗(yàn)過程和原理填寫到表1里進(jìn)行交流展示．

表1 探究浮沉條件的實(shí)驗(yàn)過程和原理

學(xué)生活動(dòng)：利用實(shí)驗(yàn)器材自主合作探究，深刻領(lǐng)悟鐵制的輪船、密度計(jì)、潛水艇、浮筒打撈法、鹽水選種等的原理和浮沉條件在技術(shù)上的應(yīng)用．并建立對應(yīng)的認(rèn)知模型：如在塑料吸管下面粘橡皮泥是密度計(jì)的模型；把鐵塊和氣球綁在一起，使鐵塊浮起來，和浮筒打撈法的原理異曲同工；把橡皮泥改變形狀浮在水面，是輪船的原理；把上浮的小瓶子變成下沉，把下沉的小瓶子變成上浮，是潛水挺的原理(此處可播放潛水艇工作的視頻加深印象，引起震撼)；給水里加食鹽，使雞蛋浮起來，是通過改變液體密度改變浮力的方法，配制一定濃度的溶液可用于選種、選蛋等．

教師活動(dòng)：進(jìn)行方法點(diǎn)撥和思想引領(lǐng)．讓學(xué)生明白利用浮力的關(guān)鍵是調(diào)節(jié)重力和浮力的關(guān)系．

1)若保持浮力不變，可改變自身的重力，實(shí)現(xiàn)沉浮(如浸沒水中的潛水艇).

2)若保持重力不變，可改變浮力來實(shí)現(xiàn)沉浮(改變物體排開液體或氣體的體積，或改變液體的密度)(如輪船、魚泡等)．

同時(shí)讓學(xué)生認(rèn)識到浮力的利用，就是打破舊平衡，建立新平衡的過程．

設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)習(xí)共同體自主探究，讓學(xué)生在交流展示中享受探究的收獲，享受交流的快樂，這不僅是課堂教學(xué)的收獲，更是學(xué)生自主成長的收獲．課堂上能讓學(xué)生人人參與，課堂的教學(xué)才有意義，才有活力．加上教師的總結(jié)點(diǎn)撥，非常有利于學(xué)生形成平衡的思想、提升科學(xué)思維，尤其發(fā)散、創(chuàng)新思維，科學(xué)探究能力也不斷增強(qiáng)，全面落實(shí)學(xué)生的核心素養(yǎng)目標(biāo)．

(2)實(shí)踐應(yīng)用：學(xué)習(xí)、交流浮沉條件在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用

學(xué)生活動(dòng)：自學(xué)交流氣象探測氣球、熱氣球等．

設(shè)計(jì)意圖：繼續(xù)加強(qiáng)學(xué)生自學(xué)習(xí)慣的培養(yǎng)，并強(qiáng)化自學(xué)方法，提升其自學(xué)能力．

教師活動(dòng)：展示孔明燈，讓學(xué)生列舉我國古代對浮力的應(yīng)用，并說出其中的原理．

學(xué)生活動(dòng):查閱資料、交流討論、列舉我國古代對浮力的應(yīng)用．如獨(dú)木舟和浮橋的發(fā)明、鄭和下西洋、曹沖稱象、舟浮牛出等[3]．并以學(xué)習(xí)共同體為單位講解其中的奧妙．

教師活動(dòng)：請學(xué)生講孔明燈和舟浮牛出的故事，并組織學(xué)生設(shè)計(jì)孔明燈、打撈裝置．

學(xué)生活動(dòng)：利用桌面器材設(shè)計(jì)孔明燈和打撈裝置．并當(dāng)場放飛孔明燈．

設(shè)計(jì)意圖：生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)情景不僅將課堂教學(xué)推向高潮，更能引起學(xué)生的感觸．讓學(xué)生舉例我國古代對浮力的應(yīng)用，不僅能讓學(xué)生體會人類利用浮力的漫長歷程，更能使學(xué)生感懷中華民族對人類進(jìn)步和發(fā)展的貢獻(xiàn)，增強(qiáng)民族自豪感和自信心．

8.3 歸納總結(jié) 課時(shí)測評

教師活動(dòng)：讓學(xué)生閉上眼睛想想今天學(xué)習(xí)的內(nèi)容和給他們印象最深刻的地方，尤其是思維方法，寫在學(xué)案上．

學(xué)生活動(dòng)：完成學(xué)案的課堂小結(jié)．

教師提問：關(guān)于這節(jié)課，你還有什么疑惑？

學(xué)生活動(dòng)：以學(xué)習(xí)共同體為單位交流自己的疑惑并解答，完善課堂小結(jié)，然后獨(dú)立完成測評題目，再以學(xué)習(xí)共同體為單位學(xué)會錯(cuò)題，并請同學(xué)把錯(cuò)誤多的題目進(jìn)行全班交流，建構(gòu)認(rèn)知模型．

8.4 動(dòng)手動(dòng)腦 實(shí)踐作業(yè)

自制一個(gè)潛水艇模型．

9 教學(xué)反思

本節(jié)課在教學(xué)中充分體現(xiàn)了增強(qiáng)文化自信、創(chuàng)設(shè)問題情境、滲透科學(xué)方法、注重實(shí)踐應(yīng)用、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的新課程新理念．首先通過中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，親身體驗(yàn)探究過程，真正做到讓學(xué)生“活”和“動(dòng)”起來，同時(shí)在教學(xué)中結(jié)合了多媒體動(dòng)態(tài)課件，使思維可視化，對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行引導(dǎo)，以降低難度．另外在教學(xué)過程中，還注意讓學(xué)生弄清物理知識的來龍去脈，發(fā)掘?qū)W生學(xué)習(xí)物理的潛能，重視科學(xué)思想和科學(xué)方法的教育．這樣不僅提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，又能提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、解決、分析問題的能力，同時(shí)極大地提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力．由于物體的沉浮與人們的日常生活、生產(chǎn)技術(shù)有著密切的聯(lián)系，本節(jié)課從古代打撈幾萬斤的鐵牛的現(xiàn)實(shí)場景走進(jìn)物理學(xué)習(xí)，又從物理學(xué)習(xí)走向社會應(yīng)用，尤其我國古代人民對浮力的應(yīng)用，這不僅體現(xiàn)了物理與生活、社會的密切聯(lián)系，讓學(xué)生感悟意識到物理知識的價(jià)值，還能增強(qiáng)文化自信心，激發(fā)愛國主義情感．

10 結(jié)束語

初中物理教學(xué)應(yīng)緊緊圍繞立德樹人根本任務(wù)，把中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化全方位融入文化知識教育．這種基于優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，采用學(xué)習(xí)共同體的合作探究式學(xué)習(xí)，充分落實(shí)了學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，增強(qiáng)了學(xué)生的文化自信心和民族自豪感．這種基于傳統(tǒng)文化的探究式教學(xué)設(shè)計(jì)方案，為把中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化融入初中物理學(xué)科教育提供了參考，也為后續(xù)構(gòu)建中華文化課程和教材體系打下了基礎(chǔ)、推廣了思路．