注重學(xué)生自主探究 提高學(xué)生核心素養(yǎng)
——以“測量身邊物品的密度”教學(xué)為例

文∣楊紅

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》以提高學(xué)生物理核心素養(yǎng)為宗旨，讓學(xué)生在“知識(shí)與技能”“過程與方法”和“情感態(tài)度與價(jià)值觀”三方面得到發(fā)展，而物理科學(xué)探究是落實(shí)物理課程目標(biāo)，全面提高學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑，起著其他教學(xué)形式不可替代的作用。實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要方式之一，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，還能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的興趣與熱情，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，樹立正確的世界觀。在教學(xué)實(shí)踐中，部分教師把教學(xué)的重心放在知識(shí)目標(biāo)上，忽視了“過程與方法”和“情感態(tài)度與價(jià)值觀”目標(biāo)的達(dá)成，導(dǎo)致在教學(xué)中過于強(qiáng)調(diào)傳授知識(shí)、強(qiáng)記硬背、機(jī)械訓(xùn)練，忽略了對(duì)學(xué)生積極參與、主動(dòng)探究、勤于實(shí)踐的意識(shí)、習(xí)慣、思維和能力的培養(yǎng)。

本文以“測量身邊物品的密度”探究教學(xué)為例，讓學(xué)生在家中利用日常用品和相關(guān)工具，自己設(shè)計(jì)方案，測量身邊物品的密度，回到課堂再分享展示，交流總結(jié)，改進(jìn)完善探究方案，切實(shí)提升探究能力。這種方法不僅接近了物理學(xué)科與日常生活的距離，更增強(qiáng)了學(xué)生自主探究、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造性思維，提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣，培養(yǎng)解決問題意識(shí)

建構(gòu)主義認(rèn)為，最好的學(xué)習(xí)方法是讓學(xué)習(xí)者到真實(shí)環(huán)境中去感受、體驗(yàn)，而不是只聽別人的介紹和講解。物理學(xué)通過研究自然界中的物理現(xiàn)象，得出物理規(guī)律與物質(zhì)本質(zhì)，它是一門源于生活的自然科學(xué)，因此創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境也應(yīng)該貼近現(xiàn)實(shí)生活，讓學(xué)生從身邊熟悉的生活現(xiàn)象來探究并認(rèn)識(shí)物理規(guī)律，將課堂學(xué)到的物理知識(shí)及科學(xué)探究的方法應(yīng)用到實(shí)際生活中，這樣不僅能夠啟發(fā)學(xué)生的思考，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，更能培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣，提高其科學(xué)探究能力。

在教學(xué)中，教師可以創(chuàng)設(shè)接近學(xué)生生活的真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)生探究的興趣，適當(dāng)指導(dǎo)他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的方法，從而有效地激發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生開展自主探究實(shí)踐。例如，針對(duì)社會(huì)上某些不良商家出售一些不合格產(chǎn)品，普通消費(fèi)者難以憑肉眼辨識(shí)，教師可向?qū)W生提出：我們能否利用所學(xué)的 “密度”知識(shí)，做一名“打假英雄”，鑒別所買商品的真?zhèn)?？學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“密度是物質(zhì)的一種性質(zhì)，同種物質(zhì)的密度是相同的”；知道了生活中的物品也有一個(gè)合格標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的密度值，因此，測量物體的密度可以作為鑒別商品質(zhì)量的一個(gè)參考。在實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生已做過測量固體和液體密度的實(shí)驗(yàn)，這也為他們在家中自行測量日用物體的密度提供了原理和方法。不過，實(shí)驗(yàn)室測量密度用的是天平和量筒，家庭中很少有，筆者便建議學(xué)生可利用家用食品電子秤或彈簧秤測質(zhì)量，用有刻度的量杯等容器測體積，同時(shí)提醒學(xué)生，若以上設(shè)備家里都沒有，要自行尋找解決方法。

二、任務(wù)驅(qū)動(dòng)，自主探究，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究能力

科學(xué)探究提倡學(xué)生自主探究，學(xué)生自主完成物理探究活動(dòng)需要一定的時(shí)間，一方面物理課堂學(xué)習(xí)時(shí)間有限，另一方面學(xué)生在校期間進(jìn)行探究活動(dòng)難免對(duì)教師心存依賴，教師過多、過細(xì)的指導(dǎo)會(huì)削弱學(xué)生的探究。況且，科學(xué)探究要解決的本來就是生活中的問題，把測量身邊物品密度的探究實(shí)驗(yàn)放在周末，讓學(xué)生在家中自主完成也是恰如其分的。當(dāng)然，學(xué)生完全獨(dú)立地進(jìn)行自主探究肯定會(huì)遇到困難，甚至難以進(jìn)行下去，因此教師的適當(dāng)指導(dǎo)也是必要的。

為了方便學(xué)生找到共同的探究物品，筆者布置學(xué)生周末回家測量“醋、牛奶、食用鹽、大米”四種物品的密度，若有疑難問題，可先嘗試自行想辦法解決，實(shí)在無法解決的，再通過電話或網(wǎng)絡(luò)與教師聯(lián)系。在學(xué)生自主探究的過程中，他們想到了各種測量質(zhì)量、體積的辦法，同時(shí)也遇到了一些問題。例如，測量鹽的體積時(shí)，有學(xué)生提出，直接把鹽放入有水的量杯中，鹽會(huì)溶于水中，無法測出體積；有其他的學(xué)生則提議用保鮮膜包好再放入水中測量，也有學(xué)生認(rèn)為用了保鮮膜會(huì)使測量的體積偏大，鹽很細(xì)小，可以直接用帶刻度的量杯測量即可。測量大米的體積時(shí)，有學(xué)生提到，因?yàn)榇竺最w粒比較大，用量杯直接測大米的體積由于米粒之間有空隙，測量的體積會(huì)偏大；若放入水中測量，大米會(huì)吸水膨脹，測量的體積會(huì)偏大，不知如何解決。對(duì)于這一問題，筆者建議學(xué)生上網(wǎng)搜索解決辦法。學(xué)生搜索到一個(gè)辦法：將大米與空氣密封在一個(gè)注射器內(nèi)，利用注射器測出大米與注射器內(nèi)空氣的總體積，再測出注射器內(nèi)空氣的體積就可以得到大米的體積，但這要用到壓強(qiáng)的知識(shí)，而且家中也沒有注射器。有學(xué)生從中受到啟發(fā)：如果把大米放在塑料袋中密封，再用抽氣筒把袋中的空氣抽出來，就可以用“排水法”測大米的體積了。還有學(xué)生提出家里沒有量杯，筆者提醒他們，用排水法測固體的體積是由于固體放入量筒后，固體占據(jù)了水的空間，水會(huì)被排開使水面上升，排開水的體積就等于固體的體積?，F(xiàn)在沒有量筒量杯，不能直接把排開水的體積測出來，那就用電子秤測出排開水的質(zhì)量，再用質(zhì)量除以水的密度，得出排開水的體積，也等于放入固體的體積。得到教師的提示后，學(xué)生不但用電子秤間接測出了鹽和大米的體積，還測出了醋和牛奶的體積。大多數(shù)學(xué)生都順利完成了測量規(guī)定物品的密度，有些學(xué)生甚至還測量了其他物品的密度，如父母的戒指、不銹鋼勺、食用油、雞蛋等。

“測量生活用品密度”這樣的自主探究實(shí)踐活動(dòng)可以讓學(xué)生掌握測量密度的基本方法，創(chuàng)造性地學(xué)到測量密度的其他特殊方法，極大地培養(yǎng)他們通過自主探究、分析解決問題的興趣和能力，這些都是在課堂學(xué)習(xí)中無法實(shí)現(xiàn)的。

三、分享展示，交流總結(jié)，提升學(xué)生核心素養(yǎng)

科學(xué)探究的目的是發(fā)現(xiàn)客觀的科學(xué)規(guī)律，這不僅要求學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和論證，更要求學(xué)生對(duì)前面的探究做出評(píng)估。評(píng)估是指對(duì)探究的行為和所收集信息的科學(xué)性、可靠性能夠提出進(jìn)一步的思考，從而發(fā)現(xiàn)新問題、新現(xiàn)象、新方法，這對(duì)發(fā)展學(xué)生的批判性思維具有積極的意義，有利于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

在學(xué)生完成家中的科學(xué)探究后，教師利用課堂時(shí)間，讓大家互相展示分享探究成果，讓他們發(fā)現(xiàn)自己在探究過程中的不足，聽取別人的建議，學(xué)習(xí)他人的優(yōu)點(diǎn)，不斷改進(jìn)和完善自己的探究方案，切實(shí)提升學(xué)生的物理探究能力和核心素養(yǎng)。

在課堂展示中，學(xué)生紛紛利用自制的電子課件向大家展示自己在家探究測量日常物品密度的實(shí)驗(yàn)思路、過程、方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。有學(xué)生測出的物品密度比標(biāo)準(zhǔn)值偏大或偏小，教師引導(dǎo)其他同學(xué)對(duì)其實(shí)驗(yàn)過程、方法進(jìn)行分析探討，尋找原因。例如，有學(xué)生測出某品牌的純牛奶的密度是1.021 g/cm3，而網(wǎng)上查到的純牛奶的密度是1.1～1.2 g/cm3，該學(xué)生詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)過程后，有學(xué)生提出“用電子秤測水的質(zhì)量之后，又用同一個(gè)杯子裝牛奶，可能會(huì)稀釋牛奶”；又有學(xué)生則認(rèn)為“微量的水即使有影響，但影響不大，可能是杯子所裝水和牛奶的體積不同造成的”；還有學(xué)生認(rèn)為“可能是牛奶包裝打開后當(dāng)時(shí)的溫度、氣壓影響了它的密度”……在大家各抒己見的討論中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生原因積極交流，思維方法和實(shí)踐能力得到了切實(shí)提高。

通過自主探究，大家不但學(xué)到了解決問題的方法，還舉一反三地歸納總結(jié)了測量液體固體體積的特殊實(shí)驗(yàn)方法，這也是近幾年來中考的熱點(diǎn)。例如，用墜沉法(如圖1)和按壓法(如圖2)測蠟燭、木塊的體積；用溢水法(如圖3)和補(bǔ)水法(如圖4)測不能放入量杯的固體的體積；用等體積法測液體的體積(如圖5)。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

關(guān)于密度的知識(shí)點(diǎn)，《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來建立密度的概念，這屬于認(rèn)知目標(biāo)的理解水平；要求學(xué)生能通過實(shí)驗(yàn)測量固體和液體的密度，這是實(shí)驗(yàn)技能方面的要求，屬于獨(dú)立操作水平；要求學(xué)生能將所學(xué)的密度知識(shí)與生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題緊密聯(lián)系起來，并會(huì)用密度的知識(shí)解決一些簡單的問題，如用密度知識(shí)鑒別物質(zhì)等。本文中通過“測量身邊物品的密度”的探究教學(xué)，不僅提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治?、解決問題的能力，達(dá)成了“過程與方法”的課程目標(biāo)，還在探究的過程中激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，體驗(yàn)了成功的快樂，培養(yǎng)了實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，使他們從課堂走向生活，從生活走向物理，體現(xiàn)了“情感、態(tài)度、價(jià)值觀”的課程目標(biāo)。這也對(duì)學(xué)生建立物理概念，學(xué)習(xí)物理規(guī)律，以及后面將要學(xué)到的重力、壓強(qiáng)、浮力等知識(shí)打下良好的基礎(chǔ)，為培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)，促進(jìn)他們終生學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

綜上，在物理教學(xué)中，教師可以通過創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決問題意識(shí)；通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生自主探究，增強(qiáng)學(xué)生分析問題、解決問題和動(dòng)手實(shí)踐的能力。學(xué)生在課堂上分享探究過程，展示實(shí)驗(yàn)成果，互相交流體驗(yàn)，教師評(píng)估總結(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，提高思維能力和實(shí)踐水平，全面提升學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。