“發(fā)現(xiàn)+問題+項目”教學方法的應用*
——以“物體的質(zhì)量”為例

胡 波

(蘇州工業(yè)園區(qū)星海實驗初級中學 江蘇 蘇州 215000)

蘇科版八年級物理下冊第六章第1節(jié)“物體的質(zhì)量”中,教材通過信息快遞向?qū)W生提供了托盤天平使用說明,并輔以插圖來介紹使用托盤天平過程中常見的錯誤.學生了解托盤天平的結(jié)構(gòu)并掌握托盤天平的使用方法是本節(jié)課一個重要教學環(huán)節(jié).本節(jié)課教師創(chuàng)設(shè)真實情境,突出科學探究過程中的“關(guān)鍵幀”,以問題為導向,促使學生在解決問題的過程中逐步理解托盤天平測量物體質(zhì)量的原理及方法,下面談一談本節(jié)課的一些具體做法.

1 在發(fā)現(xiàn)中理解物理知識 形成物理觀念

教學片段1:教師出示生活中常見的一些物體,如玩具、生活學習物品、廚房里的鍋和鏟等實物,引導學生發(fā)現(xiàn)它們的異同點,PPT演示文稿呈現(xiàn)圖片,如圖1所示.

圖1 生活中常見的一些常見物品

師:老師手里拿的兩只小黃鴨玩具,你們知道它們是由什么材料做的嗎?

生:塑料.

師:這兩只小黃鴨哪一只所需的塑料多呢?

生:較大的小黃鴨所需的塑料更多.

師:(b)(c)兩幅圖中的兩個物體又有哪些相同點和不同點呢?

生甲:(b)圖中的湯匙和回形針都是鐵做的,但是湯匙所需的鐵更多.

生乙:(c)圖中的鍋和鏟都是銅做的,但是鍋所需的銅更多.

師:同學說到的塑料、鐵、銅都是組成物體的各種物質(zhì),通過剛才的活動我們可以發(fā)現(xiàn),生活中的物體都是由各種物質(zhì)組成的,同種物質(zhì)可以組成不同物體,同一物體也可以由不同物質(zhì)組成,物質(zhì)組成了豐富多彩的世界.物體所含的物質(zhì)有多有少,物理學中我們將物體所含物質(zhì)的多少叫做物體的質(zhì)量,通常用字母m來表示.

片段1的學習活動中,教師引導學生在發(fā)現(xiàn)中建立質(zhì)量的概念,理解物體、物質(zhì)、質(zhì)量等知識,并初步形成世界是由物質(zhì)組成的,是客觀存在的,物質(zhì)是多樣的、可觀測的等物質(zhì)觀念.

2 在真實的情境中體驗 發(fā)現(xiàn)解決問題的方法

教學片段2:如何比較兩個物體的質(zhì)量大小呢?

生甲:用兩只手分別拿著兩個物體,用手“掂量”進行比較.

師:給你一個乒乓球和金屬塊,你來試試?

生甲:金屬塊質(zhì)量大.

師:那么請你再來比較一下金屬塊和橡皮泥的質(zhì)量誰大(金屬塊和橡皮泥的質(zhì)量差異很小)?

生甲:判斷不出來了.

師:剛才的場景說明同學甲的方法對于質(zhì)量差異較大的兩個物體是可行的,但對于質(zhì)量差異較小的物體就不可行了,而且靠感覺來比較也不是非常準確,有沒有其他的辦法呢?

生乙:用一塊橡皮墊在鋼尺的中點,將兩個物體分別放在鋼尺的兩端.

師:用你的方法比較一下剛才的金屬塊和橡皮泥的質(zhì)量大小.

學生乙在操作過程中發(fā)現(xiàn)橡皮和鋼尺接觸的面積太大,進而換成較細的筆墊在鋼尺的中點處,順利地比較出金屬塊和橡皮泥的質(zhì)量大小關(guān)系.

師:約在公元前年5000年埃及就有了比較物體質(zhì)量的辦法,和同學乙的方法及其相似.人們找來一根細長的石條,在石條的中間和兩端分別鉆孔,然后穿上繩子,從中間懸掛起來.

PPT演示文稿呈現(xiàn)圖片,如圖2所示.

圖2 比較物體質(zhì)量

情境具有直觀生動呈現(xiàn)知識、展現(xiàn)知識在生活中實際應用場景的重要功能,通過創(chuàng)設(shè)具體的物理教學情境,教師能夠有效增強課堂的生活氣息,并營造出良好的課堂氛圍,從而有效調(diào)動學生展開創(chuàng)造性思考和實踐[1-5].片段2突出在真實問題情境中引導學生主動去探索,體現(xiàn)了物理學科是以實驗為基礎(chǔ)的學科,凸顯了物理課程的實踐性,學生在實驗探究中找到解決問題的初步方案.通過該片段學生了解人類古代科技對人類文明發(fā)展的促進作用,并能從物理學視角形成關(guān)于物質(zhì)是可觀測的認知.

3 在發(fā)現(xiàn)中進行方法的完善 提升科學思維

教學片段3:如何利用這樣的裝置比較兩個物體質(zhì)量的大小呢?

情境:教師用手握住橫桿在水平位置靜止,將金屬塊和橡皮泥(金屬塊的質(zhì)量略大于橡皮泥)分別放在左右兩端的托盤中.教師自制托盤天平的毛胚如圖3所示.

圖3 自制托盤天平

問題1:如果金屬塊質(zhì)量較大,老師松手后會看到什么現(xiàn)象?

猜想與驗證:教師演示,學生觀察到金屬塊一端(左端)果然下沉了,認同金屬塊的質(zhì)量較大.

情境:教師再次用手握住橫桿在水平位置靜止,請一個同學對調(diào)金屬塊和橡皮泥的位置.

問題2:如果老師松手后會看到什么現(xiàn)象?

猜想與驗證:學生根據(jù)剛才的結(jié)論猜想還是放金屬塊的一端下沉,放橡皮泥的一端上升.教師松手后,卻發(fā)現(xiàn)是橡皮泥一端(左端)下沉.

問題3:兩次矛盾的現(xiàn)象可能是什么原因?qū)е碌?

猜想與驗證:可能是我們使用該裝置時有不合理的地方.教師握住橫桿在水平位置靜止,兩邊不放物體,松手后讓學生觀察,結(jié)果還是左端下降.說明這樣使用裝置進行質(zhì)量的比較不合理,不合理處是橫桿兩端不放物體時,橫桿左端仍會下降.

問題4:如何處理就可以使剛才的方法更合理?

學生總結(jié):橫桿兩端不放物體時,橫桿應該能在水平位置靜止.

教師介紹:為了更準確地表述,我們把橫桿稱為“橫梁”,橫桿在水平位置靜止稱為“橫梁水平平衡”.

問題5:有什么辦法讓這樣的橫梁在水平位置平衡?

結(jié)合小時候玩過的蹺蹺板游戲(PPT演示文稿呈現(xiàn)蹺蹺板游戲場景),大家可以相互討論.

學生交流得出:在橫梁兩端安裝兩個螺絲,哪邊上升就把螺絲往哪邊調(diào),把高的一端壓下來.

教師總結(jié):這樣的兩個螺絲我們稱為“平衡螺母”,老師現(xiàn)在給這根橫梁兩端裝上平衡螺母,請一位同學將橫梁調(diào)節(jié)到水平平衡.

問題6:橫梁現(xiàn)在在水平位置平衡了嗎?為什么說橫梁水平平衡了?

學生答出橫梁水平平衡了,但說不出判斷依據(jù).

教師演示:在橫梁中點處貼一個和橫梁垂直的指針.

問題7:如何判斷橫梁水平平衡?

學生回答:指針和鐵架臺的豎桿重合就說明橫梁平衡了.

問題8:教師用手撥動橫梁,在橫梁擺動過程中如何判斷橫梁最終能否在水平位置平衡?

學生較難判斷出來……

教師在橫梁后方放置一個帶均勻刻度的紙板,引導學生觀察指針在紙板上中央刻度線左右擺動幅度,進而得知:這個紙板稱為分度盤,指針在分度盤中央刻度線左右擺幅相等就說明橫梁平衡了,分度盤其實就是一個參照物.

教師總結(jié):剛才我們不斷完善的過程其實就是托盤天平的演變過程,時至今日天平發(fā)展到今天已經(jīng)是比較精密的測量工具了.

托盤天平各部分和整體結(jié)構(gòu)PPT演示文稿呈現(xiàn)圖片如4所示.

圖4 托盤天平演變過程及整體結(jié)構(gòu)

問題是一切思維活動的起點,通過向?qū)W生提出問題,教師能夠有效調(diào)動學生展開思考和探究,為他們提供明確的學習方向,并真正將他們還原為物理學習的主體,提高其在課堂中的參與程度[2].片段3突出問題導向,在真實問題情境中完成托盤天平的毛坯打造,在學生完成項目式學習過程中,提高學生分析問題、解決問題的實踐本領(lǐng)和科學思維能力.學生通過觀察現(xiàn)象,在認知沖突中發(fā)現(xiàn)物理本質(zhì),不斷完善科學方法,從感性認知不斷走進物理分析,通過解決問題方案的設(shè)計和交流,培養(yǎng)學生合作交流的能力并促進學生科學思維的提升.

4 在實踐中激活物理知識 強化科學態(tài)度

教學片段4:如何利用托盤天平測量物體的質(zhì)量呢?

此環(huán)節(jié)設(shè)計著眼于學生的最近發(fā)展區(qū),讓學生充分去摸索嘗試如何使用托盤天平測量物體的質(zhì)量,有了之前托盤天平的“毛胚打造”過程,結(jié)合小組的協(xié)同學習,在大多數(shù)學生測出物體的質(zhì)量后,教師設(shè)置了以下幾個問題:

(1)你們怎么增減砝碼的?隨機無序還是從大到小?哪一種方法更合理?

(2)物體是隨機放在左盤或右盤的嗎?若放左盤怎么操作?若放右盤怎么操作?

教師組織學生進行討論總結(jié)得出:

第(1)個問題很快可以從效率角度達成共識,即增減砝碼時應該由大到小進行.

第(2)個問題學生出現(xiàn)兩種操作:1)物體放在左盤時,物體質(zhì)量等于右盤砝碼總質(zhì)量加上游碼示數(shù).2)物體放在右盤時,物體質(zhì)量等于左盤總質(zhì)量減去游碼示數(shù).

師:因為橫梁標尺的零刻度在最左邊,這和刻度尺一樣是為了方便人們讀數(shù);游碼往右移相當于往右盤里增加質(zhì)量,所以右盤里應該放砝碼.雖然兩種方法都可以得出物體的質(zhì)量,但從測量工具使用規(guī)范角度來說,我們還是采用第1)種方法.

教師演示:

(1)低熔點金屬的熔化凝固;

(2)橡皮泥形狀改變;

(3)同一物體地理位置發(fā)生變化.

學生討論物體質(zhì)量是否發(fā)生變化.

總結(jié):物體的形狀、物質(zhì)的狀態(tài)和地理位置發(fā)生變化時,質(zhì)量并不改變,所以質(zhì)量是物體的物理屬性.

過程性評價應圍繞核心素養(yǎng)的達成和學業(yè)質(zhì)量標準的具體要求,創(chuàng)設(shè)真實且有價值的問題情境,及時有效地反饋評價結(jié)果,充分發(fā)揮評價的診斷和激勵功能,促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展[3].片段4中,教師為學生搭建一個展示的平臺,展示學生的歸納總結(jié)、知識理解、任務(wù)達成、語言表達、個性特長等.這是非常精彩的環(huán)節(jié),心智的靈光閃現(xiàn),思想火花的碰撞,激發(fā)所有學生深思和歡笑,在實踐過程中激活物理知識,并體驗成功的喜悅,展現(xiàn)出課堂的生命力所在,發(fā)揮了學生的主體性,提高了學生的思維能力與思維品質(zhì).

5 教學反思與自我評價

本節(jié)課以問題為核心規(guī)劃學習內(nèi)容,讓學生圍繞問題尋求解決方案,不僅僅讓學生知道“是什么”,還讓學生知道“為什么”.在設(shè)計學生活動時,以學生為主體,以教師為主導,層層推進,引導學生構(gòu)建質(zhì)量的概念,并且在探究如何測量物體的質(zhì)量教學過程中,幫助學生從感性認識走向理性分析.教學過程基于布魯納提出的“發(fā)現(xiàn)教學法”,不是將學習的內(nèi)容直接提供給學生,而是向?qū)W生提供一種問題情境,讓學生積極思考,主動發(fā)現(xiàn)并掌握相應的原理和結(jié)論,注重提高學生核心素養(yǎng),滲透項目化教學思想,有助于促進學生將知識向能力轉(zhuǎn)化,將理論應用于實際.