喻彬彬

摘 要：以“密度”為教學(xué)內(nèi)容，展示了教學(xué)設(shè)計要注重給學(xué)生構(gòu)建“實踐體驗”和“合作交流”的學(xué)習(xí)環(huán)境，既要注重物理知識的傳授和實驗技能的訓(xùn)練，又要注重引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和實踐科學(xué)的思維方法和研究方法，還要注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而實現(xiàn)三維教學(xué)目標(biāo)的和諧達(dá)成，使學(xué)生的心理品質(zhì)和學(xué)科知識實現(xiàn)同步健康成長。

關(guān)鍵詞：密度；教學(xué)設(shè)計；實踐體驗；合作交流

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）5-0068-4

1 引 言

按照現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計理論，一個良好的教學(xué)設(shè)計要注重結(jié)合學(xué)生的實際情況，選擇合適的教學(xué)方法和構(gòu)建有效的教學(xué)過程，給學(xué)生創(chuàng)建“實踐體驗”和“合作交流”的學(xué)習(xí)環(huán)境，做到在向?qū)W生傳授知識和技能的同時，重視引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法和研究方法，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，設(shè)法促進(jìn)學(xué)生心理品質(zhì)的健康發(fā)展，從而實現(xiàn)“知識與技能”“過程與方法”“情感、態(tài)度與價值觀”三維教學(xué)目標(biāo)的和諧達(dá)成，使學(xué)生的心理品質(zhì)和學(xué)科知識實現(xiàn)同步健康成長。

2 “密度”的教學(xué)設(shè)計

“密度”是在學(xué)習(xí)了“質(zhì)量”之后引入的一個新的物理量，它既是在“質(zhì)量”的基礎(chǔ)上對物質(zhì)世界的進(jìn)一步探索，也是掌握“測定物質(zhì)密度的方法”和解決有關(guān)密度問題的基礎(chǔ)，并為深入學(xué)習(xí)液體壓強(qiáng)、浮力等知識作鋪墊。因此，它成為初中物理的教學(xué)重點內(nèi)容之一。下面，筆者通過構(gòu)建一系列交流探索的環(huán)境，試圖引導(dǎo)學(xué)生在“實踐體驗”和“合作交流”的過程中，既讓學(xué)生掌握有關(guān)“密度”的知識，感受科學(xué)探究的過程與方法，又能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生的實踐能力，使學(xué)生感到學(xué)習(xí)有用和生活快樂。

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，引入新課

[學(xué)生討論1] 教師將全班學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組，每組4～6人，然后出示下列各組物質(zhì)，要求學(xué)生分組思考和討論：用什么方法可以在不損壞物體的前提下辨別出各組物質(zhì)？

（1）第一組：在兩個大小一樣的瓶子里分別裝有水和酒精。（參考答案：聞氣味，有刺激性氣味的是酒精。）

（2）第二組：兩個大小一樣的圓柱體，分別是銅制品和不銹鋼制品。（參考答案：看顏色，有棕紅色的是銅制品。）

（3）第三組：兩個體積都是1立方分米的鐵球和木球，表面都刷有紅色的油漆。（參考答案：稱質(zhì)量，質(zhì)量大的是鐵球；或者掂重量，即用手掂量兩球的重量，重量大的是鐵球。）

設(shè)計意圖：構(gòu)建交流討論的學(xué)習(xí)環(huán)境，促使學(xué)生學(xué)習(xí)利用自己的生活經(jīng)驗和已有的物理知識進(jìn)行交流探討，總結(jié)辨別物質(zhì)的生活經(jīng)驗，并以此激發(fā)學(xué)生的思維和興趣。

[學(xué)生討論2] 我們常聽到周圍人說“鐵比木頭重”，請各個學(xué)習(xí)小組討論此說法，并派代表向全班同學(xué)報告組內(nèi)討論的結(jié)果。（參考答案：不嚴(yán)謹(jǐn)。只有在體積相同時，鐵才比木頭重。）

設(shè)計意圖：構(gòu)建交流討論的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生通過“一大車木頭比一枚小鐵釘重得多”這個事實，領(lǐng)悟平時說“鐵比木頭重”的前提條件是鐵和木頭的體積相等，以此來訓(xùn)練學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S。

結(jié)合學(xué)生的各種回答，并利用“在體積相同的前提下可以通過比較質(zhì)量的大小來比較或者區(qū)分物質(zhì)”這一事實，再引入新課內(nèi)容——密度。

2.2 科學(xué)探究，學(xué)會研究

（一）提出問題

教師先展示兩組顏色相同的物品：銀器和不銹鋼制品、自來水和鹽水，然后向?qū)W生提問，你能用什么方法鑒別這些物質(zhì)呢？

結(jié)合學(xué)生的種種回答，引導(dǎo)學(xué)生探討鑒別物質(zhì)的一種方法——密度。

（二）猜想與假設(shè)

讓學(xué)生先根據(jù)自己的生活經(jīng)驗，分組思考、討論和猜想下列問題的答案：

（1）對于同種物質(zhì)的兩個物體，如果它們的體積相同，它們的質(zhì)量是否相等？

（2）對于同種物質(zhì)的兩個物體甲和乙，如果物體甲的體積是物體乙的體積的兩倍，它們的質(zhì)量有什么關(guān)系？它們各自的“質(zhì)量/體積” 有什么關(guān)系？

（3）對于不同種物質(zhì)的兩個物體（例如，鐵和木頭），如果它們的體積相同，它們質(zhì)量是否相等？它們的“質(zhì)量/體積” 是否相等？

設(shè)計意圖：構(gòu)建交流討論的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗，分組討論和猜想上述3個問題的答案，培養(yǎng)學(xué)生大膽合理地進(jìn)行猜想的能力。

（三）制定計劃與設(shè)計實驗

從以上的猜想出發(fā)，教師布置學(xué)生取銅、鐵、鋁3種物質(zhì)中的一種作為研究對象，讓兩個或者兩個以上的學(xué)習(xí)小組做同一實驗，每種研究對象都有3個體積不同的實驗物品，提供的實驗器材有天平、量筒、盛水燒杯、細(xì)線、小刀、水、刻度尺等，要求設(shè)計實驗步驟，測出3個物體的“質(zhì)量” 和“體積”，計算相應(yīng)的 “質(zhì)量/體積”，并設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格。

設(shè)計意圖：構(gòu)建共同探索的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗和表格的能力。

（四）進(jìn)行實驗與收集證據(jù)

全班學(xué)生在各自的學(xué)習(xí)小組中，利用選取的研究對象進(jìn)行實驗，分工合作共同收集證據(jù)。在實驗前，要求學(xué)生一起討論實驗過程中應(yīng)該關(guān)心的問題，如：分工合作要明確，嚴(yán)格遵守儀器的使用規(guī)則，讀數(shù)時要認(rèn)真、細(xì)心，并記錄好實驗數(shù)據(jù)等。

設(shè)計意圖：構(gòu)建共同探索的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實驗與收集證據(jù)的能力，以及學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作精神。

（五）交流與合作

每一個學(xué)習(xí)小組展示自己的測量結(jié)果，啟發(fā)學(xué)生發(fā)表意見，并針對各自收集到的實驗數(shù)據(jù)，思考以下問題：

（1）面對本組的實驗結(jié)果，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了什么？（參考答案：對于同種物質(zhì)，體積越大的物體，它的質(zhì)量越大，但所有物體的“質(zhì)量/體積”相同。）

（2）與其他學(xué)習(xí)小組交流測量結(jié)果，同學(xué)們還發(fā)現(xiàn)了什么？ （參考答案：同種物質(zhì)，它們的“質(zhì)量/體積”相同；不同種物質(zhì)，它們的“質(zhì)量/體積”不同，銅對應(yīng)的比值最大，鋁對應(yīng)的比值最小。）

（3）如果另有一金屬塊，它的“質(zhì)量/體積”等于8.9，它可能是什么物質(zhì)？

設(shè)計意圖：構(gòu)建交流合作的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力和合作交流能力。

（六）評估與反思

每個學(xué)生針對本組的實驗探究過程思考下列問題，并討論如何處理：

（1）同學(xué)們的實驗結(jié)論與生活經(jīng)驗有沒有沖突？

（2）同學(xué)們是怎樣把實驗數(shù)據(jù)和結(jié)論聯(lián)系在一起的？

（3）在實驗過程中，同學(xué)們的哪些做法可能會影響結(jié)論的可靠性？

（4）在實驗過程中，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了哪些問題有待于進(jìn)一步改進(jìn)？

（5）在實驗過程中，同學(xué)們有沒有發(fā)現(xiàn)新的問題？

設(shè)計意圖：以上述問題為牽引，強(qiáng)化學(xué)生對整個探究過程的體驗與認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的評估能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

2.3 歸納總結(jié)，獲取新知

[師生互動] 教師引導(dǎo)學(xué)生歸納以上的探究結(jié)論，總結(jié)得出密度的概念、公式、單位和有關(guān)的重點知識。

（1）密度的定義：單位體積內(nèi)物體所含物質(zhì)的質(zhì)量。

（2）密度的計算：物質(zhì)的密度等于物質(zhì)的質(zhì)量除以它的體積，計算公式為ρ=m/V，其中m、V、ρ分別表示物質(zhì)的質(zhì)量、體積、密度，它們的單位分別是千克（kg）、立方米（m3）、千克每立方米（kg/m3），密度ρ的單位是由質(zhì)量的單位和體積的單位共同決定的。

（3）密度的特性：物質(zhì)的密度是物質(zhì)的一種基本屬性。同種物質(zhì)的密度相同，物質(zhì)的密度值與物體質(zhì)量的多少無關(guān)，也與物體體積的大小無關(guān)。

（4）如果質(zhì)量單位用克（g），體積單位用立方厘米（cm3），則密度的單位就是克每立方厘米（g/cm3），1 g/cm3=1×103 kg/m3。

（5）引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中的常見物質(zhì)的密度表，并記住水的密度為1×103 kg/m3，要求學(xué)生討論和說出它的含義。

設(shè)計意圖：歸納探索的成果和結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力和歸納總結(jié)能力。

2.4 學(xué)以致用，培養(yǎng)能力

[學(xué)生活動1] 老師開始向大家展示的兩組物品：銀器和不銹鋼制品、自來水和鹽水，它們的顏色相同，同學(xué)們分組討論如何利用今天學(xué)到的新知識來辨別這些物品，并要求說出你們設(shè)計的實驗方法、步驟和應(yīng)該注意的事項。（參考答案：分別測出它們的密度，然后對照物質(zhì)的密度表進(jìn)行判定。）

[學(xué)生活動2]在一采石場，有一塊體積為2立方米的大石頭，想知道它的質(zhì)量但又無法直接稱量，同學(xué)們分組討論如何利用今天學(xué)到的新知識來測出它的質(zhì)量，并要求說出你們設(shè)計的測量方法和步驟。（參考答案：先從采石場取一小塊同種石料，用天平、量筒、水和細(xì)線測出石料的密度ρ，再利用同種石料的密度值相等的性質(zhì)、待測大石頭的體積V和計算公式m=ρV，即可求出大石頭的質(zhì)量m。）

[學(xué)生活動3] 小組討論：小明家有一枚黃色的戒指，你能否想個辦法來確定該戒指是否是黃金制品？（參考答案：先測出它的密度，然后看它是否等于黃金的密度值19.3×103 kg/m3來判定。）

設(shè)計意圖：利用與學(xué)生生活緊密相連的事例，構(gòu)建討論和思考的學(xué)習(xí)環(huán)境，促使學(xué)生應(yīng)用物質(zhì)密度的概念和性質(zhì)去解決生活中的實際問題，以此讓學(xué)生感到所學(xué)知識親切、有趣、有用，并從中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和解決實際問題的能力。

[教師講授1] 物質(zhì)的密度是一個十分重要的物理概念，它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生、科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域獲得了廣泛而重要的應(yīng)用。例如，巖土的密度是巖土質(zhì)量的重要指標(biāo)，它是在農(nóng)作物栽培、建筑設(shè)計和建筑施工中必須考慮的重要問題；骨礦物質(zhì)密度是反映骨強(qiáng)度的重要指標(biāo)之一，研究骨的物質(zhì)密度有利于了解骨骼的生長發(fā)育和病變情況，它在醫(yī)療診斷中具有重要應(yīng)用；地球不同圈層（即地殼、地幔、地核）中的物質(zhì)具有不同的密度，研究地球不同地點的物質(zhì)密度，有利于人類了解和利用地球運(yùn)動變化的規(guī)律，有利于人類開發(fā)地球上的自然資源和預(yù)防地震等自然災(zāi)害；宇宙中各個天體的物質(zhì)密度中含有大量的信息，研究天體的物質(zhì)密度有利于人類了解天體的質(zhì)量、體積、年齡等相關(guān)性質(zhì)。

[教師講授2]相傳有這樣一個有趣的故事，敘拉古赫國王叫工匠替他做了一頂純金的王冠，做好后，生性多疑的國王認(rèn)為工匠在金冠中摻了假，但這頂金冠與當(dāng)初交給金匠的純金確實一樣重，怎樣既能檢驗王冠的真假又不破壞王冠呢？這個問題不僅難倒了國王，也使諸大臣們無計可施。后來，國王請阿基米德來檢驗。最初，阿基米德也是冥思苦想而不得其解。一天，他去澡堂洗澡，當(dāng)他坐進(jìn)澡盆里時，他發(fā)現(xiàn)自己會排開一些體積的水。這時，他突然想到可以用待測金冠在水中排水的辦法來確定金冠的真假。他興奮地跳出澡盆，連衣服都顧不得穿就跑了出去，大聲喊著“我知道了！我知道了！”經(jīng)過進(jìn)一步的實驗以后，他來到王宮，把王冠和同等重力的純金放在盛滿水的兩個盆里，比較兩盆溢出來的水，發(fā)現(xiàn)放王冠的盆里溢出來的水比另一盆多。這就說明王冠的體積比同等重力的純金的體積大，即王冠的密度比黃金的密度小，所以證明了王冠里摻進(jìn)了其他金屬。

設(shè)計意圖：通過介紹密度在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生、科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和一個有趣的故事，拓展學(xué)生的知識視野，向?qū)W生展示密度的巨大用途，激發(fā)學(xué)生對物理知識的熱愛之情。

2.5 歸納總結(jié)，把握重點

[師生互動] 教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)本節(jié)的知識要點，并讓學(xué)生交流各自的體會，然后板書：

（1）密度的定義：（略）

（2）密度的計算公式及單位：（略）

（3）密度的特性：（略）

（4）兩種常見密度單位的換算關(guān)系：

1 g/cm3=1×103 kg/m3。

（5）學(xué)會查閱常見物質(zhì)的密度表。

3 教學(xué)反思

在此“密度”的教學(xué)設(shè)計中，注重結(jié)合中學(xué)生的實際情況，給學(xué)生構(gòu)建了“實（下轉(zhuǎn)第74頁）（上接第70頁）踐體驗”和“合作交流”的學(xué)習(xí)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生在探究活動中進(jìn)行觀察、體驗、交流和思考，從而“發(fā)現(xiàn)”和掌握“密度”的概念和規(guī)律，再通過對一些實際問題的討論和求解，促使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的密度知識解決學(xué)生生活中的實際問題，做到既注重傳授知識和技能，又重視引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和實踐科學(xué)的思維方法和研究方法，還注意培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，以便實現(xiàn)三維教學(xué)目標(biāo)的和諧達(dá)成，使學(xué)生的心理品質(zhì)和學(xué)科知識實現(xiàn)同步健康成長。這種教學(xué)設(shè)計，已經(jīng)在岳陽市第二中學(xué)八年級進(jìn)行了教學(xué)實踐，學(xué)生們普遍認(rèn)為這種注重學(xué)生參與和體驗、注重結(jié)合學(xué)生生活實際的教學(xué)設(shè)計親切、易懂、有用、有趣。

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