物理探究課要力求體現探究的本質內涵

■楊樹崤

專家點評

物理探究課要力求體現探究的本質內涵

■楊樹崤

《浮力》是一節利用實驗歸納總結物理規律的典型課例。許老師圍繞四組探究活動設計課堂教學，教學思路清晰，知識結構梳理明確，抓住了本質。許老師創設的教學情境形象生動，帶領學生開展的物理實驗，器材簡單、操作方便，讓學生在動手過程中探究歸納概念與規律，有不少亮點。許老師還注重師生間的交流，啟發學生思考、提出問題，教學目標達成率高。

“什么是浮力”是一組概念探究，許老師播放“遼寧號航母”及“人浮在死海海面上”的視頻，說明浮力的存在，然后又通過空氣中的“氣球為什么能上浮，上浮后細線為什么是豎直狀態？”以及“水中的乒乓球為什么能上浮，上浮后細線為什么是豎直狀態？”在進一步說明浮力產生條件的同時，利用“二力平衡”知識歸納出浮力方向是“豎直向上”的，我認為這是對教材的精彩補充，使學生對浮力的認識更加清晰。

“浮力的測量”是一組策略探究。許老師請學生體驗：把鋁塊掛在彈簧測力計下，用手向上托一下，彈簧測力計示數減小，放入水中后測力計示數同樣減小。這里的“巧妙一托”避免了矢量運算的復雜性，同時也給出了測量浮力的操作方法。

“探究影響浮力大小的因素”是一組規律探究，許老師采用“定性探究”和“定量驗證”緊密結合的方式，利用定性探究猜想影響因素，利用定量探究確定影響因素，并且利用課后評價題設計了定量驗證“阿基米德原理”的方案。

許老師在教學設計中有這樣一段話，通過探究消除學生日常生活中可能存在的對浮力認識的一些不科學的前概念，體會和感悟實驗方法對物理學習的重要性，培養學生探究物理規律的能力和追求物理本質的探求精神。劉炳昇老師認為：“探究是一種多側面、多形式的活動，無論采取何種形式，關鍵是要體現科學探究的思想和基本特征。”實際上我們現在的教學，往往是教師把問題嚼得細而碎，逐步鋪墊，讓學生不用深層次思考就能得出結果，教師根據得到的結果，再把教學引向下一階段。這是喂養方法，不利于學生良好思維習慣和批判精神的形成，而這種良好的思維習慣和批判精神可能就是探究活動的本質內涵。關于探究課，應力求體現探究的本質內涵。

1.創設能使學生發現問題的情境，從而讓學生圍繞問題進行探究。

這個“問題”最好是能暴露學生認知的前概念錯誤，以便激起學生思維沖突，引起學生深層次思考。孩子總是從自己的角度，根據自己的經驗來觀察和理解世界的。他們所發生的認知的前概念錯誤，是很不容易克服的。不易克服的原因并非總是由于懾于權威，而恰恰是自我抵觸遠大于他人的影響，因此只有引起學生自身的思維沖突，讓他們感到驚異，才能讓新的思維結構帶來成功，新的認知才可能被接受。

例如針對“只有上浮的物體才受浮力，下沉的物體是不受浮力的”這一前概念錯誤，蘇科版教材提了三組問題：①下沉的物體是否受到浮力？你有什么經驗支持你的猜想？②給你一個彈簧測力計和一杯水，你能通過實驗判斷浸入水中的石塊或金屬塊是否受到浮力嗎？③試一試，你觀察到什么現象？這些現象能說明什么問題？

關于影響浮力大小的因素，學生會有哪些前概念錯誤呢？我想有如下幾條：①浮力大小可能與物體的輕重有關，例如將同樣大小的一個木球和一個鐵球浸入水中后釋放，木球上浮，鐵球下沉，說明木球受到的浮力大，鐵球受到的浮力小。②浮力大小可能與物體自身的密度有關，例如鐵塊在水中會下沉，木塊在水中會漂浮。③浮力大小可能與物體的形狀和性質有關，如橡皮泥球會沉在水底，而橡皮泥捏成船則會漂浮在水面上。

為什么反復強調要讓學生自己暴露前概念錯誤？從知識形成的角度講，因為一些學生的錯誤概念是內隱的，教師通過問題情境，反復追問，在深入了解后就會知道學生的前概念是什么樣的。在教學當中，我們只有讓學生顯現出自己的前概念，才能有的放矢地設計一些情境引起學生前概念的沖突，只有產生沖突，學生才會深入思考。然后，教師再創設一些恰當的活動，使原有的前概念被重新建構，這樣學生在活動中才能建立起正確的科學概念。從思維習慣形成的角度講，只有善于提出有價值的問題，才能有原創力，也才能解決問題，而有價值的問題往往是與傳統觀念或經驗有沖突的。

2.在規劃學生探究過程中，應向學生提出有挑戰性且逐步深入的任務，抓住幾個關鍵點，引發思維沖突，引導學生邊操作、邊獲取信息、邊思考。

如猜想“浮力的大小可能與哪些因素有關”時，我們還可以這樣進行引導。

問題1：將同樣大小的一個木球和一個鐵球浸入水中后釋放，木球與鐵球將怎樣運動？說明了什么？有人說：將同樣大小的一個木球和一個鐵球浸入水中后釋放，木球上浮，鐵球下沉，說明木球受的浮力大，鐵球受的浮力小。你贊成這種說法嗎？你有什么經驗支持你的看法？你能否把這個說法轉化為物理問題？例如浮力的大小可能與有關。

問題2：一塊橡皮放在水中是沉還是浮？如果把橡皮切碎，拿一塊仍然放在水中，是沉還是浮？為什么？有人說，大塊橡皮重，所以就沉下去，而橡皮切成小塊變輕了，所以就會浮起來。你贊成這種說法嗎？你有什么經驗支持或反對這種說法？你能否把這個說法轉化為物理問題？例如浮力的大小可能與有關。

問題3：影響浮力大小的因素可能還有哪些？你有什么經驗支持你的看法？

學生可能的猜想一般會有：浮力大小與物體浸在水中的深度有關，例如人在海邊（河邊）從淺水區走向深水區，到一定深度時人就漂起來了；浮力大小還與液體的種類有關，例如將沉在水中的雞蛋放在濃鹽水中，會浮起來。

通過上述的討論，學生應該能夠提出可能影響浮力大小的四個因素：ρ物、V物、ρ液、h浸，

說實話，學生除非事先看過書或其他資料，否則想到浮力大小與V排液有關是非常困難的，而這正是本節的難點所在！應該怎么處理呢？一種處理方法是學生一提出浮力大小與V排液有關，教師便順勢而行；另一種處理方法是追問來源，繼續探究。

3.探究時要及時地給學生實驗技能指導，使他們能順利地進行實驗探究。

學生已經獲得有關因素的猜想后，教師可以采用控制變量法，通過實驗研究影響浮力大小的因素。如教師可以取形狀、體積相同但材料不同的金屬塊浸沒在水中，測出浮力大小進行比較，以驗證浮力大小是否與物有關；還可以將金屬塊逐步浸入水中，測出浮力大小，以探究浮力大小是否與h浸和V物有關；還可以將金屬塊先后浸沒于水和酒精中，驗證浮力大小的因素是否與液體有關。只有基于成功的探究才能得到科學的規律，這與教師的指導是分不開的。

（作者為南京師范大學附屬中學物理教師，江蘇省物理特級教師，中學正高級教師）