揭示“密度”本質(zhì)屬性的成功教學(xué)案例

陳升林

摘 要： 物理概念是研究物理現(xiàn)象、揭示物理本質(zhì)屬性時(shí)的科學(xué)抽象，是對(duì)事物的共同特征做出歸納和概括的一種思維形式，是表達(dá)物理規(guī)律、建立物理理論的基礎(chǔ)，也是學(xué)生學(xué)好物理的關(guān)鍵。在教學(xué)中不能讓學(xué)生死記硬背物理概念，而要引導(dǎo)學(xué)生在理解概念的內(nèi)涵上下工夫。事實(shí)上要形成正確的物理概念，必須經(jīng)歷豐富的認(rèn)識(shí)、理解過(guò)程，包括感知、分析、歸納、概括等思維加工過(guò)程。作者結(jié)合“密度”概念的教學(xué)加以分析。

關(guān)鍵詞： 物理概念 密度 教學(xué)案例

物理概念是觀察、實(shí)驗(yàn)與科學(xué)思維相結(jié)合的產(chǎn)物。一個(gè)概念的建立，通常是在觀察和分析一系列事實(shí)或?qū)嶒?yàn)的基礎(chǔ)上抽象概括一系列具體現(xiàn)象的共同特征，進(jìn)而判斷在共同特征中哪些因素和我們研究的問(wèn)題有關(guān)、哪些因素?zé)o關(guān)、抓住的特征是不是共同的本質(zhì)特征。對(duì)于所做出的判斷，還要通過(guò)實(shí)踐（實(shí)驗(yàn)）跟其他概念聯(lián)系起來(lái)加以檢驗(yàn)。一些復(fù)雜概念的形成過(guò)程往往要經(jīng)過(guò)一個(gè)推理過(guò)程。因此，使學(xué)生形成正確的概念，必須首先讓學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)，這是思維加工的原料，是形成概念的基礎(chǔ)。但是這種認(rèn)識(shí)反映的只是事物表面現(xiàn)象之間的聯(lián)系，要揭示事物的本質(zhì)，必須進(jìn)行科學(xué)思維，將感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。因此，為了讓學(xué)生順利形成物理概念，必須使教學(xué)過(guò)程符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

在概念教學(xué)中，若只向?qū)W生提供形成概念的感性材料，而不讓學(xué)生參與思維加工活動(dòng)，盡管教師在得出概念的文字或數(shù)字表達(dá)時(shí)講得很清楚，但對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，表面聯(lián)系和內(nèi)在聯(lián)系、感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)、生活概念和科學(xué)概念仍處于分離狀態(tài)。從某種意義上講，概念形成的過(guò)程就是剔除學(xué)習(xí)對(duì)象中那些次要的非本質(zhì)的因素而突出其本質(zhì)屬性的思維過(guò)程。學(xué)生在感知基礎(chǔ)上形成的觀念是從感性知覺(jué)到觀念的過(guò)渡，它一方面保留了感性知覺(jué)對(duì)事物表面現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，另一方面拋棄了某些次要的特征，而把比較重要的特征保留下來(lái)，為形成概念提供了有利的條件。

因此，要使學(xué)生形成正確的概念，必須在引入概念后按照物理學(xué)的研究方法，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用比較、分析、綜合、抽象、概括、判斷、歸納、演繹等思維方法，對(duì)感性材料進(jìn)行思維加工，進(jìn)而抽象概括事物的本質(zhì)屬性，使學(xué)生形成清晰的認(rèn)識(shí)。

為了引入密度概念，讓學(xué)生感受體積相同的不同物質(zhì)的質(zhì)量是不同的，探究質(zhì)量和體積之間的關(guān)系，從現(xiàn)象中尋找規(guī)律，得出結(jié)論。在提出“質(zhì)量跟體積有什么定量關(guān)系”這一問(wèn)題時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：（1）用天平測(cè)出鋁塊1的質(zhì)量，用刻度值測(cè)出長(zhǎng)方體的長(zhǎng)、寬、高，并計(jì)算出體積，再求出質(zhì)量和體積的比值；重復(fù)對(duì)鋁塊2、鋁塊3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)填入表格。（2）用天平測(cè)出木塊1的質(zhì)量，用刻度值測(cè)出長(zhǎng)方體的長(zhǎng)、寬、高，并計(jì)算出體積，再求出質(zhì)量和體積的比值；重復(fù)對(duì)木塊2、木塊3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)填入表格。

由以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以看出有什么規(guī)律，學(xué)生發(fā)言，說(shuō)出自己的結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生從哪方面看數(shù)據(jù)，怎樣得出結(jié)論，對(duì)同種物質(zhì)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行討論，提醒學(xué)生既要豎著比較又要橫著比較，讓學(xué)生知道每種物質(zhì)的質(zhì)量和體積都成正比，質(zhì)量與體積的比值是一定的，每種物質(zhì)都遵守共同的規(guī)律，滲透“異中求同”的比較方法。然后比較不同物質(zhì)在遵守共同規(guī)律的前提下是否有不同之處，滲透“同中求異”的比較方法。

繼而對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行更深入的分析。分析蠟塊的多組數(shù)據(jù)得出：蠟塊的質(zhì)量跟體積的比值都相等，分析木塊多組數(shù)據(jù)得出：木塊的質(zhì)量跟體積的比值都相等。由此引導(dǎo)學(xué)生比較得出：對(duì)于同種物質(zhì)，質(zhì)量跟體積的比值一定；而對(duì)于不同物質(zhì)，其質(zhì)量跟體積的比值卻不同。教師由此推廣并歸納：如果換用其他物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)會(huì)發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)不同，質(zhì)量跟體積的比值一般不同；物質(zhì)相同，質(zhì)量跟體積的比值就相同。可見(jiàn)物質(zhì)的質(zhì)量跟體積的比值與物質(zhì)的種類(lèi)有關(guān)，它反映了物質(zhì)的一種屬性。物理學(xué)中就用密度表示物質(zhì)的這種屬性。

該部分內(nèi)容在歷年中考中多以實(shí)驗(yàn)題和選擇題的形式出現(xiàn)，對(duì)綜合應(yīng)用能力的要求較高，難點(diǎn)在于熟練運(yùn)用公式對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析。例如復(fù)習(xí)時(shí)我對(duì)鹽水密度、石塊密度和石蠟密度采用如下的實(shí)驗(yàn)方法：

1.測(cè)量鹽水密度的實(shí)驗(yàn)步驟

器材：天平、砝碼、量筒、燒杯、鹽水

步驟：A.往燒杯倒入適量的鹽水，用天平測(cè)出杯和鹽水的總質(zhì)量m1；B、把燒杯中的一半的鹽水倒入量筒中，用天平測(cè)出杯和剩下鹽水的質(zhì)量為m2；C.讀出量筒中鹽水的體積V；D.用公式求出鹽水的密度。

2.測(cè)量石塊密度的實(shí)驗(yàn)步驟

器材：天平、砝碼、量筒、水、石塊、細(xì)線。

步驟：A.用天平測(cè)出石塊的質(zhì)量為m；B.往量筒里倒入適量的水，記住此時(shí)讀數(shù)為V1；C.讓石塊完全浸沒(méi)在量筒的水中，讀出量筒中水的體積V2；D.用公式求出鹽水的密度。

3.測(cè)定密度小于水的一大塊石蠟的密度

器材：天平、砝碼、量筒、水、金屬塊、細(xì)線（也可以用大頭針）。

步驟：A.用量筒測(cè)出石蠟的質(zhì)量為m；B.在量筒中加入適量的水，讓金屬塊浸沒(méi)在水中，記下體積為V1；C.把金屬塊與石蠟用細(xì)線捆綁在一起，完全浸沒(méi)在水中，用量筒測(cè)出總體積為V2；D.被測(cè)石蠟的密度。

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行思維加工，不僅揭示出密度這個(gè)概念反映的事物的本質(zhì)屬性，并且使學(xué)生認(rèn)識(shí)到引入這一新的物理量的必要性。