以迂為直強化體驗提升實效

陳娟?ぱ鈑魯溪?

[摘要]實驗是初中物理教學的有效手段，也是物理教學的一種形式，實驗能為學生的學習創設必要的教學情境，有效幫助學生理解掌握相關的物理知識，提高教學實效。文章結合“影響浮力大小的因素”實驗的探究教學進行分析探討。

[關鍵詞]強化體驗提升實效

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A[文章編號]16746058（2016）290042

在物理探究教學中，我們經常先讓學生猜想：因變量跟哪些自變量（因素）有關？有什么關系？然后教師針對各個因素設計實驗進行逐個驗證，排除無關因素，最后找到與因變量相關的自變量。但是，由于初中學生生活經驗不足，加上這一時期的學生思維活躍，課堂往往出現學生不著邊際的“胡想亂猜”，弄得教師“手足無措”，最后不得不以“自說自話”來圓場。為討論方便，文章結合“影響浮力大小的因素”教學進行適當的分析探討。

猜想“影響浮力大小的因素有哪些？”是“阿基米德原理”教學前的重要探究活動，但實際教學中，學生天馬行空般的猜想，常常讓一線物理教師感到難以把握。筆者記錄了建湖縣匯文實驗初級中學物理課堂中的這一教學環節。在這個課例中，教師不僅設計了多個實驗，一一檢驗學生的各種合理猜想，同時通過這些師生、生生活動，給了我們許多有益的啟示。

一、探究實驗設計

1.浮力跟物體本身的重力有關

在學生的前概念中：“輕”的物體能浮在水面上，“重”的物體會沉入水底。導致有學生認為物體重力越小，浮力就會越大。為此，教師設計了這樣的探究實驗：在一個玻璃瓶中，分兩次裝沙，讓瓶浸沒在液體同一深度（也有同學猜到“浮力跟深度有關”），如圖1所示用稱重法，觀察測力計示數，比較兩次玻璃瓶所受浮力的大小。

2.浮力跟液體的多少（質量）有關

在學生的前概念中，物體受到的浮力是液體對它向上的“托力”，那么液體越多，產生的“托力”越大，眾人拾柴火焰高。探究實驗設計如圖2所示：把裝有沙的密封玻璃瓶掛在彈簧測力計掛鉤下，浸沒在液體中，觀察測力計指針位置。再慢慢地注入更多的液體，觀察測力計指針有沒有變化。

3.浮力跟物體底面積大小有關

在學生的前概念中，底面寬大的物體受到的“托力”更大些。探究實驗設計如圖3所示：在彈簧測力計掛鉤上掛上錐形重物（用錐形瓶灌沙做成），分別測出錐形重物的錐尖向上和向下時，浸沒在液體中所受到的浮力，并比較其大小。

4.浮力跟物體形狀有關

實驗設計如圖4所示：將球形橡皮泥掛在彈簧測力計上，測出橡皮泥浸沒在液體中時受到的浮力；改變橡皮泥形狀，再測其浸沒在液體中時受到的浮力。

5.浮力跟物體表面積有關

在學生前概念中，扁平寬大的物體比“團縮”的物體受到的浮力要大。學生有了第4個實驗的經歷，先讓學生進一步推理，尋找答案，再利用上述橡皮泥重復圖4中的實驗進行驗證：首先將橡皮泥揉成球形，測一次橡皮泥浸沒在液體中受到的浮力；再將橡皮泥壓扁，測一次橡皮泥浸沒在液體中受到的浮力。在實際操作中，學生會認為，壓扁的橡皮泥的表面與液面平行放置受到的浮力最大，壓扁的橡皮泥的表面與液面垂直放置受到的浮力最小。教師可以根據第3個實驗的結論進行推理，再用實驗證明：不管被壓扁的橡皮泥如何放置，在液體中受到的浮力是相等的。

6.浮力跟物體浸在液體中的深度有關

在學生前概念中，物體浸入液體中越深，受到的浮力越大。探究實驗如圖5所示：讓錐形重物浸沒在液體內不同深度，測出它受到的浮力，學生發現錐形重物受到的浮力都相等。

但是，生活經驗告訴學生：在涉水時，越往深處走，“漂浮”感會越強，人體受到的浮力越大，由此推斷浮力跟浸入液體的深度有關。為了解決這個問題，教師也常常把浮力大小與深度的關系分成兩段述說。探究實驗設計如圖6所示，將錐形瓶掛在彈簧測力計掛鉤上，第一次讓瓶底浸入液體，第二次讓瓶口浸入液體，前后兩次浸入的深度一樣（但物體均未浸沒），結果測得瓶受到的浮力不相等，學生一下子就發現：物體受到的浮力與物體浸入的深度無關。

7.浮力跟液體的密度有關

因為語文課上學過“死海不死”這篇文章，加上浮力導入時，教師可能用到清水、鹽水等，所以自然會聯想到物體受到的浮力跟液體密度之間的關系。這個探究實驗，教師都是有備而來。如圖7所示：只要讓同一個物體，浸沒在清水中、鹽水中、酒精中分別測一下浮力，馬上可以驗證學生的猜想。

8.浮力跟物體的體積有關

在學生的前概念中，浮力跟物體體積有關，物體體積越大，受到的浮力越大。探究實驗設計：如圖8所示，選擇一大、一小兩個玻璃瓶，在瓶里灌沙，既要讓他們全部浸沒在液體中，又要保持兩只瓶和瓶中沙的總質量相等。首先讓兩個瓶浸沒在液體中，測出它們各自受到的浮力，發現大瓶受到的浮力大于小瓶受到的浮力，學生的猜想似乎是“正確”。慢慢從液體中提起大瓶，發現當大瓶露出液面后其受到的浮力在減小，再往上提，大瓶受到的浮力還會小于小瓶受到的浮力。實驗驗證：浮力跟物體本身的體積是無關的。

實驗到這里，教師追問：物體受到的浮力除了跟液體密度有關外，還跟什么有關？學生自然可以回答：跟物體浸入液體的體積有關，即液面下的體積有關。因為有量筒測不規則物體實驗的經驗，學生能接受浸入液體中的物體的體積就是被物體排開液體的體積。

二、教學反思

1.在日常教學中，我們常常有這樣一個認識誤區：認為學生提出來的問題，教師沒有想到的，就認為是“生成”；凡是教師想到的、準備好了的教學內容，就是“預設”，所以為了培養學生的創新能力和創造性思維，教師都希望學生提出一些“稀奇古怪”的問題。其實，生成性學習與預設性，不是針對教師是否有準備而言的，恰恰

是指學生在學習情景中，為了解決當前的問題而自然產生的學習動機，這些動機需要教師的引導、激發，所以對教師的教學，一切教學活動都應該是“預設”的。上述案例，教師根據她的教學經驗，幾乎準備學生會猜到的影響浮力大小的所有（相關或無關）因素，通過教師“預設”的實驗，探究學生當場“生成”的問題。學生經歷一個個實驗，去偽存真，為阿基米德原理的學習構建起生動的物理模型。但是，在現實的教學中，教師往往因課前準備不充分，無法應對“生成性”的問題，常常在有限的范圍內進行探究，這不僅影響了學生對知識的全方位、多角度認知，而且不能培養學生正確的科學態度和科學精神。

2.也許有教師會提出這樣一個問題：在初中課程標準中，阿基米德原理的教學已經降低了難度，我們花這么多的精力去探究，值不值得？阿基米德原理的演示有專門的器材，當重物浸沒在液體中時，測一下受到的浮力大小，再測一下溢出液體的重力，馬上就可以得出阿基米德原理，為什么還要花這么多時間和精力，讓學生去探究影響浮力大小的因素呢？我們教師經常犯的錯誤就是“站在終點看起點”，用我們有經驗的成人觀去看待學生當前的學習，教學過程能簡單則簡單，忽視了知識的發生、發展的全過程，忽視了教學內容潛在的教育價值。孫子兵法有一個主張，叫“以迂為直”，運用到教學過程中，看似走了點“彎路”，實質上學生除了收獲知識與技能外，還可以體驗更多的過程與方法，從而收獲嚴謹的態度、豐富的情感和正確的價值觀。

3.案例中第7個實驗的安排，其教學效果令人叫絕。當大玻璃瓶從水中慢慢提起時，其受到的浮力隨之減小，在某個位置可能等于小玻璃瓶受到的浮力。再往上提大玻璃瓶，這時其受到的浮力小于小玻璃瓶受到的浮力。在這個情景中，學生馬上得出，物體受到的浮力跟物體本身的體積無關，而跟浸入液體中的那部分體積有關。這部分體積跟被它排開的液體的體積相等。這時，形成阿基米德原理的物理模型就建立起來了，思維活動有了基點，接下來的教學就是“水到渠成”的了。這樣的認知方式，對學生而言就是一種“生成性”的學習，而不是教師預設性的灌輸，實驗的安排體現出教師的精心設計。

葉圣陶先生說過：“課文（教材）無非是個例子”。筆者覺得有三層含義：一是教材是個例子，是一個一個典型的例子組成了教與學的基本素材，所以我們要研究教材、用好教材。二是教材就是個例子，在教學活動中，教師完全可以根據自己的經驗和學生的經驗改編教材，使得我們的課堂更貼近學生的生活；三是教材無非是個例子，教師完全可以根據自己的學識和思想來創編教材，讓隱藏在教學內容后面的潛在的教育價值得到最大限度的發揮。

（責任編輯易志毅）