“密度”教學中不同教學思路比較

“物質(zhì)密度”是引入最早但是抽象程度又相對較高的物理概念，一直以來都是教學的重點和難點。新教材又將這塊內(nèi)容放在七年級，再次提升了教學的難度。不同教師針對這塊內(nèi)容的教學設(shè)計和課堂教師各有特色，教學效果差別很大。

“密度”教學常見三種思路

思路一：通過鑒別相似或“仿真”物體，建立生活情境，引起學生探索興趣，一般的思路是：從生活片段中提出問題，然后研究體積相同，物質(zhì)不同，其質(zhì)量也是不同的。然后，分別去測量不同物質(zhì)的體積和質(zhì)量，計算出質(zhì)量和體積的比值，得到單位體積物質(zhì)的質(zhì)量。根據(jù)探究結(jié)果引出：同種物質(zhì)，單位體積的質(zhì)量是一個定值，不同的物質(zhì)，單位體積的質(zhì)量并不相等，由此歸納出物質(zhì)的一個特性——密度，也得到了鑒別物質(zhì)的另一種方法。

思路二：通過引導(dǎo)思考“同種物質(zhì)的質(zhì)量和體積具有怎樣的關(guān)系？”接著安排了實驗進行探究，選取一種物質(zhì)作為研究對象（如水），取不同體積的水，分別測量質(zhì)量和體積，收集數(shù)據(jù)，計算出質(zhì)量和體積的比值或者繪制質(zhì)量、體積圖像。由此，引導(dǎo)學生得出水的質(zhì)量和體積成正比或質(zhì)量和體積的比值是一個定值的結(jié)論，并推廣到其他物體。在此基礎(chǔ)上，提出“同種物質(zhì)的質(zhì)量和體積的比值是一定的，物質(zhì)不同，比值不同，這反映了物質(zhì)的一種特性”，就此得出密度的概念。

思路三：創(chuàng)設(shè)情景，探討“油比水輕”“鐵比棉花重”等問題，引導(dǎo)學生思考“如何正確比較兩者的質(zhì)量關(guān)系”——要正確比較兩者的質(zhì)量，需要建立相同的標準即體積相同。接著，通過探討一個實際生活問題，如何購買到經(jīng)濟合算的不同容量不同價格的油。根據(jù)生活經(jīng)驗，學生通過計算出單價來解決問題，初步體會比值的意義。由此，引導(dǎo)學生進一步比較不同質(zhì)量不同體積的兩種物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系——需要建立比值關(guān)系，即得到了單位體積的質(zhì)量。

三種教學思路的比較

三種教學思路都符合科學課程必須面對學生、立足學生發(fā)展的科學理念，都以實驗探究為主要手段和途徑，為學生創(chuàng)設(shè)了一個能夠有效自主探究、合作交流的學習環(huán)境，突出學生在學習活動中的主體價值，充分體現(xiàn)了學生的主動性和能動性。

三種教學思路最大的區(qū)別在于，對“密度”概念的引入方法略有不同。“思路一”從生活需求出發(fā)，以問題解決為指向，提出“如何鑒別物質(zhì)”的問題，目的是通過探究活動，引出物質(zhì)質(zhì)量與體積有關(guān)的問題，進而便于下一步探究。“思路二”是緊緊圍繞“質(zhì)量與體積成正比”從而引出“密度”概念這條主線來設(shè)計思路和探究實驗。“思路三”通過情景的創(chuàng)設(shè)、限定問題的討論來發(fā)現(xiàn)問題，在解決問題的過程中，突出和顯化“比值定義法”，通過“比值定義法”推導(dǎo)出密度這個概念。

事實上，“思路一”“思路二”在教學思路設(shè)計上走的都是比較傳統(tǒng)的密度教學模式，都是以建構(gòu)主義學習理論為依托，以問題或任務(wù)為核心，以實驗探究為主要手段和途徑。細究起來，這兩種思路都沒有繞開“鑒別物質(zhì)”的實質(zhì)。同時，都存在著一個致命的邏輯錯誤——直接讓學生計算質(zhì)量與體積的比值。這樣只解決了一個問題“比值是什么——比值是常量”，而沒有解決一個關(guān)鍵問題即為什么要用質(zhì)量和體積相比，為什么要用這樣的比值來定義密度。密度概念引入過程中，出現(xiàn)了邏輯路線的偏離，導(dǎo)致了學生對密度概念并沒有深刻理解，甚至部分學生就認為“密度”概念的建立只是為了鑒別物質(zhì)，而忽視了“密度”其實是反映物質(zhì)的本質(zhì)特性的物理量。因此，本人認為，“思路三”根據(jù)“比值定義法”來引出密度概念的教學思路更符合邏輯，也更能體現(xiàn)出密度的內(nèi)涵。

對密度概念教學的再認識

教材將“密度”安排在“質(zhì)量”后，這兩節(jié)課存在著內(nèi)涵上的層次性與科學方法上的固有邏輯性，可見如何認識并處理這兩節(jié)課的關(guān)系，至關(guān)重要。質(zhì)量是進入經(jīng)典力學的第一個核心概念，本身就是一種抽象，而密度概念是在質(zhì)量這一抽象基礎(chǔ)上的“繼續(xù)抽象”，所以如何建立概念，遠比“定量計算質(zhì)量和體積的比值”更重要也更困難。

學習了“質(zhì)量”，在明確這一描述物體量化屬性的物理量后，如何比較不同物體的質(zhì)量就是一個學生自然而然想要解決的問題。“權(quán)衡”“掂量”物體，本身就是人們對物理世界最樸素、最本源的感知，其背后“比較”的思維方法更是人類思維最基本的形態(tài)。所以，密度的概念教學應(yīng)該立足于這種樸素的、本源的動機——比較物體的“輕重”。 我們面對的學生，頭腦中存儲著各種各樣來自生活經(jīng)驗或課外書籍的“前概念”。學生對于常見物質(zhì)的“輕重”具有一定的判斷，知道“鐵比棉花重”“油比水輕”，這類描述當然是不科學的，不科學的主要原因就是沒有選取相同的標準，而建立相同標準的一種方法就是“比值”。所以，密度比值定義法的關(guān)鍵步驟就是將物體的體積作為標準，采用除法，質(zhì)量作分子，體積作分母，由此就可以比較不同物體不同質(zhì)量與體積的關(guān)系了。比值的使用，達到了“選取相同標準”的目的，既滿足了學生初始動機，也使學生意識到明確“標準”的重要性，對比較的理解由權(quán)衡與掂量上升到衡量與度量的層次。

面對初學物理的初中生，教師在設(shè)計教學思路時，需要特別關(guān)注學生前概念以及知識獲得和應(yīng)用來源和動機。

（作者單位：浙江省諸暨市東白湖鎮(zhèn)初級中學）