指向關鍵能力的初中物理實踐型課堂研究

【摘 要】開展物理課堂實踐活動能還原發展學生必備品格與關鍵能力的“土壤”。實踐活動設計應融入思政教育，貼近真實情境，回歸生活與社會，使學生在實踐中積累初始經驗、形成元問題。在實踐活動中，學生能通過搜集實證、科學推理、實事求是，逐步培養科學思維、科學態度與創新能力，最終形成關鍵能力。

【關鍵詞】實踐;關鍵能力;上浮;下沉

【中圖分類號】G633.7 ?【文獻標識碼】A ?【文章編號】1671-8437（2020）16-0136-04

適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生在學習中必須培養的核心素養。這種關鍵能力突出強調個人修養、社會關愛、家國情懷，更加注重自主發展、合作參與、創新實踐。教材中所提供的實驗探究活動，多為預設實驗，大多不是能夠產生元問題的真實情境，無法激發學生提問與猜想的欲望，限制了學生的思維。

在課堂中落實學科實踐活動，可以還原學生關鍵能力滋生的“土壤”，還原學生學習應有的環境和生態。下文以蘇科版八年級物理下冊的“物體的浮與沉”為例，談談如何設計物理課堂實踐活動，培養學生必備品格與關鍵能力。

1 ? 情境創設融入思政，培養家國情懷

傳承與發展中華優秀傳統文化，突出強調社會責任、社會關愛和國家認同，是培養學生關鍵能力的一個重要方面。保持家國情懷，關注時代，關注社會，及時汲取養分，豐富學生思想，落實思政教育，是物理實踐活動設計的必要原則。

可以將教材中與思政教育有關的學科知識，適時、適情地加入到實踐教學活動中。對于教材中與思政教育無關的學科知識，就要根據學科知識的結構與特點，將知識與歷史有機融入實踐活動，通過生動、具體、入情的事件，創設思政教育情境，向學生傳達“社會責任”“國家認同”的情感態度和價值取向，從而落實立德樹人的根本任務。如“物體的浮與沉”這節課，在課堂導入中可融入中國名艦——“致遠艦”;在具體教學中可融入新中國自己建造的第一艘03型潛艇，也是海軍唯一授予潛艇榮譽舷號的“56-110”潛艇，及中國第一艘國產航母——“山東艦”。

在具體實施本節教學時，教師課前布置了預習實踐作業：觀看影片《甲午大海戰》。課堂教學開始時，教師用PPT展示“致遠艦”，并在影片的鋪墊下創設情境。

【教學片段】

師：這是一艘英雄之艦，名為“致遠艦”。

師：1894年甲午戰爭期間，黃海海戰中，“致遠艦”英勇撞向日本軍艦，欲與敵同歸于盡。艦長鄧世昌慷慨犧牲。（PPT同步展示鄧世昌英雄畫像）

師：我們要記住歷史，發奮圖強，為實現中國夢而努力學習。

師：今天我們模擬打撈“致遠艦”，從物理角度探究物體的浮與沉。（教師板書：物體的浮與沉）

設計意圖：通過觀看愛國主義影片及設計實踐活動，創設一個具有家國情懷的課堂情境，以打撈英雄之艦“致遠艦”的實踐主題為教學主線，以愛國主義情感驅動學生學習與實踐，具有目標的指引性、問題的驅動性、情感的激發性及實踐的操作性。教師通過PPT展示“致遠艦”圖片，輔以感情充沛的語言引導，將愛國情感融入實踐問題的探究，以培養學生家國情懷，落實立德樹人的核心目標。

2 ? 真實情境激發元問題，培養科學思維

課堂實踐活動，重在引導學生在真實情境中進行實踐。真實情境具有一定的思維深度，能夠激發學生元問題，調動學生深度參與學習。情境必須貼近學生體驗，活動設計必須融入生活實際。貼近學生真實生活的實踐活動，能使學生汲取知識的營養，將原始經驗進行升華提煉，進一步提出有價值的問題與猜想，從而使學生產生學科情感共鳴，形成體驗式自主學習，培養科學思維、科學態度。

在“物體的浮與沉”教學設計中，教師準備了橡皮泥、土豆片、蘋果片、鐵釘、螺母墊圈、擰緊蓋子的瓶子、雞蛋、食鹽、氣球、改造后的輸液器等生活中常見的物體。學生對這些物體的物理屬性已有自己的一些感知，不過這些感知不一定是完全正確的。通過對這些物體的浮沉現象的觀察與體驗，能激發學生深度思考與深入探究，便于學生學習深層的學科內容與規律。

【教學片段1】

師：請同學們依次將這些物體浸入水中，輕輕松手，觀察物體的浮沉情況，并分類記錄。

生：……（分組完成實踐，并根據浮沉情況對物體進行分類）

生：老師！為什么鐵釘下沉到底部，而用鐵做成的船卻能浮在水面？

師：現在請同學們利用現有的物體，嘗試一下，能使下沉的橡皮泥、雞蛋上浮嗎？能使上浮的玻璃瓶、蘋果片下沉嗎？

生：（獨立思考、組內自主交流）將橡皮泥做成空心的，增大橡皮泥所受的浮力，當浮力大于自身重力時，橡皮泥上浮。

師：為什么做成空心，就可以增大浮力？

生1：做成空心的，可以增大橡皮泥排開水的體積。根據阿基米德原理，在液體密度不變時，排開的液體體積越大，橡皮泥所受浮力越大。

生2：向雞蛋所在的燒杯中加鹽并攪拌，可增大液體密度，根據阿基米德原理，在排開的液體體積不變時，液體密度越大，雞蛋所受浮力越大。

師：你認為決定一個物體上浮還是下沉的條件是什么？

生2：物體上浮還是下沉取決于物體所受浮力與重力的大小關系。當物體所受浮力大于自身重力時，物體上浮;當物體所受浮力小于自身重力時，物體下沉。

生3：將鐵釘扎入蘋果片，可使蘋果片下沉。因為這樣做可以增大蘋果片的重量，從而改變浮力與重力的大小關系;同理，將空瓶子裝滿水，擰緊蓋子，瓶子將下沉。

師：大家現在按照自己的想法，用實踐驗證自己的猜想與推理。

生：……（學生實踐驗證）

設計意圖：物體的浮與沉現象，學生在生活中很少能直接接觸并體驗，對之缺乏必要的感性認識。因此，教學中再次給學生提供真實情境進行實踐，通過實踐活動中對物體的再觸摸、現象的再觀察、問題的再浮現，以充分激發學生的潛力，使學生形成元問題，能深度思考其他問題。

學生首先通過對實踐現象的觀察、思考、歸類，形成對浮與沉的初步認識。然后在教師追問中，對實踐中的現象進行可逆轉換，結合阿基米德原理、力與運動的關系，采用可行措施使下沉的物體上浮、上浮的物體下沉，將“物體上浮與下沉的理論本質”納入自己固有的知識體系，從而完成對知識的建構。

在學習新知、回顧舊知的過程中，通過元問題的激發與引領，學生進一步質疑問題、提取信息、尋找證據，然后教師再提出新的問題，走向深度的實踐探究，使學生通過再實踐、再認識，升華認識，從而形成科學思維等關鍵能力。

【教學片段2】

師：實踐中，我們看到向雞蛋所在的燒杯中加鹽并攪拌，雞蛋上浮。雞蛋靜止在液面上，這種狀態我們稱為漂浮。對于漂浮的物體，它所受到的浮力與重力應該滿足什么條件？

生：它所受到的浮力與重力應該相等，因為雞蛋在液面上靜止，是一種平衡狀態，受到的浮力與重力是一對平衡力。

生：老師！能否使雞蛋既不靜止在液面上，也不下沉到容器底部呢？

師：你們組內實踐一下，找出可行的方法。

生：……（有的學生倒掉剛才的鹽水，重新加鹽;有的學生在原有基礎上不斷加水，最終所有小組全部實現雞蛋靜止在液體中。）

師：對于這種靜止在液體中的物體，所處的狀態與漂浮相同嗎？能否找到其與漂浮物體相同或不同的特點？

生：……（小組成員不由自主地湊在一起主動研討起來）

生：這種狀態不是漂浮，因為漂浮的物體有部分露在液面外。

師：我們稱這種狀態為懸浮狀態，處于懸浮狀態的物體也是平衡狀態，請同學們回憶剛才使雞蛋懸浮的方法，針對懸浮的物體，提出一個值得進一步探究的問題。

生：雞蛋的密度與鹽水的密度有什么關系？

師：很棒！請以小組為單位推導證明ρ雞蛋與ρ鹽水的數量關系。

學生合作探究，證明如下：

因為：F浮=G蛋

ρ鹽水V排g=ρ蛋V蛋g

由于雞蛋浸沒在鹽水中V排=V雞蛋

所以ρ鹽水=ρ雞蛋

師：在此結論的基礎上，請同學們回憶實踐過程并猜想：雞蛋上浮時，ρ鹽水與ρ雞蛋滿足什么關系？雞蛋下沉時，ρ鹽水與ρ雞蛋滿足什么關系？

生：……（小組代表展示各組通過自主研討后得出的猜想：ρ鹽水>ρ雞蛋時，雞蛋上浮，ρ鹽水<ρ雞蛋時，雞蛋下沉）

設計意圖：受元問題激發，實踐活動不斷走向深層次。在元問題的引領下，啟發學生的思維，讓學生在不斷實踐的基礎上，通過觀察、思考、分析、猜想和驗證，積累實踐經驗，再歸納推理總結，最后得出結論。每一次“實踐、認識”的循環都使學生認知能力得到了提升。

再次實踐時，學生提出了深入探究的問題，并積極開展合作學習，推證出“懸浮的雞蛋的密度等于雞蛋所在的鹽水的密度”這一結論。這一過程展示了認識客觀規律的科學方法：實踐、認識，再實踐、再認識。實踐活動深入培養了學生的提問能力、推理能力，以及在實踐中收集證據，根據證據科學論證，運用證據驗證結論的意識。

3 ? 實踐活動回歸社會生活，培養科學態度

科學態度是學生關鍵能力的一個方面。將實踐活動與學生生活緊密聯系，能開闊學生思維，并啟發學生積極主動深入地思考不同的、有沖突的問題;能啟發學生對觀察到的現象進行評價性、批判性思考，更加積極主動地接受經證實的結論并重新考慮自己的認識，從而內化為尊重客觀規律的一種覺悟。

在“物體的浮與沉”教學設計中，教師可展示“壁掛空調要裝在房間的上部，暖氣片安裝在房間的下部”這樣一個生活中的客觀問題，引導學生考慮不同的、有沖突的現象，從而促使學生積極主動地重新思考自己對事物的原有認識，樹立更加科學的世界觀及養成認識世界的科學態度。

【教學片段】

師：為什么壁掛空調要裝在房間的上部，而暖氣片要安裝在房間的下部（展示空調安裝與暖氣片安裝圖片）？請同學們搜尋生活中的相關現象，證明自己的觀點或認識。

生：我們吹的氣球在空中不能上升反而下降（學生吹氣球），因為吹入的是水蒸汽和二氧化碳氣體等，其密度大于空氣密度。所以我猜測，因為冷空氣的密度要大于熱空氣的密度，冷空氣會下沉，而空調是一款主要用來制冷的設備，所以安裝在上部。

師：回答很棒！請查閱物質密度表，對比二氧化碳氣體的密度和空氣密度的大小！

生：（查閱教材中密度表）

師：（用PPT展示幾種氣體的密度，如表2）請同學們現在通過實踐驗證猜想。

生：利用圖3的裝置給氣球充入氦氣，然后放飛，觀察現象。（現象：體積相對較小的氣球下降，體積相對較大的氣球上升）

生：（驚訝，不知所措）

師：氦氣球有的上浮，有的下沉，這是為什么呢？

生：……（小組內開始議論，有的對原結論開始懷疑，此時教師讓其充分討論）。

生：……（小組間討論聲音逐漸變大，學生更是疑慮）

……

生A：充入密度小于空氣密度的氣體，氣球未必上升。這是因為氣球有自重，在充入氦氣后，只有滿足所受的浮力大于氦氣與氣球的總重，氦氣球才能上升;根據阿基米德原理，當氦氣球體積小時，氣球排開的空氣體積小，氣球所受的浮力小，且浮力小于氦氣及氣球的總重，所以下沉。（掌聲）

生B：這個體積可以準確計算出來，當氣球體積大于這個體積時，氦氣球上浮;小于這個體積時，氦氣球下沉。（該生到黑板展示自己的計算過程，如下。）

生C：如果把氣球與球內的氦氣看作一個整體，上升的氦氣球整體密度應小于空氣密度，而下降的氦氣球整體密度應大于空氣密度;當氦氣球整體密度等于空氣密度時，氦氣球就會懸浮在空氣中。（學生掌聲再起）

設計意圖：教師通過現場充氣球的實踐活動，展現給學生一個與原有認知相矛盾的問題，使他們對剛學習的知識產生了質疑，從而引發更深入的思考，“是開始的實踐結論不正確？還是老師現在的實踐活動有問題？”為了解決這個問題，學生在疑惑中開始了討論與研究。這種方式促使學生深度學習，運用已經理解和掌握的基本科學原理和方法解釋實踐中所出現的新問題，從而形成嚴謹的邏輯意識、尊重事實和證據的實證意識及嚴謹的求知態度。同時進一步驗證了結論的正確，培養了學生多角度分析問題、批判性思考、獨立判斷、科學做出選擇和決定等思維能力，使學生形成了正確的科學態度。

4 ? 再入情境問題，創新實踐活動，培養創新能力

創新能力是關鍵能力中的核心能力，是學生核心素養這座“寶塔”頂端的“明珠”。實踐活動是培養學生創新能力的“沃土”。在本節教學中，學生通過“撈英雄之艦‘致遠艦”（用螺母墊圈比作“致遠艦”）的實踐活動，運用所學理論提出創新性的方法，完成了自我創新能力的培養。

【教學片段】

師：如果我們將螺母墊圈比作“致遠艦”，請使用桌面上的器材，設計打撈方案。

生：……（觀察桌面上的器材，開始以小組為單位進行嘗試打撈。）

學生經過挑選器材，嘗試了幾次后，最終使用兩種方案進行打撈。方案一（見圖4）是將氣球（圖a中①）套住改造過的一次性輸液器（未使用過）端部的橡膠塞（圖a中②），再用③將橡膠塞固定在螺母墊圈（模擬致遠艦）上（如圖b），一同沉入水中（如圖c），然后用注射器通過上端的進氣孔注入氣體，使氣球膨脹，即可打撈起“致遠艦”（如圖d）。

另一種方案（見圖5）是將改造過的一次性輸液器（圖e中①）穿過螺母墊圈并固定墊圈（如圖f），使①插入水中，抽動另一端的注射器，使圖e中②充滿水，連同螺母墊圈一同沉入水中（如圖g）。再緩慢推動注射器活塞，使②里面的水從①流出，減小整體重力，使墊圈上浮，從而打撈起“致遠艦”。

設計意圖：這一實踐過程，使學生再次探究課堂開始時的情境問題，學生不畏失敗，多次嘗試，堅持探索，運用已有知識積極尋求有效的問題解決辦法。既開發了學生運用知識的創新能力，又落實了立德樹人的根本任務。

綜上所述，實踐活動在本節課是一個重要的教學載體，科學的實踐活動設計，充分展示了學生學習的主體性與合作性、思考的主動性與思辨性。在反復實踐、探究、質疑、思辨的過程中，學生的求知欲、好奇心得到了呵護與激發，思維能力、認知能力、創新能力得到了提升。學生運用科學思維方法，在實踐中，通過搜集實證、科學推理、實事求是，逐步培養了科學思維、科學態度與創新能力，最終形成關鍵能力。

【作者簡介】

祁鳳虎（1970～），男，漢族，江蘇徐州人，中學高級，本科。研究方向：課堂教學。