基于“體驗味”的初中物理課堂教學研究*
——以“浮力”課堂教學為例

唐修虎

(鹽城市明達初級中學 江蘇 鹽城 224000)

聯合國教科文組織在《學會生存——教育世界的今天和明天》中明確指出：“教師的職責現在已越來越少地傳遞知識，而越來越多地激勵思考，他將越來越多地成為顧問，一位交換意見的參考者，一位幫助發現矛盾論點而不是拿出現成真理的人．”教學中嘗試讓學生通過實驗進行體驗式的學習方式，實質上，就是強調給予學生全面發展的機會，讓他們學會全面發展的本領．我國新一輪的基礎課程改革強調教師教學方式、學生學習方式的轉變，強調課堂教學應突出學生的主體地位，倡導學習者應在親身體驗中獲得真知．在這樣的背景下，體驗教學開始受到眾多教師的青睞，情境、游戲、探究、實驗操作等多元化的體驗形式豐富著我們課堂教學的各個環節，也成為學生知識構建的重要載體．為此，筆者嘗試將體驗式教學思維應用到“浮力”教學中去，讓學生在符合認知規律的過程中完成知識的自主構建，這就是課堂教學中的“味”，而物理味的教學是重實驗、重體驗、重思維的，要力求做到課伊始，味已生；課進行，味正濃；課結束，味猶存．

1 課伊始 味已生

【新課引入】

師：同學們，老師在大燒杯中同時放入兩只雞蛋，會出現什么現象？

生：1只雞蛋沉到水底，1只雞蛋浮到水面．

師：請同學們討論、交流，猜想下雞蛋能浮到水面的原因是什么？

生：因為這只雞蛋受到了浮力．

師：日常生活中還有哪些類似的現象呢？

生：船浮在水面上，乒乓球從水里浮上來，氫氣球、熱氣球升空……

師：很好，這些事例說明了浮力在日常生活中無處不在，今天我們就一起走入浮力的世界．

設計意圖：在情境體驗中引題、激趣．通過觀察、實驗等體驗，認識浮力．選擇兩枚雞蛋放入同一杯水中，一枚雞蛋上浮，一枚雞蛋下沉的演示實驗作為本節課教學的切入點，主要是考慮學生已有的認知基礎，同時符合從簡單到復雜，從特殊到一般的認知過程，弱化了學生對新課題的陌生感．這個以“雞蛋”為主題的活動能以趣味導學，課堂氣氛迅速活躍起來，使學生在生活化的氛圍中輕松體驗物理學習的快樂．通過同一環境下沖突的、矛盾的兩種現象的強烈對比又激發了學生對浮力現象的好奇心和內在的學習動機，為接下來“下沉的物體是否受到浮力”提供了情境的鋪墊，從而有效地渲染了課堂教學中的“趣味”，正所謂課伊始、味已生．

2 課進行 味正濃

2.1 體驗下沉的物體受到浮力作用

師：沉在燒杯底部的這枚雞蛋受到浮力嗎？

生甲：受到浮力．

生乙：沒有受到浮力．

師：對于這個問題，現在出現了相矛盾的回答，請同學們利用桌面上的彈簧測力計、鋁塊、水、鹽水等器材進行體驗探究．沉在燒杯底部的這枚雞蛋是否受到浮力？什么現象能說明你的觀點？

學生自主探究．

生：受到浮力作用．當把鋁塊懸掛在彈簧測力計的稱鉤上后慢慢將鋁塊浸入水中，發現彈簧測力計的示數減小，而使示數減小的力只能是水施加給鋁塊的豎直向上的浮力．

師：通過同學們的實驗體驗發現，當鋁塊浸入水中后示數減小了，這說明了水中下沉的物體也受到豎直向上的浮力作用．請同學們討論交流，能否通過受力分析的方法求出浸入水中的鋁塊所受浮力大小？

學生交流討論.

生：浸在水中的鋁塊受到豎直向下的重力為G，受到彈簧測力計豎直向上的拉力為F′，受到水豎直向上的浮力為F浮，根據平衡力的知識可以得出

F浮=G-F′

師：回答的很好，實際上該同學通過受力分析的方法得出求浮力的一種方法．老師獎勵給你一只氣球．(在把氣球給學生的瞬間松開手，氣球飛出去了．)這說明了什么問題呢？

生：空氣對氣球產生浮力作用，說明浸在氣體中的物體也受到浮力的作用．

師：在對浮力有了初步的認識以后，下面就讓我們再次體驗一下浮力的存在．請同學們將瓶蓋旋緊的塑料瓶慢慢壓入水中．

設計意圖：在直觀體驗中，收獲真知．通過探究“下沉的物體是否受到浮力”，達到會用彈簧測力計測量浮力．根據之前的情境鋪墊，提出“沉在燒杯底部的這枚雞蛋受到浮力了嗎？”的問題．在該問題的任務驅動下，讓學生利用課桌上事先準備好的器材設計實驗進行探究，并通過討論交流得出求浮力的一種方法．在對浮力有了初步的認識后，讓學生們將瓶蓋旋緊的塑料瓶慢慢壓入水中，再次體驗浮力的存在，同時為接下來“探究影響浮力大小的因素”的探究實驗提供了基本的素材和平臺．在該階段的教學過程中，讓學生在任務驅動下進行簡短的探究活動，收獲真知．這種隱藏在任務驅動下的認知過程，就是讓學生充分地體驗、實驗、討論、交流、感悟，真正體驗科學探究的過程，讓學生對知識的獲取更具有主動性，讓學生的學習真正發生．

2.2 探究影響浮力大小的因素

學生自主體驗．

師：誰愿意來分享一下你的體驗呢？

生甲：感覺有個力與我的手相抵觸，而且越往下壓，這個力越大.

生乙：當塑料瓶完全浸沒到液體中后，再往下壓，感覺塑料瓶受到的浮力保持不變．

師：針對這些現象，你能提出一個什么樣的有價值的探究問題呢？請同學們交流．

學生討論交流．

生：浮力的大小受哪些因素影響呢？

師：請同學們提出你們的猜想，并說說你的依據．

生甲：可能與液體的密度有關．因為人在水里會沉下去，而在死海里會浮在海面上.

生乙：可能與物體的密度有關．因為一塊木塊會浮在水面上，一塊石頭會沉在水底，石頭的密度大于木塊的密度.

生丙：可能與物體的體積有關．因為大的鐵船會浮在水面上，而小的鐵塊會沉到水底.

生丁：可能與物體浸入液體的深度有關．因為在剛才的體驗中，塑料瓶浸入的深度越深感覺受到的浮力越大.

生戊：可能與物體的形狀有關．鐵塊沉在水底，同樣是鐵做的船卻能浮在水面上.

生己：可能與物體浸入液體的體積有關．通過剛才的實驗可知，塑料瓶浸入液體的體積越大，受到的浮力越大．

師：同學們說出了這么多的可能影響浮力大小的因素．請同學們小組內討論，挑選你們感興趣的因素，設計實驗方案，并進行實驗探究．

學生討論交流，設計實驗方案，實施實驗，總結規律．

小組1展示：我們小組探究的是浮力的大小與深度的關系．請看我們的實驗單，將鋁塊分別浸入到液體的較淺處、較深處、完全浸沒，測出浮力大小分別為0.5 N，1 N，1.3 N．所以得到的結論為，浮力與深度有關，數據如圖1所示.

圖1 浮力與深度關系的數據(小組1)

小組2展示：我們小組認為浮力的大小與深度無關．剛才小組1探究中，當物體完全浸沒后，隨著深度的改變，浮力的大小保持不變的，而在浸沒之前，他們沒有控制浸入的體積相同，所以他們的結論是有問題的．我們小組探究的方案是，將一長方體木塊分別豎放、橫放懸掛在彈簧測力計下方，并在木塊分別浸入水中二分之一時讀出示數，具體數值請看實驗單，在我們的實驗方案中，很好地控制了浸入液體的體積保持不變，而改變木塊浸入水中的深度，兩次測得的浮力相等，可知浮力的大小與深度無關，數據如圖2所示.

圖2 浮力與深度關系的數據(小組2)

師：此處應該有掌聲，該小組的設計非常巧妙地說明了浮力的大小與物體浸入液體的深度無關．而小組1的實驗探究過程中，鋁塊在未完全浸沒之前，物體浸入液體的體積逐漸變大，浮力也逐漸變大；完全浸沒之后，物體浸入液體的體積保持不變，則浮力保持不變．實際上小組1的實驗數據應說明了浮力的大小與物體浸入液體的體積有關．

師：如果在溢水杯中裝滿水，將掛在彈簧測力計下的鋁塊慢慢浸入到溢水杯中，會有什么現象發生呢？請同學們實驗體驗．

生：當鋁塊慢慢浸入溢水杯中后，溢水杯中的水將從杯口溢出，且鋁塊浸入水中的體積越大，溢出水的體積也越大；當鋁塊完全浸沒到水中后，鋁塊排開液體的體積保持不變，發現杯口也沒有水溢出．

師：這個實驗現象說明了物體排開液體的體積與物體浸入液體的體積相等，那么我們就可以用物體排開液體的體積來替代物體浸入液體的體積．我們就可以說浮力的大小與物體排開液體的體積有關．

師：下面我們繼續請小組展示影響浮力大小的因素．

小組3展示：我們小組探究的是浮力的大小與物體體積的關系．彈簧測力計測出大鋁塊的重力后，將大鋁塊完全浸沒水中，讀出彈簧測力計的示數，求出浮力為1.3 N；用同樣的方法測出小鋁塊完全浸沒時受到的浮力大小為0.3 N．兩次測出的浮力大小不等，所以我們小組得出的結論，浮力的大小與物體的體積有關，體積越大，浮力越大，數據如圖3所示.

圖3 浮力與體積關系的數據

師：有沒有同學對該小組的實驗探究過程有疑問呢？

生：前面小組2的探究實驗中已說明了浮力的大小與物體排開液體的體積有關了，而小組3的實驗展示過程中沒有控制物體排開液體的體積相同，所以他們的探究方法是錯誤的．實際上物體體積對浮力的影響可以通過小組1的實驗探究說明，在鋁塊未完全浸沒之前，浸入的體積越來越大，浮力也越來越大，但這一過程物體的體積和物體密度并未發生改變，即物體的體積和物體的密度未發生改變，受到的浮力卻發生了改變，這說明了浮力的大小與物體的體積和物體的密度都沒有關系．

師：我覺得應該給該同學以掌聲，他很好地利用控制變量法的思想和明銳的思維分析能力，巧妙地說明了浮力的大小與物體的體積及物體的密度無關．真的很棒．

小組4展示：我們探究的是浮力的大小與液體密度的關系．將鋁塊懸掛在彈簧測力計上測出重力后分別將鋁塊浸沒到水中和鹽水中，觀察彈簧測力計的示數．通過我們測量數據(圖4)說明浮力的大小與液體的密度有關．

圖4 浮力與液體密度關系的數據

小組5展示：我們探究的是浮力的大小與物體形狀的關系．將同一橡皮泥分別做成球狀和餅狀后，懸掛在彈簧測力計的下方測出重力后分別將不同形狀的橡皮泥浸沒在水中，觀察彈簧測力計的示數．我們測量的數據(圖5)說明浮力的大小與物體的形狀無關．

圖5 浮力與物體形狀關系的數據

師：同學們設計的實驗都很棒，也很精彩．通過大家的實驗探究可知，浸在液體的浮力大小與物體排開液體的體積和液體的密度有關．

設計意圖:在不斷體驗中，追求深刻．這一教學環節引人入勝，通過水到渠成的合作探究培養學生嚴謹的科學態度和責任，提升學生的邏輯、分析、歸納、推理等科學思維，使學生有所獲的同時體驗了科學的探究方法，將課堂教學的“味”升華并演至最高潮．通過將旋緊塑料瓶壓入水中出現的現象，提出了浸在液體中浮力的大小與哪些因素有關的問題．學生經歷了形成猜想、合作實驗探究、對實驗結果深入分析、解釋實驗得出結論．在一次次的實驗引領下，學生經歷了從觀察現象到發現差異，到尋求原因，最后抽象概括的全過程．學生能夠在不斷的實驗中逐層遞進，在自然有序的活動中體驗最初的知識積累，這一教學過程讓學生真正成為課堂的主體，而且學生的多次探究實驗體驗過程不是一個個單一的循環，而是一個螺旋上升的過程，學生在實驗過程中能夠注意前后實驗的聯系，能夠把控制變量法的思想運用到實驗過程中，發現實驗不足，從而尋找新的、更好的實驗方案．在本教學過程中教師通過選擇長、寬相差較大的木塊，引導學生進行實驗探究，通過這一過程能使學生質疑、分析、推理等思維得到較好的提升．

師：同學們通過上述的實驗探究可知，浸在液體中的物體受到的浮力大小與液體的密度及物體排開液體的體積有關．對于這兩個因素對浮力的影響，同學們有哪些聯想呢？

生：根據之前所學公式m=ρV，而這里涉及到V排和ρ液，所以我聯想到了物體排開液體的質量，即浮力的大小可能與物體排開液體的質量有關．

師：很好．這里老師利用自制的圓盤測力計看看結果到底怎樣呢？如圖6所示.我們將一重物掛在圓盤測力計的下方．在其指針所在的位置做一標志．將重物下方裝滿紅色水的溢水杯慢慢地抬起，重物逐漸浸入溢水杯．我們發現紅色的水從溢水杯口流到小燒杯中，同時發現測力計的示數逐漸變小，待示數穩定后，測力計減少的示數即為物體受到的浮力大小，現在將從溢水杯中溢出的水倒入測力計和物體之間的小桶內，請同學們觀察現象，這一現象又說明了怎樣的結論？請同學們討論下．

圖6 利用圓盤測力計

學生小組討論．

生：測力計的示數恢復原來的值，這說明了物體受到浮力的大小與物體排開液體的質量有關，即浮力的大小等于物體排開液體的重力．

師：非常好，其實早在2 000多年前，阿基米德為了辨別皇冠的真偽，就利用到了浸在液體中的物體所受的浮力大小等于被物體排開液體所受重力的大小．即F浮=G排．這就是著名的阿基米德原理．如果這一公式進行推理,F浮=ρ液gV排，通過這一推理公式可知，阿基米德原理與我們今天重點探究的浮力大小的影響因素是一樣的．

設計意圖：在創新實驗中啟發思考．關于阿基米德原理，教材中直接給出文字的敘述并進行數學推導．在章末的評價和反思中讓學生自行設計．如何在探究影響浮力的因素之后自然過渡到阿基米德原理，且能引起學生的思考？教者改進了實驗方案，將溢水杯中溢出的水又倒回到彈簧測力計下的小桶中，啟發學生的思考，并引導學生得出阿基米德原理．教者在教學過程中讓學生安靜地觀察現象并思考，讓學生擁有一個完成自我學習的空間和時間，憑自己的能力完成知識的最初構建．正所謂課進行，味正濃．

3 課結束 味猶存

3.1 拓展體驗

觀看一段與蛟龍號有關的視頻.

師：蛟龍號在剛進入水中到下潛的過程中，浮力是怎樣變化的呢？

生：在蛟龍號未完全浸沒水中前，浮力將逐漸增大；當蛟龍號完全浸沒到水中之后，浮力將保持不變．

師：你是默認了海水的密度保持不變的，實際上由于海水溫度的降低以及海水被壓縮，海水的密度會逐漸增大．所以實際情況是，蛟龍號受到的浮力一直在增大．

3.2 布置作業

(1)折一只紙船，比比誰裝載的“貨物”多．

(2)想一想，怎樣使沉在水底的雞蛋浮起來？并嘗試在家里做一做．

設計意圖:在拓展體驗中溫故知新．作為課堂知識的鞏固階段，教者并沒有采用傳統的習題講解模式，而是安排了一段實用性的視頻．其實這就是初中物理所強調的從生活到物理，從物理到生活的過程．兩道家庭作業，就是讓學生再次通過親身體驗，鞏固所學的知識．體驗學習的價值在于，學習本身既需要知道此時此地的事實，我們還需明白彼時彼地如何應用，因此用拓展體驗來代替傳統意義上的習題練習，既有溫故的作用，更具有求新的價值．正所謂課結束，味猶存．

4 結束語

“授人以魚，不如授人以漁．”落實素質教育，培養學生自主學習能力，倡導體驗式的學習方式，實質上，就是強調給予學生全面發展的機會，讓他們學會全面發展的本領．學生是認知和發展的主體，教育的本質就是喚起學生主體內在的需要、動力，發揮學生的主體性，幫助學生不斷地創造新的自我．愛因斯坦說過：“對真理的追求往往比對真理的占有更重要．”新的教學理念也認為：“學習過程比結果更重要．”沒有了教師強安硬套的羈絆，采用體驗的學習方式，讓學生無論是在輕松自由的體驗空間，還是在合作探究的操作空間，都能相互吸收好的東西，接受好的意見，讓自己的合作意識、探究精神得到最大限度的萌發，應是我們教師不懈的追求．