關于科學教材中浮力知識教學的思考

程德海

摘 要：對初中科學浮力知識教學中的幾類常見問題進行歸納，并從學生思維的角度對問題內因進行探討分析，還從實驗教學方式的改進、基礎知識的夯實以及強化心理分析和訓練等方面提出改進浮力知識教學效果的建議。

關鍵詞：初中科學；浮力；教學思考

浮力知識是初中科學教材的重要內容之一，但由于浮力知識涉及的具體情況復雜，基礎知識內容多，學生思維適應性要求較高等原因，浮力知識的教學始終是中學教學中的一個難點。

一、浮力教學中常見的幾個典型問題

1.同一個雞蛋放在甲杯液體中時，它在液體內懸浮，把它放入乙杯液體中時，它卻漂浮在液面上，問雞蛋在哪種液體中受到浮力大

學生往往認為，雞蛋在甲杯液體中受到浮力大。他們為什么做出這個判斷呢？學生的想法是：因為雞蛋在甲杯中是全部浸沒，當然排開液體的體積大，所受到的浮力也就大。學生之所以產生錯誤，從知識上分析是由于對二力平衡的知識沒有深刻理解和掌握；從心理因素上分析，就是忽略了隱蔽因素。這個隱蔽因素是“同一個雞蛋”和“液體的密度不同”。隱蔽因素的心理作用，在浮力一節的學習中是一個帶有普遍性的典型問題。

2.體積相同的木塊和鐵塊，把它們投到水中，誰受到的浮力大

在敘述這個題的過程中，如果在“體積相同”這幾個字上加重語氣或者有所重復時，學生就會做出：“木塊和鐵塊受到的浮力一樣大”的錯誤判斷。這是因為教師在敘述上的暗示起了作用，導致學生只想到了“體積相同”這個明顯的已知條件，忽視了木塊密度小于水的密度這一條件。事實上，木塊只有部分體積浸沒在水中，鐵塊是全部體積浸沒在水中，當然木塊排開水的重力要比鐵塊小，因此鐵塊受到的浮力要大。

如果在敘述題目的過程中，語氣的著重點放在后面，一樣大的“木塊和鐵塊”時，這樣就又有一種暗示的傾向，使學生感到教師在提示注意：它們的密度不同！木塊要上浮、鐵塊要下沉，所以就能較快地作出鐵塊受到的浮力大的正確判斷，改變了提問題的語氣，就產生了不同的心理效果。

3.把質量相等的木塊和鐵塊放到水中，當它們靜止后，誰受的浮力大

對于這個問題，絕大多數學生都認為木塊受到的浮力大。如果只看他們做出的判斷，那是正確的。可是要注意，學生有時是根據錯誤的依據，又進行了錯誤的分析，反而能得出正確的結論。他們是這樣考慮的：因為ρ木<ρ鐵，當質量M相等時，所以V木>V鐵，由于忽視了木塊漂浮、鐵塊沉在水底的條件，統統作為全部浸沒來處理。所以得出了木塊受到的浮力大這一結論。所以不能只看結論，要全面考查學生分析問題的思路，才能發現學生的思維過程在哪個環節上出現了障礙。

即使意識到了木塊漂浮，鐵塊沉在水底這個條件之后，學生還是不能很順利地找到答案。新的矛盾還會出現：木塊的體積雖然遠大于鐵塊的體積，然而木塊只有部分體積浸沒在水中，到底是木塊排開的水多還是鐵塊排開的水多？到此學生束手無策，找不到思路了。這種表現是由于學生習慣于從一個角度去認識問題，不善于改變看問題的角度，是心理慣性在起作用。如果從受力分析角度入手，用等量代換的方法，很容易就找到正確答案。即：

由于木塊漂浮在水面上，所以F水浮=G木，鐵塊沉在水底，所以F鐵浮

又根據題中的已知條件：因為m木=m鐵，所以G木=G鐵，所以F木浮>F鐵浮

綜上所述，學生頭腦中的某些先入為主的錯誤觀念，隱蔽因素的忽視和干擾，以及思維定式的影響等所造成的思維混亂和心理障礙，確實給學生的學習帶來了一定的困難，這些心理因素在教學中是不容忽視的。

二、如何處理這部分教材

1.重視科學實驗，充分借助和發揮實驗產生的積極的心理類化作用

關于阿基米德定律實驗書上的做法是：在實驗的演示過程中，教師像變魔術似的“把被全部浸沒的物體排開的水倒進了小筒中，觀察彈簧秤示數的變化”。從這里讓學生得出：“浮力的大小就等于物體排出那部分水的重力”。我覺得這種做法讓學生沒有心理準備，沒有給學生一個思考的余地和過程。因此，學生常常產生這樣的心理障礙，總不明白為什么老師把溢水杯中流出的水倒進上面的小筒里呢？為什么這些水倒進小筒后，彈簧又恰巧準確地伸長到原來的長度。仿佛這一切都是老師事先安排好的，以至使學生無法想象，不能令人信服。這樣就會影響學生主動地通過自己的思考去探索知識的積極性。

根據學生的這種學習心理，我覺得應把演示實驗略做調整：用兩個彈簧秤來做演示。先做部分浸沒的實驗，讓學生觀察物體受到浮力大小跟它排開水的體積有關這一事實后，進一步讓學生從彈簧秤的讀數變化中讀出浮力的大小。然后再用另一個彈簧秤，稱出被排開的水的重力，讓學生先直觀地看到物體所受浮力的大小跟排開水的重力相等這一事實，使學生在沒有心理準備的情況下，通過實驗先形成一個初步的心理傾向，進而再觀察，浮力增大時排開的水的重力也增大。在綜合以上兩次實驗（都是部分浸沒）的基礎上，引導學生得出：“如果浮力跟被排開的水的重力相等，當物體浸沒時，把排開的水匯集起來，倒進上面的小筒里，彈簧也會準確地伸長到原來的長度”。這樣處理就能更加使學生在心理上接受“由于浮力的作用使彈簧秤縮短的長度，跟由于被排開液體的重力作用使彈簧伸長的長度相等”這句話。

2.注意講好基礎知識

在浮力的教學中，涉及許多具體概念和諸多方法，極易造成混淆。這種混淆往往既有知識的原因，也有心理的原因，并且常常是交織在一起的。如果概念、規律講得清楚、扎實，就有利于排除錯誤的心理干擾。越是在認識上的似是而非之處，越是容易出現各式各樣的想當然的判斷。如G物與G排液、ρ物與ρ液、V物與V排等。漂浮狀態與上浮過程，漂浮狀態與懸浮狀態等，這些概念不清，必然導致學生形成錯誤的觀念。

在浮力一節中，運用科學知識解決問題的方法上，要強調方法是隨著問題的條件變化而改變的。如，在浮力的計算中，既要重視用阿基米德定律來進行浮力的計算，也要重視根據二力平衡原理，間接地對浮力做出判斷。如果過于強調一種方法，就會形成一種定勢，成為束縛學生思維的心理慣性。

3.加強心理分析與心理訓練

教師的工作對象是學生，教師對學生學習科學的思維規律沒有認識，把握不住學生學習心理傾向，就不能把教學活動真正落實在學生身上。因此，重視和加強對學生的學習心理的分析與研究，是提高教學質量的重要保證。

隨著學生年齡的增長，生活天地不斷的擴展，生活內容的不斷豐富，初中生的求知欲大大加強了，這就為我們培養學生學習科學的興趣提供了良好的條件。但初中生的學習往往還限于直接興趣的水平上，因此，在初中科學教學中，教師要重視科學實驗的演示，充分發揮實驗的教學功能，并注意聯系生活實際，使課本上的科學轉化為生活中的科學。這對培養初中生學習科學的興趣是十分重要的，因為興趣都是從對科學現象本身的認識開始的。

就學生的思維發展過程來看，初中階段學生思維的特點是處在形象思維向抽象思維過渡階段。這是少年時期的思維發展的一個“質變”。初二年級正處在過渡的關鍵時刻，教師不僅要看到這個變化，順乎其規律適應這個變化，更有責任促進這個變化，教師要不失時機地通過科學概念的建立，科學規律的歸納、概括，培養和發展學生的邏輯思維能力，提高學生學習的心理品質。

改善學生心理品質的重要途徑在于加強心理訓練，這種訓練并不是指毫無目的地做難題，而是抓住科學規律的要點，針對思維癥結，從不同角度來訓練，使學生最后不僅理解了，而且從心理上很自覺地接受了，這一點是十分重要的。

（作者單位 浙江省安吉縣三官中學）