以問題鏈為主線構建物理模型課堂

李昕

復習課是初中物理教學中的一個重要課型，也是物理教學中較難上的一種課型，這也是許多教師經常發出的感嘆.它不像新授課那樣“有趣、新鮮”，而是擔負著系統整理、查漏補缺以及鞏固發展的重任.特別是在初三一輪總復習過程中，學生對初二的知識掌握是模糊的，如果此刻僅用傳統的教學模式，選擇好例題后在例題的基礎上，教師將問題進行變式，再讓學生反復練習，評講、再練習、再評講的教學方式，雖然經過大量的訓練，學生能夠掌握某類問題的解決方法，卻不能體會老師為什么要選擇這些例題，學生會覺得復習課沒意思.因此在復習課上，雖然教學容量較大，教師疲憊，學生乏味，教學效果不明顯.

筆者在浮力復習課教學過程中做了一些嘗試，以問題鏈為主線引導學生先通過現象分析構建知識網絡框架，繼而用雞蛋的沉浮實驗巧妙的設計將浮力的三種計算囊括其中，最后以具體實物“雞蛋”的浮沉為建模基礎，圍繞浮沉現象逐層完成浮力概念內涵的回顧和浮力知識應用性的外延拓展.解決相似問題和各種經典問題，探討了浮力的方向、大小、測量及浮沉條件的應用.整節課以簡明的問題鏈串接各環節，以定性探討體現學生的思維和目標達成度.

一、問題鏈1：現象分析學習任務：建構浮力相關知識

提問1：誰有妙招？（小實驗）塑料瓶中有一個乒乓球，你有沒有辦法可以手不碰塑料瓶就可以拿到乒乓球？

學生回憶浮力的定義：一切浸在液體（氣體）的物體都受到向上的托力叫浮力.

提問2：還記得學過哪些浮力的知識？

學生回憶浮力的方向、部分浮力大小的計算方法和物體浮沉條件……

1.浮力的方向

豎直向上 ，施力物體：液體（氣體）.

2.浮力的大小

（1）稱重法：F浮=G-F′一般適用于下沉的物體.

（2）阿基米德原理：F浮=G排=ρ液gV排適用于所有浸入液體或氣體的物體

若這一部分學生無法回憶完整，等待第二問題鏈歸納總結.

3.浮沉條件

提問3：既然同學們已經知道這么多有關浮力的知識，你感覺到最困難的是什么？

自然過渡到下一環節——浮力大小的測量

評析在回憶的基礎上，讓學生主動構建，再對知識進行分類，然后用文字或圖表表示出來，這就是一個簡單的整理過程.教師在此基礎上，可以組織學生對所整理的每個知識點進行回憶，達到鞏固的目的.而其中關于浮力大小的測量方法，通過構建過程發現學生遺忘的知識，可以留待問題鏈2來展開本堂課的重點教學，這樣也是一種較為有效的教學方式.整個過程要求學生不必翻閱教科書，可通過小組合作交流相互啟發.然后把學到了什么，寫在對應的知識點下面.對于整理的形式，教師不必作統一要求.可以是圖表，也可以是知識網絡等.

二、問題鏈2：設計實驗學習任務：從探究雞蛋在液體中所受浮力大小歸納所有計算浮力的方法

提問1：有幾種方法求雞蛋在水中所受浮力的大?。窟x擇所需實驗器材，設計實驗方案. 提供器材：溢水杯、燒杯、量筒（天平）、液體（鹽水可以讓雞蛋漂?。?、密度計等.

生1：阿基米德原理……溢水杯、燒杯、量筒（天平）、液體、密度計……

生2：稱重法……彈簧測力計.

師： 請學生到前面來實際測量一下.提醒彈簧測力計的使用（細節——調零）

發現問題——雞蛋無法沉入水中.

提問2：這種方法是否適用？

生1：不可行，因為無法浸入液體.

生2：可行的，因為此刻F拉=0 （邊操作邊講解）

師： 狀態分析法就是稱重法的極端表現.F拉=0時，適用于哪些狀態？

生： 漂浮和懸?。ㄑa充板書）

提問3：所以我們該怎樣選擇合適的方法求浮力大小？

生：根據公式的特點歸納出下列方法：

（1）有彈簧測力計用稱重法：F浮=G-F′一般適用下沉物體.

（2）若是特殊狀態漂浮或懸浮用狀態法：F浮=G物適用.

（3）已知V排大小等條件用阿基米德原理：F浮=G排=ρ液gV排.

師：選擇合理的方法，解決浮力的大小問題.

評析看似簡單的測量浮力實驗，讓學生落入陷阱，也是筆者設計的目的.多種測量工具以多媒體圖片形式呈現出來.學生只需按照阿基米德原理找出所需的測量工具，可以容易解決問題.

但因為開始并未告訴學生液體是鹽水，所以在學生的頭腦中想當然地認為雞蛋在液體中一定下沉，所以有學生選擇了彈簧測力計想用稱量法來進行實驗，結果大大出乎意料，雞蛋居然漂在液面上，彈簧測力計示數變為了零，讓上臺做實驗的學生無從下手，問題隨即產生——“這種方法是否適用？”從而順利地引出了特殊狀態法的計算.讓學生更深刻地認識到在不同的狀態下可用不同的測量方法來計算浮力.這種以簡單的“知識模型”為基礎，基于“知識表象”到“概念形成”最終到“知識網絡”的完整建構過程.從學生學習的角度而言，問題鏈引起學生持續性的思維，載體設計保障了學生的探究性學習行為的有效展開.

三、問題鏈3：知識應用浮力測量的不同方法選擇

（以類似題型引出知識點，建立雞蛋模型解決相似問題，學生強化鞏固知識點）

1.同一個雞蛋，兩種不同的液體

提問1：用什么方法比較？（提醒學生深入思考）

生：狀態法 ，因為漂浮，所以F浮=G物，同一個雞蛋，G物相同，所以浮力大小相同（圖2）.

師：在學習知識的過程中，可以建立模型，用思維的力量將這只雞蛋看成密度計.

是否可以模擬密度計在不同液體中所受浮力大?。?/p>

提問2：同一只密度計在不同液體中誰的浮力大？

生：一樣大.因為F浮=G物.

提問3：哪種液體密度更大？

生：阿基米德原理：F浮=ρ液gV排，浮力相同，因為VAρB.

師：所以密度計的刻度是上小下大.

提問4：是否只有這樣一種現實情境？可以不可以模擬輪船，從河里開到海里是上浮一些還是下沉一些？

輪船從大海開到河里或者從河里開到海里，浮力大小怎么變？

生：浮力不變.根據阿基米德原理：F浮=ρ液gV排，ρ液變大，V排變小，上浮一些.

2.兩個不同的雞蛋，同種液體

已知VA

生：阿基米德原理：F浮=ρ液gV排，ρ液相同，因為VA

提問5：生活中有沒有這樣的模型？

師：生湯圓沉在鍋底，熟湯圓浮起來，為什么熟湯圓浮起來？

生：V排變大，浮力變大.

師：這樣說嚴密嗎？只要浮力稍微變大？

生：必須滿足上浮條件F浮>G物.

3.兩個不同的雞蛋，同種液體

已知mA

生：根據狀態分析，因為漂浮，F浮=G物，因為mA

提問6：生活中有沒有這樣的模型？

生：我們可以模擬萬噸巨輪裝卸貨物時.

師：還可以體現潛水艇在水面上時.

生：通過改變自身的重力，實現上升或下降.

師：若在水下時，潛水艇應該是浮沉條件中上浮和下沉兩種情況.

師：建立模型是很好的研究物理的方法，浮力知識千變萬化，但萬變不離其中，我們要選擇合適的方法，同學們會學得更輕松.

評析物理模型就是在物理學中人們為了研究物理問題的方便和探討物理事物的本質而對研究對象一種簡化描述或模擬.物理模型是物理知識的載體，通過把實際問題理想化，可以忽略各種次要因素的干擾，直接深入到問題的本質，準確的認識問題的性質.使學生獲得知識，更培養學生創造性思維.

本節課筆者以雞蛋構建物理模型，學生看到雞蛋在水中，思考如何比較雞蛋的浮力大小.同時采用了問題鏈引領的方式來層層深入，使學生的學習過程帶有主動性.通過分析得出正確結論后，進行建模假設，延伸到生活中的一些物理問題、觀察到的現象及提供的有關信息進行研究，排除次要因素， 使學生將復雜的物理問題簡單化、理性化；使抽象問題更直觀具體.問題的設置還能起到檢測和反饋的目的，解決問題之后又能及時總結得出一般方法，一系列的教學活動緊湊而且有效.

如輪船從河里開到海里就是同一個雞蛋在不同液體中的具體生活體現.所以這節課的三種雞蛋模型的建立，是對生產生活中出現的較為抽象的物理對象出現相關問題的簡化體現，因為他們在變化過程中滿足同樣的物理規律.同時通過層層遞進，知識遷移，一步步將浮力的大小和沉浮條件加以應用，體現了從生活走向物理.

正確使用物理模型對學生的理解分析能力，運用所學物理知識解決實際問題的能力提高起到了至關重要的作用，很多難題必將迎刃而解.有學者說過“平時教學是栽活一棵樹，復習過程是育好一片林”.這句話，充分說明了復習課的重要性和必要性.而復習課設計的過程中，筆者認為如果能通過問題鏈有效的引導學生掌握物理模型的建構方法，將建立的物理模型貫穿于我們教學的始終，學生不再是“死做題”、做“死題”，而是通過自主思考學會了靈活變通，通過對模型問題的變式訓練，充分體現了對學生學習能力的培養，創新精神的培養，長此以往，學生就會逐漸熟悉并掌握這種科學研究的思維方法，最終可以提高物理復習課教學的效率.若構建物理模型真正成為學生思考問題的方法和習慣，那么我們的初中物理教學才能真正做到“育好一片林”.