“密度”的教學設計與三維教學目標的和諧達成

喻彬彬

1引言

按照現代教學設計理論，良好的教學設計要注重結合學生的實際情況，選擇合適的教學方法和構建有效的教學過程，給學生創建“實踐體驗”和“合作交流”的學習環境，做到在向學生傳授知識和技能的同時，重視引導學生學習科學的思維方法和研究方法，注重培養學生的學習興趣和創新能力，設法促進學生心理品質的健康發展，從而實現“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態度與價值觀”三維教學目標的和諧達成，使學生的心理品質和學科知識實現同步健康成長.

2“密度”的教學設計

“密度”是在學習了“質量”之后引入的一個新的物理量，它既是在“質量”的基礎上對物質世界的進一步探索，也是掌握“測定物質密度的方法”和解決有關密度問題的基礎，并為深入學習液體壓強、浮力等知識做好鋪墊.因此，它成為初中物理的教學重點內容之一.本文通過構建一系列交流探索的環境，試圖引導學生在“實踐體驗”和“合作交流”的過程中，既讓學生掌握有關“密度”的知識，感受科學探究的過程與方法，又能培養學生的學習興趣和提高學生的實踐能力，使學生感到學習有用和生活快樂.

2.1創設情境，引入新課

[學生討論1]教師將全班學生分成若干個學習小組，每組4～6人，然后出示下列各組物質，要求學生分組討論和思考：用什么方法可以在不損壞物體的前提下辨別出各組物質？

（1）第一組：在兩個大小一樣的瓶子里分別裝有水和酒精.（參考答案：聞氣味，有刺激性氣味的是酒精.）

（2）第二組：兩個大小一樣的圓柱體，分別是銅制品和不銹鋼制品.（參考答案：看顏色，有棕紅色的是銅制品）

（3）第三組：兩個體積都是1立方分米的鐵球和木球，表面都刷有紅色的油漆.（參考答案：稱質量，質量大的是鐵球；或者掂重力，即用手掂量兩球的重力，重力大的是鐵球.）

設計意圖：構建交流討論的學習環境，促使學生學習利用自己的生活經驗和已有的物理知識進行交流探討，總結辨別物質的生活經驗，并以此激發學生的思維和興趣.

[學生討論2]我們常聽到周圍人說“鐵比木頭重”，請各學習小組討論對此說法的意見，并派代表向全班同學報告組內討論的結果.（參考答案：不嚴謹.只有在體積相同時，鐵才比木頭重）

設計意圖：構建交流討論的學習環境，讓學生通過“一大車木頭比一枚小鐵釘重得多”這個事實， 領悟平時說“鐵比木頭重”的前提條件是鐵和木頭的體積相等，以此來訓練學生嚴謹的思維.

結合學生的各種回答，并利用“在體積相同的前提下可以通過比較質量的大小來比較或者區分物質”這一事實引入新課內容——密度.

2.2科學探究，學會研究

2.2.1提出問題

教師先展示兩組顏色相同的物品：銀器和不銹鋼制品、自來水和鹽水，然后向學生提問，你能用什么方法鑒別這些物質呢？

結合學生的種種回答，引導學生探討鑒別物質的另一種方法——用密度的方法.

2.2.2猜想與假設

讓學生先根據自己的生活經驗，分組思考、討論和猜想下列問題的答案：

（1）對于同種物質的兩個物體，如果它們的體積相同，它們的質量是否相等？

（2）對于同種物質的兩個物體甲和乙，如果物體甲的體積是物體乙的體積的兩倍，它們的質量有什么關系？它們各自的“質量/體積” 比值有什么關系？

（3）對于不同種物質的兩個物體，例如鐵和木頭，如果它們的體積相同，它們質量是否相等？它們的“質量/體積”比值是否相等？

設計意圖：構建交流討論的學習環境，讓學生根據自己的生活經驗，分組討論和猜想上述三個問題的答案，培養學生大膽合理地進行猜想的能力.

2.2.3制定計劃與設計實驗

從以上的猜想出發，教師布置學生取銅、鐵、鋁三種物質中的一種作為研究對象，讓兩個或者兩個以上的學習小組做同一實驗，每種研究對象都有三個體積不同的實驗物品，提供的實驗器材有天平、量筒、盛水燒杯、細線、小刀、水、刻度尺等，要求設計實驗步驟，測出三個物體的“質量” 和“體積”，計算相應的 “質量/體積”比值，并設計記錄數據的表格.

設計意圖：構建共同探索的學習環境，培養學生設計實驗和表格的能力.

2.2.4進行實驗與收集證據

全班同學在各自的學習小組中，利用選取的研究對象進行實驗，分工合作共同收集證據.在實驗前，要求學生一起討論實驗過程中應該關心的問題，如分工合作要明確，嚴格遵守儀器的使用規則，讀數時要認真、細心，并記錄好實驗數據等.

設計意圖：構建共同探索的學習環境，培養學生進行實驗與收集證據的能力，以及學生的團結合作精神.

2.2.5交流與合作

每一個學習小組展示自己的測量結果，啟發學生發表意見，并針對各自收集到的實驗數據，思考以下問題：

（1）面對本組的實驗結果，你們發現了什么？（參考答案：對于同種物質，體積越大的物體，它的質量越大，但所有物體的“質量/體積”比值相同.）

（2）與其他學習小組交流測量結果，你們還發現了什么？（參考答案：同種物質，它們的“質量/體積”相同；不同種物質，它們的“質量/體積”比值不同，銅對應的比值最大，鋁對應的比值最小.）

（3）如果另有一金屬塊，它的“質量/體積”比值等于8.9，它可能是什么物質？

設計意圖：構建交流合作的學習環境，培養學生的語言表達能力和合作交流能力.

2.2.6評估與反思

每個學生針對本組的實驗探究過程思考下列問題，并討論如何處理：

（1）你們的實驗結論與生活經驗有沒有沖突？

（2）你們是怎樣把實驗數據和結論聯系在一起的？

（3）在實驗過程中，你們的哪些做法可能會影響結論的可靠性？

（4）在實驗過程中，你們發現了哪些問題還有待于進一步改進？

（5）在實驗過程中，你們有沒有發現新的問題？

設計意圖：以上述問題為牽引，強化學生對整個探究過程的體驗與認識，培養學生的評估能力和嚴謹的科學態度.

2.3歸納總結，獲取新知

[師生互動]教師引導學生歸納以上的探究結論，總結得出密度的概念、公式、單位和有關的重點知識.

（1）密度的定義：單位體積內物體所含物質的質量.

（2）密度的計算：物質的密度等于物質的質量除以它的體積，計算公式為ρ=m/V，其中m、V、ρ分別表示物質的質量、體積、密度，它們的單位分別是千克（kg）、立方米（m3）、千克每立方米（kg/m3），密度ρ的單位是由質量的單位和體積的單位共同決定的.

（3）密度的特性：物質的密度是物質的一種基本屬性.同種物質的密度相同；物質的密度值與物體質量的多少無關，也與物體體積的大小無關.

（4）如果質量單位用克（g），體積單位用立方厘米（cm3），則密度的單位就是克每立方厘米（g/cm3），1 g/cm3=1×103 kg/m3.

（5）引導學生閱讀教材中的常見物質的密度表，并記住水的密度為1×103 kg/m3，要求學生討論和說出它的含義.

設計意圖：歸納探索的成果和結論，培養學生的語言表達能力和歸納總結能力.

2.4學以致用，培養能力

[學生活動1]老師開始向大家展示的兩組物品：銀器和不銹鋼制品、自來水和鹽水，它們的顏色相同，同學們分組討論如何利用今天學到的新知識來辨別這些物品，并要求說出你們設計的實驗方法、步驟和應該注意的事項.（參考答案：分別測出它們的密度，然后對照物質的密度表進行判定.）

[學生活動2]在一采石場，有一塊體積為2 m3的大石頭，要知道它的質量但又無法直接稱量，同學們分組討論如何利用今天學到的新知識來測出它的質量，并要求說出你們設計的測量方法和步驟.（參考答案：先從采石場取一小塊同種石料，用天平、量筒、水和細線測出石料的密度ρ，再利用同種石料的密度值相等的性質、待測大石頭的體積V和計算公式m=ρV，即可求出大石頭的質量m.）

[學生活動3]小組討論：小明家有一枚黃色的戒指，你能否想個辦法來確定該戒指是否是純黃金制品？（參考答案：先測出它的密度，然后看它是否等于黃金的密度值19.3×103 kg/m3來判定.）

設計意圖：利用與學生生活緊密相連的事例，構建討論和思考的學習環境，促使學生應用物質密度的概念和性質去解決生活中的實際問題，以此讓學生感到所學知識親切、有趣、有用，并從中培養學生的學習興趣和解決實際問題的能力.

[教師講授1]物質的密度是一個十分重要的物理概念，它在工農業生產、醫藥衛生、科學技術等領域有廣泛而重要的應用.例如，巖土的密度是巖土質量的重要指標，它是在農作物栽培、建筑設計和建筑施工中必須考慮的重要問題；骨骼物質密度是反映骨骼強度的重要指標之一，研究骨的物質密度有利于了解骨骼的生長發育和病變情況，它在醫療診斷中具有重要應用；地球不同圈層（即地殼、地幔、地核）中的物質具有不同的密度，研究地球不同地點的物質密度，有利于人類了解和利用地球運動變化的規律，有利于人們開發地球上的自然資源和預防地震等自然災害；宇宙中各個天體的物質密度中含有大量的信息，研究天體的物質密度有利于人們了解天體的質量、體積、年齡等相關性質.

[教師講授2]相傳著有這樣一個有趣的故事，敘拉古赫國王叫工匠替他做了一頂純金的王冠，做好后，生性多疑的國王認為工匠在金冠中摻了假，但這頂金冠與當初交給金匠的純金確實一樣重，怎樣既能檢驗王冠的真假又不破壞王冠呢？這個問題不僅難倒了國王，也使諸大臣們無計可施.后來，國王請阿基米德來檢驗.最初，阿基米德也是冥思苦想而不得其解.一天，他去澡堂洗澡，當他坐進澡盆里時，他發現自己會排開一些體積的水.這時，他突然想到可以用待測金冠在水中排水的辦法來確定金冠的真假.他興奮地跳出澡盆，連衣服都顧不得穿就跑了出去，大聲喊著“我知道了！我知道了！”經過進一步的實驗以后，他來到王宮，把王冠和同等質量的純金放在盛滿水的兩個盆里，比較兩盆溢出來的水，發現放王冠的盆里溢出來的水比另一盆多.這就說明王冠的體積比同等質量的純金的體積大，即王冠的密度比黃金的密度小，所以證明了王冠里摻進了其他金屬.

設計意圖：通過介紹密度在工農業生產、醫藥衛生、科學技術等領域的廣泛應用和一個有趣的故事，拓展學生的知識視野，向學生展示密度的巨大用途，激發學生對物理知識的熱愛之情.

2.5歸納總結，把握重點

[師生互動]教師引導學生總結本節的知識要點，并讓學生交流各自的體會，然后板書：

（1）密度的定義：（略）

（2）密度的計算公式及單位：（略）

（3）密度的特性：（略）

（4）兩種常見密度單位的換算關系：

1 g/cm3=1×103 kg/m3.

（5）學會查閱常見物質的密度表.

3教學體會

在此“密度”的教學設計中，我們注重結合中學生的實際情況，給學生構建“實踐體驗”和“合作交流”的學習環境，引導學生在探究活動中進行觀察、體驗、交流和思考，從而“發現”和掌握“密度”的概念和規律，再通過對一些實際問題的討論和求解，促使學生運用所學的密度知識解決學生生活中的實際問題，做到既注重傳授知識和技能，又重視引導學生學習和實踐科學的思維方法和研究方法，還注意培養學生的學習興趣和提高學生的創新能力，以便實現三維教學目標的和諧達成，使學生的心理品質和學科知識實現同步健康成長.這種教學設計，筆者已經在岳陽市第二中學八年級進行了教學實踐，學生們普遍認為這種注重學生參與和體驗、注重結合學生生活實際的教學設計親切、易懂、有用、有趣.