“TFU”視角下初中物理浮力教學分析與思考

朱永明

[摘要]“TFu”是由美國哈佛大學零項目組提出并開發的，全名為“Teaching for understanding mode”，是一種教學是為了深刻理解的教學模式。教師在教學中貫徹“TFu”教學模式的理念，注重培養學生在物理實驗中的自主研究意識和實踐探究能力，幫助學生建立有效的理解評價方式，減少學生學習物理不動手的現象。

[關鍵詞]TFu;初中物理;浮力教學

[中圖分類號]G633.7 [文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）05-0041-02

TFU教學模式的應用，為教師的日常教學實踐活動奠定了理論基礎，提供了“思考源泉”。該模式可以依據實際教學內容和教學對象的基本情況，以加強學生對知識點的理解為意圖，確定有效的教學方法，完善教學設計;幫助學生理解教學內容，強化對所學知識點的理解與記憶，真正做到有意義記憶，從而提高學生對物理的認知水平。

筆者參照2011年版教育部制定的《義務教育物理課程標準》，按照“TFU”教學模式的要求進行了《浮力》的教學設計。利用“TUF”模式下小組合作開展教學，使學生之間的分工更清晰，目標更明確，組織更合理，評價標準更公開透明。由于學生關于浮力的生活經驗、認識與相關知識可能存在偏差。例如有學生認為，實心物體會下沉，空心物體會漂浮;沉底的物體不受浮力;密度大的物體會下沉，密度小的物體會上升。當學生出現這些固定偏差時，就需要教師有針對性地設計理解活動，引導學生對浮力形成正確的理解。筆者對學生在浮力學習中出現的認知偏差問題進行針對性的梳理，并將這種教學模式滲透到教學設計中。

一、體驗浮力，初步建構核心概念

對浮力的認知是本節課的起始，目前使用的物理教材中，大部分都是用圖片導入的。例如船只可以停留在水面、死海海面人可以自由漂浮等。但一千個讀者眼里有一千個哈姆雷特，每個人的人生經歷各有不同，學生對浮力的認知一定是不完整的，絕大多數學生缺少對浮力的真實感受。若僅僅是出示圖片，讓學生認識浮力，簡直是難上加難。筆者在課堂教學的導入環節引入探究實驗，目的是讓每一位學生都能親身體驗浮力的作用，這樣一來，學生可以自主構建對浮力的初始印象。

（實驗準備：空易拉罐、裝滿水的水桶、盆，盆的作用是防止桶中水過多會溢出，對實驗室的整潔度造成影響）

師：水中的浮力，往往最容易感受到，若是將桌上的空易拉罐緩緩壓入水中，你有什么發現？實驗方法如圖1所示。

生：若要將易拉罐完全浸沒在水中，需要花費很大的力氣，感覺水中有一只無形的“手”，將易拉罐向上推，阻礙它浸沒。

師：若是這只無形的“手”真的存在，你能形容一下這只“手”對易拉罐的作用方式嗎？

生：像是托著易拉罐。

（引導學生感受浮力，并找到水對易拉罐施加浮力的方式——托著）

師：在我們的日常生活中，許多時候都能感受到浮力的存在，你能舉個例子嗎？

生：平時想抱起160斤的同伴很費力，但在游泳池中，卻變得輕而易舉。

在課堂導入階段，利用生活中常見的易拉罐或礦泉水瓶進行實驗，不僅能讓學生感知浮力的存在，還能培養學生勤儉節約的優秀品質。這樣簡單的實驗，不僅能有效消除學生對物理知識學習的畏難情緒，還能讓他們深切感受物理與生活息息相關。

二、自制浮力方向演示器。提升問題解決能力

通過課程導入實驗，學生能夠很快知道浸在液體中的物體受到浮力，但是對浮力方向缺乏正確的認知。筆者引導學生通過實驗，認識浮力的方向，提升學生解決問題的能力。

（實驗準備：乒乓球、細繩、鐵塊、剪去瓶口的瓶子）

師：我們都知道力有三個要素，分別是大小、方向和作用點。浮力既然也是一種力，那它的三要素如何呢？

師：浮力的方向究竟是怎樣的呢？請同學們以小組為單位設計浮力演示器，探究浮力的方向。

學生設計并自制浮力方向演示器，如圖2、圖3所示。

通過簡單的實驗，當演示器水平擺放在桌面上時，學生通過觀察，利用平衡力知識，知道浮力的方向是豎直向上的;當將演示器傾斜時，依舊可以得到，浮力的作用方向并沒有隨著演示器的傾斜而改變。從而引導學生理解浮力的方向永遠豎直向上。在實驗過程中，教師應提醒學生，多次改變演示器的角度，進行實驗，防止實驗結果的偶然性。

在該實驗過程中，學生以小組為單位展開實驗，從演示器的設計、組裝、實驗結果的觀察、記錄等環節中明確小組各個成員的分工，發揮了每個成員的特長，充分展現了“TFu”教學模式下的小組合作的優越性。

三、進行對比實驗。巧妙測量浮力

通過對比實驗，化簡學生對浮力這一抽象物理量的計算。先將物體懸掛于測力計下（如圖4），學生獲知此刻測量的是物體的重力。然后用手將物體豎直往上托，發現測力計示數變小，追問：“你能計算出該托力大小嗎？”學生很快知道：F耗=G-F。最后將物體浸入水中（如圖5），發現測力計示數也減小——示數為何減小？減小的數值是多少？學生可以利用對比實驗輕易獲得計算浮力的方法：F浮=G-F。

在上述基礎上，將物體不斷浸入，直至浸沒后再增加浸入深度，學生發現：浸沒前測力計示數變小，浸沒后不變，說明：浮力先增大后不變。這一操作，為后續探究浮力的影響因素打好伏筆。

四、探究影響浮力大小的因素。滲透“研究方法”。提升教學實效

在學習浮力之前，學生大多是基于生活經驗去學習，所以筆者在設計“猜想”這一環節時，潛移默化地滲透科學研究方法。

師：通過你對浮力的了解，你認為浮力的大小與哪些因素有關？

生：（1）與物體的重力有關;（2）與物體的體積有關;（3）與物體的密度有關;（4）與浸入液體的深度有關;（5）與液體的密度有關。

師：為了驗證上述猜想，應采用什么樣的研究方法呢？讓學生針對上述猜想依次實驗。探究“浮力的影響因素”是本節課的重點、難點。因此，應以讓學生體會到利用控制變量法為前提，并在此基礎上設計實驗。（1）利用A、B、F、G四圖;（2）利用B、C、D、E四圖;（3）利用A、B、F、G四圖;（4）利用B、G、H三圖（該探究應讓學生充分討論，注意分浸沒前與浸沒后兩種情況討論，為最終獲得浮力與V排有關做好鋪墊）;（5）利用B、H、I三圖。

在整個實驗過程中，鼓勵每位學生積極參與，真正以實驗團隊的一分子發出自己該有的光芒。同時注重滲透科學研究方法。實驗過程中，教師要積極引導學生猜想，利用“控制變量法”的理念細化設計實驗方案，讓學生總結歸納，切實提高學生的能力。

總之，在物理教學中教師精心設計探究性問題，通過科學探究體驗，發展學生的物理學科核心素養。教師需給學生提供多角度實驗、交流的環境和機會，讓學生更愿意參與課堂教學中的“理解”活動，激勵學生，讓學生在學習中想合作、善互動，這樣可以減少或避免學生學習物理時產生兩極分化的現象，為學好物理打下堅實的基礎。