初中物理常態課的深度學習策略

朱舒雁

[摘要]常態課是學校教學的基本形式，是發展學生學科核心素養的主要途徑。相較于淺層學習，深度學習注重搭建新舊知識間的聯系，強調在理解的基礎上記憶，關注學生解決問題能力的提升：文章以“物體的浮與沉”為例，從概念初構、實驗探究、實踐應用三方面，闡述初中物理常態課中的深度學習策略。

[關鍵詞]初中物理;常態教學;深度學習

[中圖分類號]

G633.67

[文獻標識碼] A

[文章編號] 1674-6058（2020）17-0042-02

常態課是學校教學的基本形式，是學校教學的主形式。在常態課中，深度學習是教師引導學生積極參與層次逐級遞增的學習任務，逐步加深對新舊知識的理解，并能把所學的知識遷移到問題解決中，最終使學生的思維得到發展的學習。本文將以“物體的浮與沉”為例，從概念初構、實驗探究、實踐應用三方面，闡述初中物理常態課中的深度學習策略。

一、依托原型，初構概念

生活中，學生雖已對“漂浮、懸浮、沉底、上浮、下沉”等概念有了一定認識，但這種認識比較粗淺，且描述不夠物理化。在教學過程中，教師可創設“洗水果”情境，由水果在水中的運動過程和最終的平衡狀態，引入“漂浮”“沉底”“懸浮”“上浮”“下沉”：①小番茄浸沒在水中后會“下沉”，最終“沉底”;②大蘋果浸沒在水中后會“上浮”，最終“漂浮”;③小番茄在某種特殊液體中“懸浮”。實物場景為學生建立概念提供了具體的模型，在激活學生原生經驗的同時完成淺層的概念學習。

接著，教師再以螺旋上升的難度設計提問：①觀察漂浮、懸浮、沉底三個狀態，尋找它們的共同點和區別;②從受力的角度分析漂浮、懸浮、沉底三個狀態的共同點和區別。學生在問題引導下深入思考，逐步加深對漂浮、沉底、懸浮三個狀態的理解。

二、深化探究，引導學生思維

1.設計對比實驗，引發思維沖突

根據生活經驗，學生一般認為“輕的物體上浮，重的物體下沉”。學習浮力后，學生會認為“受到浮力大的物體上浮，受到浮力小的物體下沉”。教師利用三種常見水果（小番茄、蘋果、大杧果），設計兩個演示實驗：“較輕的小番茄在水中下沉，而較重的蘋果在水中下沉”“另一個較輕的蘋果在水中上浮，而體積更大的杧果卻在水中下沉”。

教師通過對比實驗打破學生的原有認知，暴露學生思維的矛盾點，讓學生意識到，物體受到的重力和浮力都會影響物體的浮與沉。學生為思維沖突尋找合理假設的過程就是體驗深度學習的過程。

2.設計系列問題，構建知識框架

在得到猜想“物體的浮沉與物體受到的重力和浮力都有關”后，教師馬上為學生提供一些器材：燒杯、水、鹽、藥匙、3個正方體金屬塊等，要求學生利用器材使沉底的小番茄上浮、使漂浮的空瓶沉底，初步驗證猜想是否正確。活動后，學生匯報并總結：增大浮力或減小重力可使物體上浮，增大重力或減小浮力可使物體下沉。教師再根據學生改變物體浮沉的方法設計問題串，引導學生初步得到“物體的浮沉條件”。

例如，在“物體上浮條件”的教學中，可設計以下問題引導。

問題1.如果只加一勺鹽，小番茄浮起來了嗎？小番茄受到的浮力如何變化？重力如何變化？

問題2.加一勺鹽后小番茄仍沉底和加了所有鹽后小番茄漂浮，兩者都增大了小番茄受到的浮力，但結果卻不同。你們認為，這可能是什么原因？

問題3.如果想讓一個物體上浮，到底該滿足什么條件？

又如，在“物體下沉條件”的教學中，可沒計以下問題引導。

問題1.在“使漂浮的空瓶沉底”活動中，你們小組開始在瓶子里加了一個鐵塊，空瓶沉底了嗎？空瓶受到的重力如何變化？浮力如何變化？

問題2.接著你們小組又在瓶子里加了一個鐵塊，鐵塊重力又增加了一些，同時浮力也增大了一些，瓶子沉底了。你認為，這可能是什么原因？

問題3.如果想讓一個物體下沉，又該滿足什么條件？

教師通過逐步深入的提問，引導學生自我反省，連接學生的思維斷層，并在潛移默化中培養了學生的批判性思維。

3.設計實驗方案，培育創新思維

能根據原有的知識經驗自主設計實驗并完成任務，是學生知識成功遷移的重要標志。在前面的活動中，學生雖已得到“物體的浮沉條件”，但信度不高。為此，教師為學生提供兩個鐵塊、空瓶和一些細線等，并布置任務：設計實驗，用數據來驗證“物體上浮時，浮力大于重力;物體下沉時，浮力小于重力”。實驗前，教師引導學生：物體的初始狀態是浸沒在水中，松手后再觀察其上浮或下沉。因此，實驗中需要測量的是物體浸沒在水中時受到的浮力。

根據已學知識“稱重法測浮力”，學生可以設計出實驗方案，測出并比較物體重力及其浸沒在水中時受到的浮力，證明“物體下沉時，受到的浮力小于重力”。

驗證“物體上浮時，受到的浮力大于重力”的難點在于如何測出原本漂浮的物體浸沒在水中時的浮力。學生在“使漂浮空瓶沉底”的活動中已經知道，利用“沉墜法”可使空瓶浸沒在水中。根據已學知識“利用量筒測量漂浮在水面上物體的體積”，學生也知道用針壓法可使物體浸沒在水中。具體方案如下：

方案1.第一，用彈簧測力計測出空瓶在空氣中受到的重力;第二，將鐵塊放入空瓶，測出總重力;第三，使其浸沒在水中，讀出彈簧測力計的示數;第四，將空瓶與鐵塊的重力減去彈簧測力計的示數，算出空瓶浸沒在水中時受到的浮力;第五，比較空瓶的重力和其浸沒在水中時受到的浮力。

方案2.第一，用彈簧測力計測出空瓶在空氣中受到的重力;第二，用玻璃棒將空瓶壓入水中，測出排開水的總重力;第三，根據“阿基米德原理”得到空瓶浸沒在水中時受到的浮力;第四，比較空瓶的重力和其浸沒在水中時受到的浮力。

除了以上方法可驗證物體的浮沉條件，利用“轉換”的思想可以更便捷地完成實驗。即若兩個體積相等的物體（一上浮一下沉）浸沒在水中，它們排開水的體積相等，受到的浮力也相等。為了引導學生深入體驗“轉換”思想，培養學生的創新思維，教師為學生提供體積相等的一個鐵塊和一個木塊，要求學生設計實驗：用最少的步驟同時驗證兩個物體的浮沉條件。

設計方案：第一，用彈簧測力計分別測出鐵塊和木塊在空氣中受到的重力;第二，將鐵塊浸沒在水中（不碰底），讀出測力計示數;第三，計算鐵塊浸沒在水中時受到的浮力，此浮力大小等于木塊浸沒在水中時受到的浮力;第四，比較并得出結論。

三、實踐應用，問題解決

物體的浮沉方法在生產生活中的應用很常見，比如潛水艇。在介紹潛水艇的浮沉原理時，教師先創設“海底斷崖”情境，即海水密度急劇下降，潛艇所受浮力急劇減小。問學生如何利用已有經驗和知識實現自救，再播放視頻介紹潛水艇的浮沉原理。

教師展示兩個氣球，一個在空氣中下沉，一個在空氣中上浮，問：氣球在空氣中的不同狀態可能是什么原因造成的？由此將物體在液體中的浮沉條件遷移到氣體中，并引導學生用新學的物理知識解釋熱氣球和孔明燈升空的原理，提升學生解決問題的能力。

綜上所述，深度學習是常態課堂培育物理核心素養的保障與體現，學生通過積極參與解決難度逐級遞增的任務，深度理解概念、自主構建知識框架，在經驗生長中發展思維和創新能力，最終提升學生的核心素養。

[參考文獻]

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[2]侯麗蓉.基于深度學習的初中物理教學實踐探索[J].中學理科園地.2019（2）：27 -28.

[3]鄺偉東.聚焦常態課堂追求有效教學[C]∥國家教師科研基金管理辦公室.國家教師科研專項基金科研成果（漢字文化卷2），2015.

（責任編輯 易志毅）