在教學設計中著力培養學生的科學思維
——以蘇科版物理八（下）“物體的浮與沉”為例

■吉美存

在初中物理教學中，我們發現學生在碰到一些新的物理題型時，往往會手足無措，找不到解題的切入點，導致出錯率較高。因此通常在單元知識測試后，我都會嘗試和學生討論他們出錯的原因，比如，當時他們是如何思考的？為什么會出錯？錯在哪一步？經過多次交流后，我發現了一個共性的問題：凡是出錯的學生都不會從復雜題型中提煉普通物理模型，進而不會尋找對應的解題思路。從初中生的認知發展來看，他們應該具備基于具體事實構建模型的概括能力；但在平時的學習中，他們基于科學推理進行質疑和提出創造性見解的鍛煉較少，導致科學思維能力較弱。這就要求教師精心設計每一節課，在教學中強化建模能力，引導學生掌握解決一類問題的通用方法，進而培養學生的科學思維能力。下面筆者以“物體的浮與沉”一課為例，分享具體做法。

一、情境導入，激發學習興趣

講臺上放置三個水槽，里面分別裝了水和不同濃度的鹽水。

師：同學們，老師手上有三個雞蛋，分別放入三個水槽的液體中，雞蛋將會如何運動呢？

生：下沉……

實驗后，學生驚奇地發現：三個雞蛋居然一個浮在液面上，一個靜止在液體的內部、一個沉在水槽底部，如圖所示。教師由此引出課題——“物體的浮與沉”。

濃厚的學習興趣將使教學效果事半功倍。教師要充分調動學生的學習積極性，讓他們能夠主動參與到課堂中，而不是被動地、機械性地接受知識。因此，良好的情境設置將有助于激發學生的學習興趣，進而引導他們開動腦筋，帶著問題開始本節課的學習。

二、以實驗為載體，培養科學思維能力

師：在大家的桌上除了有裝水的大燒杯外還有下列物品：①帶夾子的氣球；②泡沫；③蠟燭；④帶蓋小玻璃瓶；⑤鐵釘；⑥橡皮泥；⑦雞蛋。請大家用手分別抓住這些物品并浸沒到水中，松手，觀察它們的浮沉現象，并記錄在下面的這張表上。

學生動手操作，填表。

物體序號上浮的物體下沉的物體

師：那么你們有辦法可以利用現有的器材，使下沉的物體浮起來，使漂浮的物體沉下去嗎？

生：在泡沫中插入釘子，向帶夾子的氣球中吹氣，把橡皮泥捏成船型，在蠟燭中插入釘子，向玻璃瓶里裝入釘子，向水中加鹽……

師：大家的方法都非常棒！那么從物體受力的角度來看，這些方法分別改變了哪些力的大??？是如何改變的？你們能夠將這些方法分分類嗎？請大家思考后填到下面的表格中。

生：思考填表。

狀態變化情況序號及做法 分類上浮→下沉下沉→上浮

教師巡視學生的完成情況，并展示學生的表格。

師：大家這樣分類的依據是什么呢？

生甲：向泡沫中插入釘子，向蠟燭中插入釘子，在玻璃瓶里裝釘子改變了物體的重力。

生乙：向帶夾子的氣球中吹氣，把橡皮泥捏成船型改變了物體排開水的體積。

生丙：向水中加鹽，改變了物體排開液體的密度。

師：大家分析得非常好。那么請大家思考：哪兩名同學的分類可以歸為一類？

生?。阂液捅?，它們都是改變了物體受到的浮力。

師：看來要想改變物體的浮與沉，離不開兩大途徑——改變重力或者改變浮力。那么請想一想，如果將浸沒在水中的物體松手，它受到哪些力的作用呢？

生：浮力和重力。

師：那么根據力與運動的關系，浮力大于重力時，物體將如何運動呢？浮力小于或者等于重力呢？請大家閱讀課本信息快速回答。

生甲：浮力大于重力物體將上浮，直至露出水面；浮力減小至等于重力后保持靜止。

生乙：浮力小于重力物體將下沉，直至靜止于容器底。

生丙：浮力等于重力時物體保持靜止，可能靜止在水中或者靜止于水面上。

師：很好。我們把物體靜止在液體內部（全部浸沒）稱為懸浮，靜止于液體表面（部分露出液體表面）稱為漂浮。

師：請大家想一想物體的浮與沉取決于什么呢？

生：取決于浮力與重力的大小關系！

師：很好。下面請大家總結出物體的浮沉條件并填寫下表。

狀態條件上浮下沉懸浮/漂浮

此環節以“觀察物體的浮與沉，改變物體的浮與沉，分析總結物體的浮沉條件”三個活動為主線，通過精心設計的問題串，引導學生層層思考。學生最終自主探究發現：“物體的浮與沉取決于重力和浮力的大小關系”；通過閱讀課本和討論物體的浮沉條件，學生深刻地理解到——物體的浮沉條件其實就是力與運動的關系的應用，從而打開了科學思維的大門，為理解物體的浮與沉掃清了思維障礙，降低了難度。

三、動手制作，理論聯系實際

師：事實上物體的浮沉條件有著非常重要的應用，軍事上的潛水艇就是應用之一，請大家觀看潛水艇上浮和下潛的視頻，思考潛水艇是如何實現上浮和下潛的。

生：依靠的是改變自身的重力。

師：很好。下面我們一起來設計一個吸管潛水艇。

教師播放視頻：將一根鐵絲插入一根吸管中，兩端稍微卷幾圈疊在一起后對折，一個吸管潛水艇就制好了；接著將吸管潛水艇放入裝了水的礦泉水瓶（接近滿瓶）中，擰緊瓶蓋，用手捏礦泉水瓶的側壁，吸管潛水艇就可自由上浮或者下潛了。

學生動手操作，展示作品。

師：大家制作的“潛水艇”都很成功。課后請大家查閱相關資料，收集物體的浮沉條件在生活中還有哪些應用。

知識獲取后需要通過實踐才能化為己有，留下深刻的印象。此環節通過小組合作，動手制作“吸管潛水艇”，學生體會到掌握新知識的喜悅，意識到學習物理是有趣的，也是有用的，從而為他們今后的學習提供后續動力。

總結：學生科學思維能力的培養，需要教師精心備課，科學預設課堂，抓住課堂的精彩生成，及時引導和激發學生的好奇心。學生了解物理學研究中的一般過程和科學思維方法，并持之以恒，其科學思維能力將會大幅提升。