問題驅動教學法在密度教學中的嘗試

周陶

【摘 ? ?要】本文以密度教學為例，闡述如何通過問題驅動引導學生，讓學生經歷探究和解決問題的過程，總結出密度的概念。學生通過經歷與科學家相似的探究過程，習得科學的探究方法，領悟科學思想，掌握科學思維，同時感受到科學探究的樂趣。

【關鍵詞】問題 ?密度 ?情境

中圖分類號：G4 ? ? 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2020.13.164

一、問題驅動教學法及其優勢

亞里士多德曾說：“思維是從疑問和驚奇開始的。”“問題”往往指向的是事物的矛盾，能激發起人們思想的火花。問題驅動教學法是一種以學生為主體，以各種問題為學習起點，以問題為核心規劃學習內容，讓學生圍繞問題尋求解決方案的一種教學方法。教師在此過程中的角色是問題的提出者、課程的設計者以及結果的評估者。問題驅動教學法能夠提高學生學習的主動性，提高學生在教學過程中的參與度，容易激起學生的求知欲，活躍其思維。該方法適合將問題作為課堂教學驅動力，并以問題為導向進行教學活動，可以有效地激發學生的興趣，引起學生的思考，使學生思維得到訓練。

二、教學過程

環節1：導入——以活動為載體，引起學生的思考

課堂一開始就讓一個強壯的男同學和一個女同學舉啞鈴比賽，其中女同學的為塑料啞鈴，看在相同時間內誰舉得多，結果女同學勝出。

【師】為什么強壯的男同學會輸呢？老師先賣個關子，只要同學們認真學習今天的內容就能找到答案。

環節2：科學探究——經歷科學探究過程，像物理學家一樣思考

【師】提出問題：根據經驗我們知道同種物質質量越大體積越大，那同種物質質量與體積有什么關系呢？

【生】猜想與假設：同種物質質量與體積成正比。

【師】請同學們設計實驗驗證猜想，小組合作討論。

【生】設計實驗，交流討論。

【師】組長進行分工，完成實驗，收集數據。

設計意圖：這里只測量質量和體積，并沒有直接讓學生計算M/V的比值，目的是想讓學生體會真實的科學探究過程，因為天平存在較大誤差，所以不容易從數據中直接得到結論，學生遇到困難，正好引導學生思考其他方法尋找質量和體積的關系。

【師】展示學生數據，請同學們觀察數據有沒有什么問題？

【生】這個數據太整齊，有些假。

【師】請該同學闡述數據的由來。

【生】當時測量結果出來后，體積變大兩倍，但測量的質量與兩倍相差較大，所以修改了實驗數據。

【師】這是探究性實驗，應該由實驗數據到結論，而不應該由結論到數據，我們要尊重實驗結果，檢查是不是實驗操作有錯誤。如果實驗操作沒有錯誤，那可能是什么原因造成的呢？

【生】天平是一種粗略的測量儀器，會有較大的誤差。

【師】我們一定要重視這些差異，不能篡改實驗數據，19世紀末英國物理學家瑞利在測量氮氣的密度時也出現了偏差，但他并沒有放棄這個偏差而是執著地研究下去，最后發現了氬氣，獲得了1904年的諾貝爾物理學獎。

設計意圖：學生犯錯并不可怕，但要讓學生及時糾正錯誤，讓學生錯中學，這樣才能印象深刻，培養追求真理的科學探究精神，起到很好的育人功能。

【師】展示三組不同物質的真實實驗結果，請分析不同物質的實驗結果，有什么規律，可以得到什么結論？

【師】有什么方法可以更清晰地展現兩個物理量之間的相關性呢？

【生】可以用數形結合的思想，采用圖像法處理數據。

【師】在坐標紙上做出V-m圖像

【師】展現三種不同物質的V-m圖像，同學們分析圖像后得到什么結論？

【生】同種物質質量與體積成正比。

【師】那m/v能表示物體的什么性質呢？

【生】表示單位體積物體的質量。

【師】當單位體積物體的質量越大時，物體越密實，我們就把物質的質量與體積之比叫做密度，用符號ρ表示。這種定義物理量的方法叫什么？

【生】比值定義法。

【師】用比值定義法定義的物理量往往反映物質最本質的屬性，不隨定義物理量的大小變化而改變。那ρ與m、V是什么關系，能不能說質量越大密度越大呢？

【生】密度與質量沒有關系，是物質的一種性質，不能說質量越大密度越大。

環節3：課堂練習，鞏固提高

【師】現在到了解密時間，為什么強壯的男生會輸呢？請該男生試一下女生的啞鈴。

【生】這個啞鈴是用塑料做的。

【師】原來這兩個啞鈴雖然形狀外形是一樣的，但女生的啞鈴是用塑料做的，男生是用鐵做的。接下來請同學們算一下啞鈴質量分別是多少？啞鈴體積約4×10-4m3，已知ρ鐵=7.9×103kg/m3，ρ木=0.05×103kg/m3，試計算兩種啞鈴的質量。

設計意圖：前后呼應，使問題形成鏈條，環環相扣，讓學生恍然大悟，感受深切。

環節4：應用推廣，解決實際問題

【師】這里給我們提供了一種鑒別物質方法，當兩種物質從外觀、氣味、軟硬無法區別時，可以測量其密度進行區別，老師最近買了一個銀戒指，但懷疑這個銀戒指不是純銀的，請同學們幫老師鑒定一下？

【生】可以通過測量戒指的質量和體積計算密度，然后和密度表中銀的密度進行對比，如果一樣則為純銀的，如果不一樣則不是純銀的。

【師】但我的戒指是不規則的形狀，無法用刻度尺直接測量其體積，那怎樣測量其體積呢？這個問題留給大家課后討論，下節課回答這個問題。

設計意圖：用實際情境問題引起學生興趣，學以致用，解決實際問題，同時又通過問題，引申到下節課的內容。

三、反思與討論

1.恰當運用問題鏈，解決真實情境問題，培養了學生的科學思維。本次教學設計中，設計了一系列相互關聯、層層深入的驅動型問題，引發學生思考，經過科學探究，問題解決，歸納分析，最后得出同種物質質量和體積的關系，揭示了學習過程及思維方法，使其在分析和解決問題的過程中習得知識，提升素養。

2.抓住教學環節中出現的情況，深挖其教育功能，落實學科核心素養。物理教學應追求讓學生在真實情境中獲取學科知識，訓練思維，鍛煉能力。在教學設計中各個教學環節相輔相成，各有側重地培養學生不同維度的核心素養。特別是在有同學篡改數據時引入我們科學探究應該遵循的原則，使學生獲得很大的觸動和啟發，培養了學生追求真理的科學探究精神，起到了很好的教育功能。