建構主義視域下“密度”概念的教學實踐

張興龍 韓金娜 陳曉陸

摘? ?要

以學生的生活經驗和原有知識為基礎，將密度概念生活化、形象化、邏輯化。突出解決學生在學習過程中對密度概念的不認同、不理解，對密度定義的死記硬背。依托建構主義理論，從密度概念的引入、密度定義兩方面進行教學設計的實踐，闡釋如何引導學生自主建構，實現對密度概念、密度定義的內化。

關鍵詞

密度? ?建構主義? 概念教學

“密度”是《全日制義務教育課程標準》中規(guī)定為理解層次的知識細目，是繼質量之后又一個抽象的物理概念;課程標準中明確指出“物理概念的自主建構對于學生物理觀念的正確形成、深刻詮釋、發(fā)展應用至關重要”[1]。同時，密度也是在質量的基礎上，對物質世界的進一步探索。從知識結構上講，密度起到了承上啟下的作用，立足質量，為后續(xù)液體內部壓強、浮力等一系列知識點的學習做鋪墊。從概念定義方法上講，學生存在利用“比值定義法”定義“速度”的嘗試，密度定義是對比值定義法的進一步經驗強化。

傳統的教學中，教師往往從“質量與體積的比值”入手，引導學生機械地進行實驗，發(fā)現：“同種物質的質量與體積的比值一定”。從而，“強加”給學生：“密度”是表示物質該屬性的物理量，且“密度=質量/體積”。然而，在教學實踐中我們發(fā)現，學生并沒有真正地理解什么是“密度”，“密度”為什么用“質量與體積的比值”來定義。本文將以學生的生活經驗和原有知識為基礎，依托建構主義理論，從密度概念引入、密度定義兩方面進行教學設計的實踐總結，闡釋如何引導學生自主建構，實現對密度概念、密度定義的內化。

一、運用情境創(chuàng)設，使密度概念生活化

建立概念，最簡單、最直接、學生最容易理解和接受的方式，就是從問題的本源出發(fā)，引導學生關注概念建立的根源。建立密度概念，首先要從密度的字面進行理解。《新華字典》中對“密度”的分解解釋為：“密，密稠，空隙小，與疏相對”;“度，事物所達到的境界：程度”。可見，“密度”的根源就是在闡釋“疏密程度”。建構主義認為，學生習得新知識，需要基于自身原有的生活經驗。學習者在知識建構中，都是在自己先前經驗的基礎上來建構對新信息、新現象、新事物、新問題的理解。因此，在教學過程中，可以利用簡單的、原始的情境刺激，幫助學生認識疏密程度，并能自主定義生活化的密度概念。

[情景1]圖片展示，讓學生直觀感受平面疏密

出示一張A4紙的兩個區(qū)域，如圖1所示，讓學生直觀判斷面積相同的A和B兩區(qū)域黑點的疏密程度。學生通過觀察，可以明確地得出：A區(qū)域黑點比較密，B區(qū)域黑點比較疏。

問題1：如何比較A、B兩相同區(qū)域黑點的疏密程度？

[情景2]視頻展示，讓學生進階體驗空間疏密

出示兩個大小相同的魚缸，如圖2所示，讓學生進行判斷，A魚缸和B魚缸中魚的疏密程度。學生通過觀察可以得出：A魚缸的魚比較密，B魚缸的魚比較疏。

問題2：如何比較A、B兩相同立體空間魚的疏密程度？

學生通過觀察和體驗，可以明確當面積相同或體積相同時，數量越多越密，數量越少越疏。通過這樣的情景刺激，學生能夠自主建立起相同空間比較數量的生活化的密度概念：密度就是在描述疏密程度。

二、運用知識構建，使密度概念形象化

建構主義學習理論認為，學習是通過與周圍環(huán)境相互作用從而將外界刺激同化和順應的過程。建構主義強調，學習者并不是空著頭腦進入學習情境的，而是帶著自己的生活經驗和原有知識結構進入課堂。學生通過前面的學習，已經了解到“質量”可以用來描述物體所含物質的多少。除此之外，學生剛剛初步了解“密度”可以用來描述疏密程度。因此，為了能夠幫助學生形象描述密度概念，我們可以打破教材中宏觀和微觀的界限，從物體的微觀入手，幫助學生全面理解密度的概念。

[情景3]視頻展示，微觀入手，深化密度概念

出示視頻，分別展示2000倍顯微鏡下的可樂液體和金塊，如圖3所示。

問題3：微觀視角下，如何比較物體的密度？

問題4：結合質量的概念，如何比較物體的密度？

從宏觀視角下黑點、魚疏密的感性了解，到微觀視角下分子或原子疏密的遷移，讓學生對物體密度產生感性認識。依托學生身邊熟知的物品創(chuàng)設情境，拉近物理與生活之間的聯系，體現從“生活走向物理”的學科理念。結合“質量”的概念，將“物體所含物質的多少”轉化成“微觀下分子或原子的多少”，因此，將密度和質量相銜接，完成了密度概念從生活化向形象化的提升與進階。

三、運用方法遷移，使密度概念邏輯化

“比值定義法”的邏輯根源在于“比較”，核心思想是“利用比值進行比較”，其先決條件是“選取相同的標準”[2]。初中物理學習中，第一個利用比值定義法確定的物理量是“速度”。如何利用比值定義法將密度概念從感性認識到理性邏輯、從局限認識向普適規(guī)律進行轉換，就需要對速度定義方法進行遷移，對情景進行變式。

[情景4]情景變式，打破原有認知

再次出示A4紙的兩個區(qū)域，如圖4所示，讓學生進行判斷，面積不同的A和C兩個區(qū)域黑點的疏密程度。

問題5：通過觀察，如何比較區(qū)域A和C中黑點的密度？

在學習了利用比值定義法來定義速度之后，學生可以初步得出利用黑點個數與面積的比值進行密度的定義。

問題6：如何比較體積不同的鐵塊和木塊的密度？

學生通過前面學習，依托小組討論，從將密度從平面向立體的轉化，得出了兩種密度的比值定義方法，即：“質量與體積的比值”與“體積和質量的比值”。

問題7：結合前面的情景與結論，兩種定義方法，哪種與密度的本質更貼切呢？

學生回答1：結合情景1，如果“密度=質量與體積的比值”，就有A的密度大，與剛剛的結論一致;如果“密度=體積與質量的比值”，就有B的密度大，與剛剛的結論不一致。所以，“密度=質量與體積的比值”更合適。

學生回答2：從密度的本質就可以直接選取，“密”就應該是同樣空間物質多，所以，“密度=質量與體積的比值”更貼切。

通過情景轉化，立足建構主義觀點，從學生原有經驗和知識入手，創(chuàng)設物理學習情境。關注感性積累，經歷思維的科學加工，最終建構邏輯概念。教師在教學過程中，通過生活實例列舉、現象圖片展示等多種方式，使學生立足自身生活體會，建立科學的物理概念。經歷這樣的建構活動，學生在原有經驗遷移的過程中感悟密度概念本質;在知識遷移的過程中體會密度與質量、體積在知識結構中的聯系;在方法遷移的過程中領悟密度的邏輯定義。學生在整個環(huán)節(jié)中經歷了生活化、形象化、邏輯化的概念進階過程，通過自我對情景的同化和順應，在原有知識和經驗的結構中建構密度概念，達到新的內部平衡，最終實現學生從“具體”到“抽象”，從“特殊”到“普適”，從“無意識經歷”到“有意識發(fā)現”的概念建立。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：117-118.

[2] 沈希克，吳超男.基于核心素養(yǎng)建構“密度”概念教學路徑[J].福建基礎教育研究，2020（04）：113-115.

【責任編輯? 孫曉雯】