基于學生自我診斷的自成長型的綜合實踐活動的開展
——以蘇科版“制作簡易的密度計”為例

◎ 崔 煜

綜合實踐活動的有效開展可以提高學生的科學素養,在活動過程中可以鍛煉學生主動地發現問題,并對所學知識進行查缺補漏及自我診斷,促進學生的自我成長。下文以“制作簡易的密度計”為例對此進行闡述。

一、活動的背景——以實踐為基礎,重視學生體驗

綜合實踐活動與傳統教學內容片面強調學生的個體發展和知識獲取有所不同,初中物理綜合實踐活動具有一定的綜合性和開放性。[1]浮與沉的知識難度較大,而本節綜合實踐活動著重引導學生對所學浮力的知識加以應用,提高利用知識解決實際問題的能力。

學生學到浮與沉的知識點時,會覺得難度突然加大,雖然知曉浮沉條件,但是不能靈活運用。一些學生遇到難題會有欲望去解決問題并獲得一定的自我滿足感,但還有一些學生會出現畏難情緒,從而消極對待物理的學習。在物理課程中,教師可以多加開發以實踐活動為載體的學習內容,重視學生的體驗過程。

二、活動的過程——經歷探究過程,促進學生自成長

制作密度計,需讓學生從根本上搞清原理、標出刻度線并會分析刻度線的特點,學生要將一根吸管變身為一個密度計,實踐過程主要包含以下三方面:

1.讓吸管豎直漂浮在液面上

(1)初步了解密度計:教師演示實驗室常用的密度計,并用它測量酒精溶液的密度,引導學生了解實驗室常用的密度計是漂浮條件的一個應用。學生通過觀察了解密度計的原理是漂浮條件F浮=G物。

(2)讓吸管豎直漂浮:教師提前將吸管底部封口,底部朝下放入液體中,吸管傾倒。教師提問:“如何使吸管豎直漂浮在液面上?”學生知道往吸管里增加配重可以達到目的,并動手改造吸管,向其中加螺母,使其豎直漂浮。

在這個活動中,教師先讓學生觀察實驗室的密度計,初步了解密度計的構造,自我診斷漂浮條件的相關知識的掌握情況,為后面自制密度計鋪墊。要想將吸管改造成密度計,首先就要讓吸管豎直漂浮在液面上,大部分學生都能想到向吸管中加配重。由于經歷了剛才的觀察和分析,學生的積極性被調動起來了。

2.用豎直漂浮的吸管比較兩種液體密度的大小

將吸管放于兩杯液體中,其中一杯是清水,另一杯是酒精,學生觀察到同一吸管浸入兩液體的深度不同。教師提問:“哪個液體密度大? 說出你的依據?！睂W生A 認為浸入深度越深,浮力越大。學生B 反駁,雖然浸入深度越大,排開液體體積越大,但是兩液體的密度不同,所以浮力大小不能這樣判斷。學生B 則推出不管吸管在哪種液體中都是漂浮狀態,所以浮力等于重力,重力大小不變,所以浮力大小不變,再根據阿基米德原理,推出排開液體體積越大,液體密度越小。

這部分內容是學生的易錯點,關鍵原因就是不會選擇判斷浮力大小的方法。在本節課中,就是要利用自制密度計的活動促進學生對浮力尤其是漂浮條件這個知識點進行自我診斷。學生A在液體密度不知的情況下,認為排開液體體積越大,浮力越大,這是學生經常犯的錯誤。在這節課上學生在活動中暴露出問題,并對原有的知識進行了自我診斷。先從定性的角度分析出在浮力大小不變的情況下,排開液體體積越大,液體密度越小,這也是在為下一環節推導出浸入液體中的深度與液體密度的定量關系打基礎。

3.標出密度計的刻度線

教師將吸管放入水中,并提問:“如何在吸管上標出密度為1g/cm3刻度線?”學生發現若將吸管放在水中標刻度線很不方便,學生則想到先測出吸管浸入水中的深度H,再拿出來標。接著教師通過以下三個問題追問:“如何在吸管上標出0.9g/cm3刻度線?你覺得0.9g/cm3刻度線在1g/cm3刻度線的上面還是下面? 具體在1g/cm3刻度線上面多遠處?”經過第二環節的鋪墊學生知道0.9g/cm3刻度線在1g/cm3刻度線的上面,此時教師再引導學生推導:F浮液=F浮水、P液V排液g=P水V排水g、P液Sh=P水SH、h=,教師先演示計算0.9g/cm3刻度線所對應的深度,再指導學生算出密度計0.8g/cm3、1.1g/cm3、1.2g/cm3刻度線的深度。

如何讓學生自己推導出吸管豎直漂浮時浸入液體的深度和液體密度的定量關系是本節課的重點和難點,經過前面的鋪墊,學生已經初步了解了在浮力大小不變的情況下,排開液體體積和液體密度之間的定性關系,為本環節突破重難點進行了很好的鋪墊。教師的問題層層遞進,先問學生0.9g/cm3刻度線在哪,然后問學生0.9g/cm3刻度線的具體位置,學生帶著問題層層攻克,降低了學習難度,促進了學生對浮力的深層次思考。學生第一次遇到復雜公式的推導,本次推導過程還需利用相關的數學知識,這也是一大難點,但是推導的過程是學生們經過不斷地討論和修正自己得出的,對他們的邏輯推理能力有了很好的鍛煉,促進了學生的自成長。

4.展示成果

選兩組同學上臺用自制密度計來測量可樂的密度,并與用實驗室的標準密度計測出的數值做比較,引導學生討論自己所制作的密度計刻度線的特點。最后提出問題:“如何使得密度計的刻度線間距更大,以使得測量結果更精確?[2]”

引導學生交流的問題緊扣了考點又緊緊貼近生活,問題源自學生的實踐過程,解決于學生的自我體驗,而不是教師的生搬硬套。

三、活動的評價——提升思維深度,發展科學素養

1.在活動中提高興趣

物理課程首先要提供學生感興趣的材料,讓學生參與自己喜愛的活動,其次才能談科學思想和科學方法的學習。本節課將知識的學習和能力的鍛煉與學生的體驗充分結合,制作出來的密度計還可以用來測生活中的液體密度,貼近生活,學生樂于探究。

2.在自主學習中提升思維深度

自制密度計的知識對于現階段的學生來說并不簡單,他們第一次遇到復雜公式的推導及煩瑣的數據處理,但在彼此的合作和幫助下,他們能夠突破重重難關,這在一定程度上提升了思維深度,提高學生的實踐能力和創新能力。

3.在綜合實踐中改進學習方法

初中物理重視學生用科學、做科學,而不僅限于聽科學、讀科學。改變學生學習方式,培養學生主體意識,獲得更多的綜合實踐活動的鍛煉機會,對學生的物理學習有很大的幫助。綜合實踐活動就是要“綜合”所學知識并應用于“實踐”中,在本次活動中學生利用所學知識進行實驗,在實驗的過程中又對所學知識進行診斷和重建,促進學生的全面成長。