項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的復(fù)習(xí)案例淺談

陳希 潘春宵

摘要：浮力的復(fù)習(xí)包含浮力的概念、阿基米德原理、物體的沉浮條件及應(yīng)用等內(nèi)容，涉及力、二力平衡、壓強(qiáng)、密度等知識(shí)，復(fù)習(xí)難度較大。利用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，在制作浮力秤的過程中將知識(shí)的復(fù)習(xí)和項(xiàng)目化學(xué)習(xí)有效結(jié)合，做到學(xué)以致用，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于生產(chǎn)生活中。

關(guān)鍵詞：浮力復(fù)習(xí);項(xiàng)目化;浮力秤;PBL

《浮力》是學(xué)習(xí)了水的壓強(qiáng)、密度、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系之后學(xué)習(xí)的另一個(gè)重要科學(xué)知識(shí)，是對(duì)液體密度和液體壓強(qiáng)內(nèi)容的升華和應(yīng)用。PBL（項(xiàng)目化學(xué)習(xí)）是一種基于建構(gòu)主義理論的情景化學(xué)習(xí)方式，認(rèn)為學(xué)生通過實(shí)際操作及思想實(shí)踐，能夠加深對(duì)學(xué)習(xí)材料的理解。 [1] 相較于傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)，PBL是一種改變學(xué)習(xí)的生動(dòng)化實(shí)踐，教師將原本以講授為主的課堂打造成以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心的課堂。

本文嘗試以浮力秤的制作為紐帶，以核心知識(shí)的再構(gòu)建為目的，通過設(shè)計(jì)基于問題解決的學(xué)習(xí)任務(wù)，創(chuàng)設(shè)基于問題情境的驅(qū)動(dòng)型問題，將知識(shí)以物化載體的形式呈現(xiàn)出來。將浮力模塊的復(fù)習(xí)與問題導(dǎo)向的項(xiàng)目學(xué)習(xí)相結(jié)合，把理論思維分析轉(zhuǎn)變?yōu)楦庇^、形象的思維，有利于幫助學(xué)生更有效地復(fù)習(xí)舊知識(shí)。

一、情境學(xué)習(xí)，引出項(xiàng)目。

教師示“曹沖稱象”的故事，引出問題：這個(gè)故事中用到了哪個(gè)科學(xué)知識(shí)？ 2、故事中稱象的方法是哪一種科學(xué)方法？

引出項(xiàng)目：模仿制作一個(gè)可以測(cè)量質(zhì)量的秤，即浮力秤。

二、開展探究，揭示原理。

問題模塊一：要制作一個(gè)浮力秤，怎么選材？需要怎么做？

集思廣益：①選擇一種材料，能和船一樣漂浮在水面上，放上重物后材料不沉沒;

②秤能夠直立漂浮，底部需要密封，頂部加承物面。

③標(biāo)出“0”刻度線和其他刻度線;

問題模塊二：

1.“浮力秤”的工作原理是什么？

2. 如何能讓浮力秤直立在水中？

3. “0”刻度線標(biāo)在哪里？4.浮力秤的外形如何設(shè)計(jì)？

思維風(fēng)暴：

①秤在水面漂浮，根據(jù)二力平衡的原理，F(xiàn)浮=G物。

②空礦泉水瓶無法直立漂浮，因此制作秤時(shí)要讓秤的重心變低。可以在秤的底部放入重物，如固定水泥塊或金屬塊。

③秤沒有放置重物時(shí)，浮力秤自由漂浮在水面上，水位對(duì)應(yīng)的秤的位置為“0”刻度線。

思考討論：怎樣的模型外形更適合浮力秤？

方案選擇：若浮力秤底面積太大，當(dāng)放上重物后，浮力秤增加的V排太小，導(dǎo)致秤筒對(duì)應(yīng)水面的刻度變化值太小，誤差較大。若外形不規(guī)則，放入同樣多的重物后，浮力秤下沉的距離不同，導(dǎo)致刻度間隔不同。但是也能作為秤使用。

問題模塊三：

1. 每個(gè)浮力秤的“0”刻度線的位置是否相同？它與什么因素有關(guān)？

2. 如何讓浮力秤的刻度均勻？

小組分析：①根據(jù)F浮 = G秤 ，秤受到的浮力大小等于秤本身的重量。根據(jù)阿基米德原理F浮 =ρ液g V排，秤越重，V排越大，就會(huì)導(dǎo)致不同的秤“0”刻度線的位置出現(xiàn)差異。若秤本身太輕，則V排越小，秤的重心偏上，會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)。

②秤外形若為不規(guī)則形狀，每增加相同多的重物后，秤筒本身下降的程度不同，所以導(dǎo)致刻度線不均勻。

補(bǔ)充講解：不同的秤對(duì)應(yīng)的“0”刻度線的位置有差異。如何讓刻度線均勻分布？

問題轉(zhuǎn)化：

根據(jù)漂浮條件和阿基米德原理，G秤 =ρ液g V排 ，得出m秤=ρ液 V排 ?，V排=m秤/ρ液 ，則需要解決的問題是：V排和刻度之間的關(guān)系在哪些形狀的物體上會(huì)轉(zhuǎn)化得比較簡(jiǎn)單？

思維提升：

①當(dāng)物體的體積計(jì)算符合V=sh時(shí)，sh=m秤/ρ液 ，可得。②浮力秤的筒身是圓柱形、長(zhǎng)方體、正方體、三棱柱等正柱體時(shí)，秤上的刻度線是均勻的。這樣，質(zhì)量就能用筒身的刻度均勻的表示出來。

問題模塊四：

1.最大量程的刻度線在哪里？2.如何標(biāo)出其余刻度線的位置？

成果匯報(bào)：

①最大測(cè)量值在柱體的頂部。保證水面不會(huì)淹沒承物面，也不會(huì)漏進(jìn)柱體內(nèi)部。

②方案a：量出“0”刻度線到柱體頂部最大測(cè)量值的距離h，用刻度尺測(cè)出柱體的橫截面S，根據(jù)二力平衡原理及阿基米德原理可得，G載=F浮 =ρ液g V排 =ρ水gSh ，得出m物=ρ水Sh，所以最大刻度線對(duì)應(yīng)的值為ρ水Sh的乘積。再將“0”刻度線到最大測(cè)量值之間的距離進(jìn)行均分，標(biāo)出其他刻度值的位置。

方案b：將浮力秤放在水面上，往浮力秤上逐漸加入沙子，直至水面靠近浮力秤的頂部位置，做好標(biāo)記，保證秤不會(huì)沉沒。用天平測(cè)量沙子的質(zhì)量m。則標(biāo)記處的刻度值即為m的數(shù)值。再將“0”刻度線到最大測(cè)量值刻度線的區(qū)間若干等分，即可標(biāo)出其余刻度線的位置。

方案再篩選：方案a和方案b得出的最大測(cè)量值數(shù)值比較隨意，也可能有小數(shù)。進(jìn)行若干等分后會(huì)導(dǎo)致刻度線的數(shù)值不是2、5、10的倍數(shù)，也可能帶小數(shù)，給讀數(shù)和記錄帶來不便，使用的效果比較差。

師補(bǔ)充方案：選擇單位質(zhì)量的物體，如鉤碼（50g）10個(gè)放在浮力秤上，標(biāo)出水面對(duì)應(yīng)位置即為500g的刻度線。再將“0”刻度線到500g的刻度線的區(qū)間5等分，即可標(biāo)出100g、200g、300g、400g、500g、600g刻度線的位置。再將每個(gè)刻度線之間的距離進(jìn)行均分，即可標(biāo)出其余刻度線的位置。

三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)，產(chǎn)品制作并展示：

四、項(xiàng)目測(cè)評(píng)，交流改進(jìn)：

1.選擇塑料瓶作為浮力秤的筒身，放入水中后容易受到水壓而變形，使測(cè)量結(jié)果有誤差。可選用不易變形的材料，如水道PVC管、柱狀水杯、厚壁塑料瓶等。

2.浮力秤的頂部可選擇合適的承物面，保證不同外形的物品能放置在秤上，或是采用敞口的容器放置被測(cè)物品，不使被測(cè)物落入水中。

3.浮力秤需要增加配重，選擇鐵塊或石塊，使秤能直立在水中。使用沙子配重仍會(huì)導(dǎo)致秤體傾斜。用于配重的物體應(yīng)固定在秤上或秤內(nèi)部，不使其發(fā)生移動(dòng)。

4.浮力秤的外形設(shè)計(jì)盡量美觀，易攜帶。

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)改變了老師的身份，使他從傳統(tǒng)的傳授者變成了任務(wù)的建構(gòu)者和引導(dǎo)者。觀察學(xué)生在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中的多樣性的表現(xiàn)，傾聽學(xué)生的聲音，理解學(xué)生的觀點(diǎn)，其實(shí)是后續(xù)調(diào)整和完善課程形態(tài)的一種重要的數(shù)據(jù)來源。[2]項(xiàng)目化學(xué)習(xí)視角下的浮力復(fù)習(xí)，能充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生運(yùn)用自己的設(shè)計(jì)，通過思考、討論、實(shí)驗(yàn)等方式參與到教學(xué)過程中，真正成為課堂的主人。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐祝林.基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的復(fù)習(xí)課的構(gòu)建[J].湖南中學(xué)物理，2016（10）：79

[2]夏雪梅.在學(xué)科中進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)：學(xué)生視角[J]全球教育展望，2019（2）：83