“互聯網+”背景下自主課堂的設計—以蘇科版物理“物體的浮與沉”教學設計為例

◎江蘇省常熟市外國語初級中學 丁玉平

有人將“互聯網＋”背景下的課堂教學稱之為第四代教育，認為它才是真正以學生為核心的教育。筆者認為，要使學生真正成為課堂的主人，就得讓課堂具備“自主”的鮮明特色。所謂“自主”，是指每個學生都能在課堂上自覺、主動地支配自己，是學生發自內心地想學、樂學，是能高效提升學習能力的課堂。令人欣喜的是，“互聯網＋”以其豐富多彩的資源優勢為自主課堂提供了強有力的技術支撐，其信息載體是視頻微信，模式創新是學練翻轉?，F以蘇科版物理8年級“物體的浮與沉”教學設計為例進行探討。

一、課前自學

設計探討課前自學是自主課堂的前奏，它包括“視頻導引、小試牛刀”二個環節，其關鍵是微視頻的設計與制作。微視頻的資源來自互聯網關于372潛艇的奇跡報道、上屆學生探究物體浮沉的實驗錄像和已有的影像資料。制成的微視頻通過微信或數字化校園平臺，讓學生下載到可隨身攜帶的平板電腦(必備學具)進行自學。視頻導引圍繞課前引入、浮沉條件的探究、浮沉條件的應用這三個環節設計了三個視頻，體現了從生活走向物理，從物理走向社會的課程理念。小試牛刀則是學生對自學效果的自我評價。

1.視頻導引。

視頻一（引入課題）。

【看一看】在海軍組織的一次不打招呼的戰備拉動中，潛艇支隊長王紅理作為指揮員，帶領372潛艇緊急出航，潛入大洋，期間成功處置潛艇遭遇海水密度突變造成的“斷崖”掉深這一重大突發險情，并克服重重困難，圓滿完成戰備遠航任務，創造了我國乃至世界潛艇史上的奇跡，受到了習主席和軍委首長的高度褒獎。[觀察法]

【問一問】你知道潛艇“斷崖”掉深的原因嗎？你想了解海軍372潛艇官兵群體是如何克服重重困難，圓滿完成戰備遠航任務的嗎？

要弄清上述問題，請自學第九章第三節“物體的浮與沉”，并準備實驗探究。

視頻二（浮沉條件的探究）。

【做一做】將牙膏殼、水果（西紅柿）、橡皮泥、小藥瓶（內裝適量小鐵釘）、雞蛋等材料放入盛水的塑料瓶中，如圖1所示。并將物體浮沉情況依次記入表1中。[實驗法]

圖1

表1 物體浮沉情況表

【畫一畫】請畫出物體在水中漂浮、上浮、懸浮和下沉時力的示意圖，如圖2所示。

圖2

【探一探】怎樣使上述實驗中上浮的物體下沉，下沉的物體上浮？雞蛋既不能改變重力，又不能改變體積，你有什么方法使其上浮？請將改變物體浮沉的方法及其原理填入表1中。[實驗法]

【理一理】由此你可得出哪些結論？[歸納法]

物體的浮沉取決于其所受重力與浮力的大小，若F浮＞G物，則物體上浮直至漂浮在液面為止。若F浮=G物，則物體懸浮，若F浮＜G物，則物體下沉直至沉底為止。

視頻三（浮沉條件的應用）。

【看一看】密度計是怎樣工作的？

密度計是直接測定液體密度的儀器，根據物體的漂浮原理制成。測量時必須使之漂浮在液面上，因而密度計在被測液體中的V排越大，液就越小；V排越小，液就越大；密度計上的刻度是“上小下大”“上疏下密”，如圖3所示。

圖3

【做一做】用密度計分別測水和葡萄酒的密度。

【探一探】潛水艇模型是怎樣實現浮與沉的？

(1)模型由潛水艇、軟管和注射器組成，將它放入水中。

(2)往上拔注射器活塞，給儲水器抽氣，使其內部氣壓減小，水被壓入儲水器，使其重力增大而下沉。

(3)往下壓注射器活塞，給儲水器充氣，使其內部氣壓增大，儲水器內的水將向外被壓出，使其重力減小而上浮，如圖4所示?！鞠胍幌搿繚撍侨绾螌崿F沉與浮的？

圖4

潛水艇是通過改變自身的重力實現上浮和下沉的。上述實驗中的小藥瓶就是一個簡易的潛水艇模型，它也是通過改變其重力實現上浮和下沉的。

【看一看】372潛艇墜海斷崖遭遇生死3分鐘視頻。

【思一思】潛艇“斷崖”掉深的原因是什么？

潛艇“斷崖”掉深，通常指潛艇遇到海水密度躍變層，潛艇所處位置的海水密度突然變小。由于潛水艇排開海水的體積不變，海水密度突然變小導致浮力突然變小而急劇下沉，掉深到潛艇的極限深度便會艇毀人亡。

【考一考】如果你是指揮官，該如何處置潛艇“掉深”這個突發事件？[體驗法]

應迅速向潛艇充氣，即發動所有官兵迅速打開潛艇中的應急高壓氣閥門，向潛艇中所有水柜供氣，使其內部氣壓增大，排出水倉中的水，減小潛艇重力，阻止潛艇下沉。

【辯一辯】氣球和飛艇是如何控制升空或降落的？

氣球和飛艇中充入的是密度小于空氣的氣體，由于其自重不變，只能通過改變氣球和氣囊的體積而改變浮力，實現其升空或降落。

2.小試牛刀。

(1)一個物體所受的重力為10N，將其全部浸沒在水中時，排開水所受的重力為20N，此時它所受的浮力為N，放手后物體（選填“上浮”“下沉”或“懸浮”），潛水艇的上浮和下沉也是通過該方法來實現。

(2)2014年12月，中央軍委主席習近平高度贊揚了海軍372潛艇官兵。372潛艇在海上正常航行時，突然遭遇海水密度變化，引發潛艇“掉深”，即突然快速向海底沉降。指戰員臨危不懼，冷靜處置，轉危為安。造成潛艇沉降的原因可能是（）A.潛艇所受浮力突然增大B.潛艇所受壓強突然增大C.潛艇所受浮力突然減小D.潛艇所受壓強突然減小

二、課中導學

設計探討課中導學即課堂教學，其核心是教師引導、學生自主、追求高效。它包括“交流展示、例題導航、知識梳理、自主檢測、反饋評價”這五個環節。其中，“交流展示”針對自學中的問題先由小組交流解決，突出問題提交課堂作答，展示創新成果（學生自制的潛水艇模型和密度計）；“例題導航”以典型例題進行思路剖析和變式訓練；“知識梳理”引導學生掌握方法，形成知識明線和方法暗線；“自主檢測”的難度系數以0.85為宜，時間控制在20分鐘左右；“評價反饋”關注量化評價，當堂反饋矯正。

1.交流展示。

交流一：怎樣認識物體的沉浮條件？

(1)浸沒在液體中的物體的浮沉取決于它所受到的浮力和重力。若F?。綠物，則物體上浮，在浮出液面的過程中，浮力逐漸減小，直至F浮=G物時，物體漂浮在液體表面，因此漂浮是上浮的最終結果。若F浮＜G物，物體下沉，當下沉到容器底時，受容器底的支持力N的作用最終靜止，此時N+F浮=G物。若F浮=G物，則物體懸浮于液體內的任意深處。

(2)漂浮、懸浮和沉底屬于平衡狀態，上浮和下沉屬于非平衡狀態。

(3)從本質上看，物體的浮沉是由其自身的密度與液體密度的大小決定，若浮＞物，物體上浮直至漂??；若浮＜物，物體下沉直至受容器底的支持力N而靜止；若浮=物，物體可懸浮在液體內任意處。物體浮沉情況的比較，如表2所示。[比較法]

表2 物體浮沉情況表

交流二：根據物體的沉浮條件有哪些應用？

(1)密度計是根據漂浮原理制成，它是直接測定液體密度的儀器。(2)潛水艇是通過改變其重力實現上浮和下沉的。(3)氣球和飛艇是通過改變其體積實現其升空或降落的。

創新展示：學生設計的密度計和潛水艇模型。

(1)密度計：①用飲料吸管與橡皮泥制作；②用塑料管與小鐵釘制作；③用小木條與保險絲制作，如圖5所示。(2)潛水艇模型：①用飲料瓶、軟膠管、注射器等制成；②用試管、軟膠管、注射器等制成；③用氣球、螺帽（配重）、軟膠管、注射器等制成，如圖6所示。其中模型①和②中的飲料瓶或試管都是潛水艇，注射器給它們充氣或抽氣，使其排水或進水而上浮或下沉。而模型③中的氣球和螺帽組成潛水艇，它不能進排水。注射器給氣球充氣或抽氣，使其排開水的體積增大或減小，受到的浮力增大或減小，帶動螺帽上浮或下沉。

圖5

圖6

2.例題導航。在遠洋輪船的船舷上有5條“吃水線”，又稱“載重線”，如圖7所示。其中標有W的是北大西洋載重線，標有S的是印度洋載重線．當船從北大西洋（海水密度為ρ1）駛向印度洋（海水密度為ρ2）時，輪船受到的浮力為F浮，則（）

圖7

A.F浮增大，ρ1=ρ2

B.F浮減小，ρ1=ρ2

C.F浮不變,ρ1＞ρ2

D.F浮不變，ρ1＜ρ2

剖析：由于輪船在不同海水中重力始終保持不變，所以浮力也不變，但排開海水的體積要改變。海水的密度越大，排開海水的體積就越小，船舷上的“吃水線”就越在下面。由圖7可知：北大西洋載重線W在印度洋載重線S的下面，顯然北大西洋的海水密度ρ1比印度洋的海水密度ρ2大。應選C。

3.知識梳理（歸納法）。知識線：物體的沉浮條件：漂浮→上浮→懸浮→下沉→沉底。

沉浮條件的應用：輪船→密度計→潛水艇→氣球飛艇。

方法線：觀察法→實驗法→歸納法→比較法→體驗法→控制變量法。

4.自主檢測。包括8道選擇題（每題4分，共32分），4道填空題（8空，共32分），2道探究計算題（每題18分，共36分），檢測時間控制在20分鐘。（滿分100分，具體內容：略）

5.反饋評價。對學生檢測中的失分點進行反饋和矯正，對課堂中的學生行為進行適度評價。評價的設計除了評價的成員（教師、學生）外，還重視評價的內容，包括學生個體在交流展示中的表現、自主檢測中的成績、小組群體在合作探究中的協調等，教師根據這些評價結果確定下節課的相應策略并布置適量的作業。

三、課后思學

從教師的角度設計探討，圍繞“課前自學、課中導學、課后思學”提出“互聯網＋”體現了嗎？“學生自主”到位了嗎？“高效課堂”實現了嗎？并根據這三個問題進行反思。其中“互聯網＋”是背景，從“體現在何處”進行反思；“學生自主”是關鍵，從學生主體活動的總量進行分析；“高效課堂”是目標，從自主檢測的量化評價進行總結。

1.“互聯網+”體現了嗎？現在的教師人人都有微信，每個教室都有電子白板，學校又有數字化校園平臺，這為實施“互聯網＋”提供了技術保證。

(1)將372潛艇視頻作為課前引入，提高學生自主學習的積極性。尤其讓學生在觀看潛艇墜海“掉深”遭遇生死3分鐘視頻后，通過“考一考”的設計，提出“如果你是指揮官，將如何處置潛艇‘掉深’這個突發事件？”學生會有出彩的回答。

(2)本課將上屆學生設計、制作并獲獎的探究物體浮沉條件及其應用的實驗錄像制成微視頻，供學生課前自學。由于這些實驗將隨處可見的牙膏殼、水果、雞蛋、小藥瓶、橡皮泥等作為探究實驗的器材，富有生活氣息，很受學生喜歡和啟發，所以本屆學生也變廢為寶、自行設計制作了潛水艇模型和密度計，并在課堂上進行展示，為制作課堂教學微視頻提供了豐富多彩的資源。而微視頻恰恰是“互聯網＋”的傳播載體。本課制作的微視頻呈現的情景有十多個，充分說明了“互聯網＋”在本課中得到了充分的體現。

2.“學生自主”到位了嗎？如果說傳統課堂只有課外作業是學生自主完成的話，那么在本課的設計和實施中，無論是課前還是課中，都是學生自主構建、協作完成的。

(1)在課前自學的過程中，無論是視頻導引，還是小試牛刀，都是學生的個體行為，具有高度的自主性。但也不可否認，部分學生由于缺乏自主學習的習慣，所以在實施的開始階段，筆者對這部分學生格外關注，有針對性地培養這部分學生自主學習的能力，旨在逐步養成學生良好的自主學習習慣。

(2)在課中導學的過程中，至少有20分鐘的自主練習是學生的個體行為，而交流展示、知識梳理、例題導航和反饋評價等環節，學生的參與度都非常高。較之傳統課堂，本課有更多的時間去發展學生的學習能力。

3.“高效課堂”實現了嗎？由于課前自學是通過微視頻實現的，其自學的情景、效果、質量比導學案要優越得多。即使是基礎不好的學生，自學時也不會像課堂上那樣緊繃神經，擔心遺漏什么，或因分心而跟不上教學節奏。學生觀看視頻的節奏全由自己掌握，而且微視頻生動直觀、記得住。在課中交流展示、例題導航、知識梳理時就信心足、機會多。尤其是課中的20分鐘“自主檢測”（包括量化評價、反饋矯正），學生是全身心、高投入。筆者任教班級的檢測結果：90分以上的學生占比超過85%，合格率達100%。毋庸置疑，在“互聯網+”背景下的自主課堂是高效的。