核心素養視角下的“浮力”創新教學設計與實施

摘 要：核心素養視角下的初中物理教學實踐需要實現教學取向的變遷，從單純的知識獲得轉變為核心素養的培育。“浮力”是《義務教育物理課程標準（2022年版）》一級主題“運動和相互作用”的核心概念，在課程標準、教材內容和學情分析的基礎上，通過“巧設進階情境，培育物理觀念”“創新模型教具，培育科學思維”“探尋規律生成，培育科學探究能力”三個實踐路徑來促進學生核心素養的發展。

關鍵詞：核心素養；實踐路徑；浮力；教學設計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2024）7-0035-3

《義務教育物理課程標準（2022年版）》［1］（以下簡稱“新課標”）的頒布和實施，標志著我國基礎教育課程教學改革已發展到“核心素養”的3.0時代。核心素養視角下的初中物理教學實踐需要實現教學取向的變遷：把人類社會積累的知識轉化為學生的個體知識和觀念；把前人從事智力活動的思想、方法轉化為學生的認識能力和思維方式；把蘊含在知識載體中的觀念、態度轉化為學生的行為準則［2］。

“浮力”是新課標一級主題“運動和相互作用”的核心概念，具有廣泛的現實意義，學生具有積極學習的心態，具備與新知識相關聯的先備知識。浮力是重力、壓力、壓強、同一條直線上二力合成等知識的綜合，是學習阿基米德原理、浮沉條件的基礎，具有承上啟下的作用。現行《義務教育教科書物理》［3］（人教版）第十章第1節安排了“什么是浮力”“稱重法測浮力”和“浮力產生的原因”三個部分的內容，從現象深入本質，層層遞進，符合學生的認知發展規律。

在教學實踐中守正創新，是時代賦予教師的責任與擔當。本文以“浮力”為例，探討核心素養視角下的初中物理創新教學設計與實施，以期為學生核心素養培育的理論研究和實踐探索提供參考。

1 巧設進階情境，培育物理觀念

初中學生對于“浮力”一詞并不陌生，能說出在水中、空氣中的物體會受到浮力的作用，但是也存在著諸多錯誤的前概念，如：下沉的物體不受浮力，浮力的大小與物重、形狀、物體的體積等因素有關。教學中，圍繞“什么是浮力”“浮力的方向是怎樣的”“下沉的物體是否也受浮力作用”三個問題依次設計問題情境，引導學生思考與探究，讓學生系統地認識浮力，完成物理觀念的培育過程。

新課標倡導情境化教學，建議充分結合學生的生活經驗，有目的地創設生動、具體的情境，引導學生從經驗中概括并提煉事物的共同屬性，抽象事物的本質特征，實現從經驗常識向物理概念的轉變［4］。本課時通過“想辦法取出長管中的乒乓球”活動（圖1），激發學生的探究興趣。將漂浮的乒乓球通過細線、吸盤固定在水槽底部，旁邊放一重垂線，通過實時投影，調整手機的拍攝角度，無論容器是平放還是斜放，電子白板上均會出現細線與重垂線重合的畫面。引導學生通過比較，總結、歸納出浮力的方向總是豎直向上（圖2）。物塊浸入水中和用手向上托物塊（圖3），彈簧測力計的示數都會變小，學生在分組實驗中體驗，在分享交流中感知下沉的物體也受浮力作用；畫出“彈簧測力計作用下在水中靜止的物體”所受力的示意圖后，推導得出兩次彈簧測力計的示數之差，即可得出浮力的大小。

2 創新模型教具，培育科學思維

八年級正是學生發展過程中認知心理和邏輯思維能力發展的關鍵期，學生的思維方式正處于從具體形象走向抽象邏輯的過渡期，是培養邏輯思維的最佳時機。對“浮力產生的原因”這個階段的教學，教師可以從學生的認知規律出發，利用一些創新教具創設情境，通過師生互動、生生討論等方式，引導學生仔細觀察，收集信息并分析，得出結論。

乒乓球放入水中一定會浮起嗎？把乒乓球放入無底的廣口塑料瓶，并將水倒入瓶中， 觀察到乒乓球在水中浮不起來（圖4甲）；堵住瓶口，乒乓球立馬浮起來（圖4乙）。“浮不浮的乒乓球”超出學生的預設和已有經驗，激發學生的探究欲望。浮力產生的原因理性且抽象，此處需讓學生從感性認識出發，利用自制教具——“上下左右套有橡皮膜的立方體”進行探究，促進學生認知結構的發展和完善，從而上升到理性認識，建立新概念，提高學生思維的抽象性和邏輯性。

用“上下左右套有橡皮膜的立方體”探究浮力產生的原因（圖5甲）：將立方體浸入水中，觀察并比較水平或豎直方向兩側薄膜的凹陷程度。橡皮膜的凹陷程度直觀展示了其所受壓強的大小。學生分析發現，立方體左右側面所受壓強相等，上下側面所受壓強不等。引導學生根據實驗現象建立物理模型（圖5乙），由于左右側面所處深處相等，所受壓強也相等；上下側面所處深處不等，所受壓強也不等。上下側面所受壓力的共同作用效果相當于液體對物體施加了一個向上的力，從而使學生認識到浮力就是液體對物體各側面壓力的合力，大小等于液體對物體上、下表面的壓力差。

3 探尋規律生成，培育科學探究能力

現在的學生普遍缺乏生活經驗，存在“浮力的大小與物重、形狀、物體的體積等因素有關”的錯誤前概念。針對這一學情，教師在課堂教學時要加強情境教學，讓學生在“做”中思考、感受、體驗。首先，學生利用手中的實驗器材以小組形式完成下面三個“小實驗”，提出可能影響浮力大小的因素，既體現“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念，又提高自身的觀察和思考能力，從而提出有方向性和針對性的猜想，提高實驗探究的實效性。

①橡皮泥浸入水中沉底，但折成小船后漂浮在水面上（圖6）。

②逐步抬高升降臺，讓物塊逐漸浸入水中，計算浮力的大小，觀察水面的變化（圖7）。

③雞蛋在清水中沉底，加鹽攪拌，觀察到沉底的雞蛋浮了起來（圖8）。

在分組探究環節，引導學生思考“實驗中應控制什么條件相同，怎么控制”“實驗中應改變什么條件，怎么改變”“如何測量浮力的大小”三個問題來設計實驗，制訂以下兩種實驗方案，指出實驗注意事項，學生分組實驗，教師巡視指導。

①探究浮力的大小可能與排開液體的體積有關（圖9）。

②探究浮力的大小可能與液體的密度有關（圖10）。

“影響浮力大小的因素”是浮力的核心內容，通過兩個階段的科學探究活動，學生在經歷“問題、證據、解釋、交流”中，熟練運用“控制變量”“等效替代”“轉換”等方法，最終確定出影響浮力大小的因素。學生在感受科學探究的樂趣中，領略了科學思維方法，發展了科學思維能力，逐步形成了正確價值觀、必備品格和關鍵能力。

新課標的正式頒布，預示著義務教育進入了新時代，一線教師應以培養具有核心素養的人為立足點，精準分析學生的認知水平，尊重認知規律，對教材等課程資源進行充分挖掘、收集、篩選、整合、編制、設計，著眼在“應為”之處，用力于“可為”之處，為發展學生的核心素養而努力。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］張仁義.新課程標準下高中物理有效教學的實踐探究——以成都市Q中學為例［D］.成都：四川師范大學，2020.

［3］彭前程，杜敏.義務教育教科書物理（八年級下冊） ［M］.北京：人民教育出版社，2013.

［4］李春密.《義務教育物理課程標準（2022年版）》課程內容與教學實施的思考［J］.物理教學探討，2022，40（12）：1-6，12.