佟秀娟

[摘 要]將物理教學(xué)與學(xué)具制作融合，可使物理知識教學(xué)與制作學(xué)具相結(jié)合。不同于以往的物理學(xué)具制作，這是用學(xué)具制作支撐整個課堂教學(xué)，是提升探究能力，將物理教與學(xué)整合的最佳方式。

[關(guān)鍵詞]初中物理;學(xué)具制作;教學(xué)相長

物理教學(xué)是以觀察和實驗為基礎(chǔ)的一門學(xué)科，對培養(yǎng)中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用，如何將教學(xué)與實驗有機結(jié)合，讓實驗教學(xué)大放異彩，是值得教師深思的問題。以往的物理實驗課學(xué)生往往是閱讀說明書，機械操作完成既定的實驗過程，得出教材提供的結(jié)論，學(xué)生只能是被動地操作器材，對提高探究能力作用微乎其微。而將物理教學(xué)與學(xué)具制作融為一體，學(xué)生帶著問題制作學(xué)具的優(yōu)點顯而易見，在這種學(xué)具制作過程中會產(chǎn)生很多問題，讓學(xué)生帶著問題探究，能激發(fā)他們的探究意識，有利于提高物理教學(xué)效果。

一、學(xué)具制作讓“教”有的放矢

《浮沉條件及其應(yīng)用》這節(jié)知識是八年級物理教學(xué)的難點，以往的教學(xué)是為學(xué)生演示不同物體在水中上浮、懸浮、下沉，進行受力分析得出物體的浮沉條件，然后在解題應(yīng)用時，一部分學(xué)生記不清浮沉條件，一部分學(xué)生忘記判斷狀態(tài)就亂用公式。為了更好地讓學(xué)生理解浮沉條件，我讓學(xué)生在體驗中不斷制作能實現(xiàn)浮沉的器材。學(xué)生準(zhǔn)備的器材有：礦泉水瓶（500ml帶蓋空瓶）、口服液小瓶（帶軟蓋空瓶）、鹽（500g）。教師準(zhǔn)備的器材有：燒杯（1000ml）、足夠量的水。

情境導(dǎo)入：空小瓶漂浮在水面上。提出問題：將浸沒水中小瓶松手后，最終能在水中哪些位置停留呢？學(xué)生兩人一組動手實踐。有向小瓶中加水改變小瓶重力的，也有向小瓶中加鹽改變小瓶重力的，蓋好瓶蓋的小瓶浸沒水中，松手后有的直接沉入水底，有的能夠浮出水面，最終漂在水面上。接下來學(xué)生就想讓小瓶浸沒水中松手后在水中停留，既不露出水面，又不碰容器底。這可難住了大部分學(xué)生，他們反復(fù)改變小瓶中物體的質(zhì)量，不斷嘗試、認(rèn)真交流、逐步改進。當(dāng)讓學(xué)生總結(jié)這一實踐活動的收獲時，學(xué)生們搶著發(fā)言，效果很好。

學(xué)生一：我們小組是通過改變裝入小瓶中水的多少來改變小瓶的重力，帶蓋空小瓶浸沒水中松手后會向上運動，最終靜止在水面上;將裝滿水的小瓶蓋好瓶蓋，浸沒水中松手后，小瓶會向下運動，最終停留在燒杯底部。我們并沒有實現(xiàn)小瓶在水中停留，相信時間足夠，我們一定能調(diào)整好小瓶的重力。

學(xué)生二：我們小組是改變裝入小瓶中鹽的多少來改變小瓶的重力，多次改變小瓶重力后，小瓶實現(xiàn)了在水中不同位置停留。但我們認(rèn)為這樣效率太低，如果器材足夠的情況下，我們可以用量筒測出小瓶體積，計算出浮力。再用天平測出不斷加減鹽后小瓶的重力，或者用注射器不斷給小瓶注水、抽水也可以提高效率。

學(xué)生將所描述的幾種狀態(tài)進行歸類和受力分析，小瓶向上運動過程叫上浮，是非平衡態(tài)，只受重力和浮力作用，因此上浮的物體浮力大于重力;小瓶靜止在水面上叫漂浮是平衡態(tài)，依據(jù)二力平衡知識可知漂浮的物體浮力等于重力;小瓶向下運動過程叫下沉是非平衡態(tài)，浮力小于重力;最終沉在燒杯底部靜止是平衡態(tài)，小瓶還多受到一個支持力，受力平衡，浮力加支持力等于重力。若小瓶在水中停留，則浮力剛好等于重力叫懸浮。

同一個小瓶重力不變上浮后漂浮，分析兩次浮力不同的原因，小瓶上浮過程排開液體體積等于物體體積（V排=V物），漂浮在水面上時排開液體體積等于物體體積（V排

二、學(xué)具制作讓“學(xué)”成果可見

前面我們是向小瓶中加減液體水或固體鹽來改變小瓶重力，或改變液體的密度來改變小瓶浮力，可不可以人為控制小瓶吸水、排水？實現(xiàn)上浮、懸浮、下沉呢？

學(xué)生進行多種嘗試。有的將小瓶開口朝上放入裝有水的礦泉水中，小瓶漂浮，蓋好礦泉水瓶蓋，用力擠壓礦泉水瓶身;也有將小瓶裝入部分水后，開口朝下放入裝水的礦泉水瓶中的。

學(xué)生三：我們成功制成了人為控制吸水或排水的小瓶，實現(xiàn)上浮、懸浮、下沉，我們的設(shè)計思路是通過擠壓礦泉水瓶，讓礦泉水瓶中氣體壓強大于小瓶內(nèi)氣體壓強，水就會在氣體壓強作用下壓入小瓶，改變小瓶的重力?？梢酝ㄟ^控制擠壓小瓶的力度，實現(xiàn)小瓶的上浮、下沉、懸浮。開始，我們是把小瓶開口朝上放進礦泉水瓶中，擠壓瓶身后，小瓶沉入水底無法再上升?？紤]氣體密度小，若倒置小瓶放入水中則氣體會在小瓶上方封存，這樣嘗試并改變著小瓶和礦泉水瓶中的水量。當(dāng)我們讓小瓶中水占小瓶容積二分之一，礦泉水瓶中水占礦泉水瓶容積三分之二時效果最好，不用太大的力擠壓礦泉水瓶身，就能改變小瓶重力。要想小瓶裝水后開口朝下，水又不流出，可將礦泉水瓶傾斜近似于水平時快速放入，大氣壓的作用讓小瓶中的水不再流出。

學(xué)生四： 潛水艇就是通過改變自身重力來實現(xiàn)上浮、懸浮、下沉的，我們新做的學(xué)具就叫“潛水艇模型”好了。當(dāng)用力擠壓礦泉水瓶瓶身時，礦泉水內(nèi)氣體壓強變大，水被壓入小瓶中，小瓶重力變大，重力大于浮力下沉;松手后，礦泉水瓶內(nèi)氣體壓強變小。小瓶中壓縮的氣體將水排出一部分，小瓶重力小于浮力上浮;掌握好擠壓礦泉水瓶瓶身的力度，我們就能順利實現(xiàn)懸浮，也就是小瓶重力剛好等于浮力。對于潛艇我們要了解到它有很多個水柜，當(dāng)潛艇下潛時向水柜中注水，使?jié)撏е亓Υ笥诟×?，?dāng)潛艇上浮時利用壓縮空氣的方法將水柜中水排出一部分，潛艇重力小于浮力而上浮。當(dāng)水柜里的水量保持不變時，潛水艇在水下某一深處是處于懸浮狀態(tài)而不是沉底。

這樣制作學(xué)具的過程中學(xué)生通過實踐發(fā)現(xiàn)問題，盡可能多地調(diào)動了學(xué)生的知識儲備。如利用前面學(xué)習(xí)的“阿基米德原理” F浮=ρ液gV排，改變液體密度，或改變物體排開液體的體積來改變浮力;“大氣壓強”的知識，瓶內(nèi)氣體壓強與體積的關(guān)系;“二力平衡”的知識，平衡態(tài)受力分析、非平衡態(tài)受力分析，運動和力的關(guān)系等，幾乎融合了八年級下學(xué)期物理前四章的知識。在不斷改進設(shè)計方案，解決問題的同時，潛移默化地提升了學(xué)生實驗探究的能力。

三、學(xué)具制作讓教學(xué)相長

為了讓教學(xué)與學(xué)具制作相輔相成，就要求教師課前多思、多研究、大量查閱資料，盡可能多地做出預(yù)備方案，教師的動手能力、探究能力都將得到大幅度提升。教師的能力提高會促進學(xué)生能力的提高，學(xué)生在教師引領(lǐng)下制作學(xué)具，通過不斷地思考、提問、交流、調(diào)整方案，探究能力也將不斷提高，學(xué)生的能力提升必然也要求教師有更高的教學(xué)能力。改變以教定學(xué)的方式，換成以學(xué)定教，教師要調(diào)整好自己的狀態(tài)，同時關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，以達到教學(xué)相長的目的。

在制作“潛水艇模型”時，有一組學(xué)生出現(xiàn)了這樣的問題：小瓶之前還能在用力捏礦泉水瓶身時實現(xiàn)自由浮沉，玩了幾次后小瓶沉入水底再也無法上浮。學(xué)生問為什么，于是我讓學(xué)生場景再現(xiàn)，看他做了什么才導(dǎo)致這樣的結(jié)果。他一個動作（礦泉水瓶正立、倒置反復(fù)兩次）就讓我明白為什么會有小瓶沉底不再起浮的現(xiàn)象，我讓同學(xué)們跟著討論分析原因。認(rèn)真觀察的同學(xué)也發(fā)現(xiàn)了問題后，快速要求發(fā)表見解：他不應(yīng)將礦泉水瓶倒置，因為礦泉水瓶倒置后，小瓶由原來的開口朝下變成開口朝上，瓶內(nèi)原有的氣體密度小于水，會向上運動，所以我們在這個過程中會看到有氣泡產(chǎn)生，就是小瓶中的氣體從瓶中跑出， 小瓶中的氣體越來越少，水不斷進入小瓶，最后小瓶中氣體排盡，小瓶的重力大于所受浮力，只能沉入水底，因此再也無法通過擠壓礦泉水瓶瓶身實現(xiàn)上浮了。

在教學(xué)中我和學(xué)生一起帶著問題制作學(xué)具，從實際問題入手，在解決問題中不斷調(diào)整方案，物理知識在學(xué)生的主動探究中獲得，物理課的“教”不再是難懂的理論知識，而是在不斷調(diào)試的學(xué)具制作中“悟”出的真理，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣的同時，更能提高學(xué)生的探究能力，動手實踐操作能力。學(xué)生利用身邊常見物品來自制學(xué)具能讓學(xué)生體驗物理來源于生活又應(yīng)用于生活的特點，從而關(guān)注生活中物理知識的應(yīng)用，探究意識逐步提升。

參考文獻：

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（責(zé)任編輯 武之華）