張興龍 韓金娜 陳曉陸

摘? ?要

以學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和原有知識(shí)為基礎(chǔ)，將密度概念生活化、形象化、邏輯化。突出解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)密度概念的不認(rèn)同、不理解，對(duì)密度定義的死記硬背。依托建構(gòu)主義理論，從密度概念的引入、密度定義兩方面進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐，闡釋如何引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)密度概念、密度定義的內(nèi)化。

關(guān)鍵詞

密度? ?建構(gòu)主義? 概念教學(xué)

“密度”是《全日制義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定為理解層次的知識(shí)細(xì)目，是繼質(zhì)量之后又一個(gè)抽象的物理概念;課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出“物理概念的自主建構(gòu)對(duì)于學(xué)生物理觀念的正確形成、深刻詮釋、發(fā)展應(yīng)用至關(guān)重要”[1]。同時(shí)，密度也是在質(zhì)量的基礎(chǔ)上，對(duì)物質(zhì)世界的進(jìn)一步探索。從知識(shí)結(jié)構(gòu)上講，密度起到了承上啟下的作用，立足質(zhì)量，為后續(xù)液體內(nèi)部壓強(qiáng)、浮力等一系列知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)做鋪墊。從概念定義方法上講，學(xué)生存在利用“比值定義法”定義“速度”的嘗試，密度定義是對(duì)比值定義法的進(jìn)一步經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)化。

傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師往往從“質(zhì)量與體積的比值”入手，引導(dǎo)學(xué)生機(jī)械地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：“同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值一定”。從而，“強(qiáng)加”給學(xué)生：“密度”是表示物質(zhì)該屬性的物理量，且“密度=質(zhì)量/體積”。然而，在教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生并沒有真正地理解什么是“密度”，“密度”為什么用“質(zhì)量與體積的比值”來(lái)定義。本文將以學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和原有知識(shí)為基礎(chǔ)，依托建構(gòu)主義理論，從密度概念引入、密度定義兩方面進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐總結(jié)，闡釋如何引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)密度概念、密度定義的內(nèi)化。

一、運(yùn)用情境創(chuàng)設(shè)，使密度概念生活化

建立概念，最簡(jiǎn)單、最直接、學(xué)生最容易理解和接受的方式，就是從問(wèn)題的本源出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注概念建立的根源。建立密度概念，首先要從密度的字面進(jìn)行理解?！缎氯A字典》中對(duì)“密度”的分解解釋為：“密，密稠，空隙小，與疏相對(duì)”;“度，事物所達(dá)到的境界：程度”。可見，“密度”的根源就是在闡釋“疏密程度”。建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)生習(xí)得新知識(shí)，需要基于自身原有的生活經(jīng)驗(yàn)。學(xué)習(xí)者在知識(shí)建構(gòu)中，都是在自己先前經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上來(lái)建構(gòu)對(duì)新信息、新現(xiàn)象、新事物、新問(wèn)題的理解。因此，在教學(xué)過(guò)程中，可以利用簡(jiǎn)單的、原始的情境刺激，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)疏密程度，并能自主定義生活化的密度概念。

[情景1]圖片展示，讓學(xué)生直觀感受平面疏密

出示一張A4紙的兩個(gè)區(qū)域，如圖1所示，讓學(xué)生直觀判斷面積相同的A和B兩區(qū)域黑點(diǎn)的疏密程度。學(xué)生通過(guò)觀察，可以明確地得出：A區(qū)域黑點(diǎn)比較密，B區(qū)域黑點(diǎn)比較疏。

問(wèn)題1：如何比較A、B兩相同區(qū)域黑點(diǎn)的疏密程度？

[情景2]視頻展示，讓學(xué)生進(jìn)階體驗(yàn)空間疏密

出示兩個(gè)大小相同的魚缸，如圖2所示，讓學(xué)生進(jìn)行判斷，A魚缸和B魚缸中魚的疏密程度。學(xué)生通過(guò)觀察可以得出：A魚缸的魚比較密，B魚缸的魚比較疏。

問(wèn)題2：如何比較A、B兩相同立體空間魚的疏密程度？

學(xué)生通過(guò)觀察和體驗(yàn)，可以明確當(dāng)面積相同或體積相同時(shí)，數(shù)量越多越密，數(shù)量越少越疏。通過(guò)這樣的情景刺激，學(xué)生能夠自主建立起相同空間比較數(shù)量的生活化的密度概念：密度就是在描述疏密程度。

二、運(yùn)用知識(shí)構(gòu)建，使密度概念形象化

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是通過(guò)與周圍環(huán)境相互作用從而將外界刺激同化和順應(yīng)的過(guò)程。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)，學(xué)習(xí)者并不是空著頭腦進(jìn)入學(xué)習(xí)情境的，而是帶著自己的生活經(jīng)驗(yàn)和原有知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)入課堂。學(xué)生通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，已經(jīng)了解到“質(zhì)量”可以用來(lái)描述物體所含物質(zhì)的多少。除此之外，學(xué)生剛剛初步了解“密度”可以用來(lái)描述疏密程度。因此，為了能夠幫助學(xué)生形象描述密度概念，我們可以打破教材中宏觀和微觀的界限，從物體的微觀入手，幫助學(xué)生全面理解密度的概念。

[情景3]視頻展示，微觀入手，深化密度概念

出示視頻，分別展示2000倍顯微鏡下的可樂(lè)液體和金塊，如圖3所示。

問(wèn)題3：微觀視角下，如何比較物體的密度？

問(wèn)題4：結(jié)合質(zhì)量的概念，如何比較物體的密度？

從宏觀視角下黑點(diǎn)、魚疏密的感性了解，到微觀視角下分子或原子疏密的遷移，讓學(xué)生對(duì)物體密度產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)。依托學(xué)生身邊熟知的物品創(chuàng)設(shè)情境，拉近物理與生活之間的聯(lián)系，體現(xiàn)從“生活走向物理”的學(xué)科理念。結(jié)合“質(zhì)量”的概念，將“物體所含物質(zhì)的多少”轉(zhuǎn)化成“微觀下分子或原子的多少”，因此，將密度和質(zhì)量相銜接，完成了密度概念從生活化向形象化的提升與進(jìn)階。

三、運(yùn)用方法遷移，使密度概念邏輯化

“比值定義法”的邏輯根源在于“比較”，核心思想是“利用比值進(jìn)行比較”，其先決條件是“選取相同的標(biāo)準(zhǔn)”[2]。初中物理學(xué)習(xí)中，第一個(gè)利用比值定義法確定的物理量是“速度”。如何利用比值定義法將密度概念從感性認(rèn)識(shí)到理性邏輯、從局限認(rèn)識(shí)向普適規(guī)律進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就需要對(duì)速度定義方法進(jìn)行遷移，對(duì)情景進(jìn)行變式。

[情景4]情景變式，打破原有認(rèn)知

再次出示A4紙的兩個(gè)區(qū)域，如圖4所示，讓學(xué)生進(jìn)行判斷，面積不同的A和C兩個(gè)區(qū)域黑點(diǎn)的疏密程度。

問(wèn)題5：通過(guò)觀察，如何比較區(qū)域A和C中黑點(diǎn)的密度？

在學(xué)習(xí)了利用比值定義法來(lái)定義速度之后，學(xué)生可以初步得出利用黑點(diǎn)個(gè)數(shù)與面積的比值進(jìn)行密度的定義。

問(wèn)題6：如何比較體積不同的鐵塊和木塊的密度？

學(xué)生通過(guò)前面學(xué)習(xí)，依托小組討論，從將密度從平面向立體的轉(zhuǎn)化，得出了兩種密度的比值定義方法，即：“質(zhì)量與體積的比值”與“體積和質(zhì)量的比值”。

問(wèn)題7：結(jié)合前面的情景與結(jié)論，兩種定義方法，哪種與密度的本質(zhì)更貼切呢？

學(xué)生回答1：結(jié)合情景1，如果“密度=質(zhì)量與體積的比值”，就有A的密度大，與剛剛的結(jié)論一致;如果“密度=體積與質(zhì)量的比值”，就有B的密度大，與剛剛的結(jié)論不一致。所以，“密度=質(zhì)量與體積的比值”更合適。

學(xué)生回答2：從密度的本質(zhì)就可以直接選取，“密”就應(yīng)該是同樣空間物質(zhì)多，所以，“密度=質(zhì)量與體積的比值”更貼切。

通過(guò)情景轉(zhuǎn)化，立足建構(gòu)主義觀點(diǎn)，從學(xué)生原有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)入手，創(chuàng)設(shè)物理學(xué)習(xí)情境。關(guān)注感性積累，經(jīng)歷思維的科學(xué)加工，最終建構(gòu)邏輯概念。教師在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)生活實(shí)例列舉、現(xiàn)象圖片展示等多種方式，使學(xué)生立足自身生活體會(huì)，建立科學(xué)的物理概念。經(jīng)歷這樣的建構(gòu)活動(dòng)，學(xué)生在原有經(jīng)驗(yàn)遷移的過(guò)程中感悟密度概念本質(zhì);在知識(shí)遷移的過(guò)程中體會(huì)密度與質(zhì)量、體積在知識(shí)結(jié)構(gòu)中的聯(lián)系;在方法遷移的過(guò)程中領(lǐng)悟密度的邏輯定義。學(xué)生在整個(gè)環(huán)節(jié)中經(jīng)歷了生活化、形象化、邏輯化的概念進(jìn)階過(guò)程，通過(guò)自我對(duì)情景的同化和順應(yīng)，在原有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)中建構(gòu)密度概念，達(dá)到新的內(nèi)部平衡，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生從“具體”到“抽象”，從“特殊”到“普適”，從“無(wú)意識(shí)經(jīng)歷”到“有意識(shí)發(fā)現(xiàn)”的概念建立。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：117-118.

[2] 沈?？?，吳超男.基于核心素養(yǎng)建構(gòu)“密度”概念教學(xué)路徑[J].福建基礎(chǔ)教育研究，2020（04）：113-115.

【責(zé)任編輯? 孫曉雯】