【摘要】本文以八年級物理《密度》一課為例，探索以隨堂實驗為抓手，構建自主創(chuàng)新課堂教學模式，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，提高學生的科學素養(yǎng)，并對這種教學模式進行總結。

【關健詞】密度 概念教學 隨堂實驗

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2021）17-0150-03

近幾年我區(qū)物理中考，很多學生在實驗題版塊丟分嚴重，如果出現(xiàn)與課本上不完全一樣的實驗，那么學生完全無從下手。究其原因，主要是初中物理實驗教學給學生動手實踐的機會太少，只在必要的分組實驗課上讓動手操作，況且時間緊迫，大多數(shù)學生只會跟著老師依葫蘆畫瓢，甚至是背實驗步驟，不能形成通過實驗現(xiàn)象建立理論模型的思維鏈條，在遇到問題時不能在理論的基礎上進行關聯(lián)思維。這突顯了學生學科核心素養(yǎng)的缺失，也說明了物理實驗教學要加強“隨堂實驗”的必要性。物理學是一門綜合性極強，以觀察、實驗為基礎的科學。實驗教學是落實物理課程目標，全面提高學生科學素養(yǎng)的重要途徑。物理實驗包括演示實驗、學生分組實驗和隨堂實驗。隨堂實驗是指學生在課堂上跟隨教師在知識講授的同時做的實驗，教師指導學生進行實驗操作，要求學生觀察實驗，從實驗現(xiàn)象中采集所需要的信息，并對所獲信息進行整理、分析。然后在此基礎上，引導學生通過推理、論證、總結，最后形成學科概念、規(guī)律等。在此筆者以初中物理《密度》一課為例，對物理隨堂實驗進行探討，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和應用能力等核心素養(yǎng)。

《密度》一課是典型的概念課教學。它首先通過演示實驗找出規(guī)律，建立密度的初步概念，進而從概念中引申出密度的計算公式、單位及其物理意義，最后利用公式進行簡單計算和解決具體問題。本節(jié)的知識目標有三個：①理解密度的概念，知道密度是表征物質特性的物理量;②理解密度公式、單位及其物理意義;③會用公式求解物質的密度，進行簡單計算。密度概念的建立和形成過程是本課的重難點內容。

一、吃透教材，抓重難點，活用器材，在做中學

密度概念抽象、難理解又極易混淆。課本原編排方式是：通過實驗，分別測出多個體積不同的鋁塊的質量和體積，然后在坐標圖里畫出m-v圖象，由圖象看出鋁塊的質量與體積成正比例，接著求出各自的質量與體積的比值，質量與體積的比值相同，由此得出密度的定義。這過程比較簡單、直接，但不夠完整、全面，過分地簡化了研究過程，照此只要順著這唯一的路徑，便很容易得到結論。但這結論比較勉強，結論缺乏說服力。這樣的過程缺乏必要的思維分析和探索過程，使復雜、曲折的研究過程失去了探索性，降低了學生學習的興趣，使教學過程失去了培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的功能。因此，筆者在實驗的方法和操作過程上進行了改進。一是將教師演示實驗變?yōu)閷W生隨堂實驗，給學生充分發(fā)揮的時間和空間，讓學生親歷概念形成的過程。二是在實驗分組和操作方法上，把全班分為4個大組，每一個大組又分3個學習小組;第一個大組測銅塊，第二個大組測鐵塊，第三個大組測鋁塊，第四個大組測液體;各大組中的第一個學習小組測物塊1，第2個學習小組測物塊2，第3個學習小組測物塊3。三是在實驗器材上，作了些改動，物塊1是一個正方體，用極少的AB膠把2個物塊1粘在一起作為物塊2，把3個物塊1并排粘在一起作為物塊3。這能既有效地利用器材，又能方便計算，有利于學生得出物質的密度是物質固有的一種性質，與質量、體積無關這一結論。

二、科學引導，結合實例，自主實驗，辨明概念

（一）“猜一猜”小實驗

師：現(xiàn)在講臺上有鋁塊、銅塊、水、酒精、鹽水、糖水、木頭、海綿等，請同學們猜一猜，它們是什么物質？你是根據什么性質來區(qū)分、識別它們的？

同學們都踴躍發(fā)言。學生經過觀察和討論，最后歸納出可以根據顏色、氣味、形狀、硬度等特性來鑒別不同的物質。

（二）直觀實物，留下懸念

教師出示兩只顏色、形狀、大小完全相同，但材質不同的勺子。

師：這是材質不同的兩只勺子，你能根據上述四種特性分辨它們是由什么物質組成嗎？

生：不能。

師：鑒別物質，僅靠上述四種特性是遠遠不夠的，那還有什么方法能鑒別這兩只勺子？

留下懸念，引起學生注意。自然而然引出本節(jié)課問題，鑒別物質的另一重要方法——密度。

（三）密度概念的建立過程

1.體積不同——不能比較物體的質量

師：生活中常說“鐵比棉花重，油比水輕”。這種說法對嗎？

生：不對。因為沒講明鐵塊和棉花的體積有多大？一大堆棉花有可能比一小堆鐵釘重。

師：怎樣說才準確？

生：在體積相同時，鐵比棉花重，油比水輕。

在教師的引導下，學生知道只有在體積相同時，才能比較物體的質量。

2.體積相同——才能比較物體質量

教師再出示兩只形狀、大小完全一樣的勺子。

師：若事先知道一只是鐵勺，一只是鋁勺，你有什么辦法識別它們嗎？

生：放在天平上（或用手掂一下），重的是鐵勺，輕的是鋁勺。

師生共同總結。要鑒別物質，可采取這樣的辦法：先取它們的體積相等的量，再比較它們的質量大小。

師：若這兩只勺子體積不相等或事先不知道這兩只勺子是鐵勺和鋁勺，你還能采用上述方法識別嗎？

學生各抒己見，最后得出結論：不能單憑質量大小來判斷。教師指出，因為相同的物質的質量隨體積的增大而增大，所以需要我們進一步研究物質的質量隨體積改變的規(guī)律，從中尋找它的特點。一步步帶領學生走入要探究的領域。

3.單位體積——比較物體的質量

指導學生進行分組實驗探索。

〖實驗目的〗分別測出各物體的質量與體積，研究質量與體積的關系。

〖實驗器材〗銅塊1、銅塊2和銅塊3，鐵塊1、鐵塊2和鐵塊3，鋁塊1、鋁塊2和鋁塊3，某液體（水）、燒杯、天平（含砝碼）、量筒、滴管。

學生在上節(jié)課剛做了用天平稱固體和液體質量的實驗，仍記憶猶新，故只需簡單復習一下天平的使用方法。對如何測固體和液體的體積，只介紹測量方法，但不需學生測量，教師直接給出實驗數(shù)據，便于簡化實驗?？紤]到該實驗內容多，耗時長，為避免沖淡主題，四組實驗由各大組的三個學習小組同步進行，各小組只需分別測物質的質量即可。

在學生實驗探索前，教師先出示實驗思考題：

（1）對同一種物質，它的質量與體積有何關系（正比、反比）？其比值又有何關系（相等、不相等）？

（2）對不同物質，其質量與體積的比值有何關系（相等、不相等）？

（3）在體積相等時，不同物質的質量之間有何關系（相等、不相等）？在質量相等時，不同物質的體積之間有何關系（相等、不相等）？

實驗結束后，讓學生分組匯報實驗數(shù)據，并將數(shù)據填入表格中。然后引導學生根據思考題對實驗數(shù)據進行分析、比較和討論，找到物體之間的共性和差異，歸納出質量與體積的關系，得出實驗結論。

【教師總結】在體積相等或質量相等時，我們可采取比較不同物質的質量大小或體積大小的方法來鑒別物質。若物體的質量不相等，體積也不相等時，上述方法便行不通，但我們可以采用質量與體積的比值來鑒別物質。從實驗數(shù)據分析可知，對于同種物質來說，質量與體積的比值是一個定值，但不同種物質，這個比值不同。質量與體積的比值就等于單位體積物質的質量。同種物質單位體積的質量相同，不同種物質單位體積的質量不同。由此可見，質量與體積的比值反映了物質的一種特性。在物理學中，就用“密度”這個物理量來表示物質的這種特性。

自然而然地引入密度這個概念，并使學生明白采用單位體積比較物體的質量比取相同體積比較物體的質量方便、簡捷。

（四）密度公式、單位和物理意義

1.密度公式

引導學生根據實驗記錄的數(shù)據回答兩個問題：

（1）20 cm3的鋁塊質量是54 g，則1 cm3的鋁塊質量是多少？其密度是多少？

（2）79 cm3的水質量是79 g，則1 cm3的水質量是多少？其密度是多少？

讓學生自己進行計算、比較，找出共同特點，總結其中規(guī)律，最后導出密度計算公式：

密度=[質量體積]

即[ρ]=[mV]

2.密度單位及其換算

出示例題，由學生通過具體計算，得出密度的單位。

〖例題〗體積是2 m3的銅塊，質量是17.8 t，求銅的密度。

解：m=17.8 t=17.8[×]103 kg，V=2 m3

[ρ]=[mV]=[17.8×103 kg2 m3]=8.9[×]103 kg/m3

答：銅的密度是8.9[×]103 kg/m3

從計算中可以看出密度的單位由質量單位和體積單位共同組成。講解單位的讀法和物理含義。再介紹密度的另一常用單位g/cm3。根據kg和g，m3和cm3之間的關系，讓學生自己推導兩個單位間的換算關系，得出1 g/cm3=103 kg/m3。單位換算對學生而言是個難點，可多舉幾例進行練習，使學生盡快熟練并掌握。

3.密度是物質的一種特性

引導學生回顧實驗數(shù)據，總結得出密度是物質的一種特性，利用密度可以鑒別物質。設計三個問題讓學生進行思考、討論：

（1）一杯水倒去一半后，它的質量如何變？體積如何變？密度如何變？

（2）一鋁塊密度為[ρ]鋁=2.7[×]103 kg/m3，截去它的[13]，剩余的部分密度為[ρ]余=1.8[×]103 kg/m3，對嗎？

（3）據[ρ]=[mV]可知，[ρ]與m成正比，[ρ]與V成反比，對嗎？

通過學生的討論，排除模棱兩可的錯誤觀念，得出結論：同一種物質，它的質量和體積成正比，在狀態(tài)和環(huán)境相同時，密度ρ不變。

三、教學反思

本節(jié)課筆者創(chuàng)造性地使用教材，提取具有探索和研究價值的問題，設計成隨堂實驗，讓學生在獨立思考、自主研究、積極探索中，不斷發(fā)現(xiàn)問題并創(chuàng)造性地解決問題。這種構建自主創(chuàng)新課堂教學模式是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效的教學方式之一，其特點主要如下：

（一）具有創(chuàng)新性

傳統(tǒng)的“密度”課堂教學，教師占用絕大部分的時間來傳授知識，學生只有很少的時間去思考、去學習。而自主創(chuàng)新課堂教學模式使課堂充滿了活力，教師提供有探究價值的創(chuàng)新點，設計與內容相關的情境，通過實驗，激發(fā)和滿足不同層次學生的探索與創(chuàng)新欲望，使他們能夠獲得“親自得出研究結論”的機會，又能夠在實施創(chuàng)新活動的過程中發(fā)展能力。在教學的各個環(huán)節(jié)中注意設計一系列有針對性、有啟發(fā)性的問題作為鋪墊，引導學生在探索的過程中有所創(chuàng)新地解決問題。

（二）具有主體性

本節(jié)課始終將學生置于探索者、發(fā)現(xiàn)者的位置，給學生更大的自由活動空間和更多的交流機會。如將教師演示實驗變?yōu)閷W生探索實驗，讓學生親歷概念形成的過程，最大限度地調動學生學習的主動性和創(chuàng)造性。教師有目的地提出各種問題，在質疑、解疑的過程中，鼓勵學生獨立思考、積極思維，并和同桌互相合作，展開交流、討論，主動探索知識的形成過程。寬松的學習環(huán)境，活躍的學習氛圍，使學生的心理得到了極大的滿足，40分鐘，學生的思維一直處于主動激活狀態(tài)，智力呈開放性上升，不斷喚起和激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新欲望。

（三）具有方法性

一個物理概念的建立和形成過程，包含了大量物理學研究的基本方法。本節(jié)課把濃縮在其中的思維歷程重現(xiàn)，讓學生沿著前人思維活動的足跡短暫而迅速地重走一遍，從中體驗和學習科學思維的方法。通過設計實驗—實驗探究—歸納總結，建立密度概念，掌握獲取新知識的方法，培養(yǎng)學生的科學素質，拓展思維的深度和廣度，這等于交給學生一把打開思維寶庫的金鑰匙。這給學生今后開展研究性學習、創(chuàng)新性學習打下堅實的基礎。

在課堂教學中，如果每一位教師都能做到把創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識落實到每節(jié)課中，創(chuàng)造性地使用教材，上出高效率高效益的課，以學生的自我發(fā)展為本，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力為主，將知識與能力并重，那么就能培養(yǎng)出具有創(chuàng)造性、高素質的綜合型人才。

【作者簡介】潘小陸（1968— ），女，在職大學本科學歷，理學學士，南寧市北湖北路學校物理教師，曾獲得“南寧市教學骨干”稱號，多次被評為城區(qū)級“優(yōu)秀教師”和“初中畢業(yè)班先進工作者”，有多篇論文分別獲得自治區(qū)一、二、三等獎。

（責編 盧建龍）