关于科学教材中浮力知识教学的思考

程德海

摘 要：对初中科学浮力知识教学中的几类常见问题进行归纳，并从学生思维的角度对问题内因进行探讨分析，还从实验教学方式的改进、基础知识的夯实以及强化心理分析和训练等方面提出改进浮力知识教学效果的建议。

关键词：初中科学；浮力；教学思考

浮力知识是初中科学教材的重要内容之一，但由于浮力知识涉及的具体情况复杂，基础知识内容多，学生思维适应性要求较高等原因，浮力知识的教学始终是中学教学中的一个难点。

一、浮力教学中常见的几个典型问题

1.同一个鸡蛋放在甲杯液体中时，它在液体内悬浮，把它放入乙杯液体中时，它却漂浮在液面上，问鸡蛋在哪种液体中受到浮力大

学生往往认为，鸡蛋在甲杯液体中受到浮力大。他们为什么做出这个判断呢？学生的想法是：因为鸡蛋在甲杯中是全部浸没，当然排开液体的体积大，所受到的浮力也就大。学生之所以产生错误，从知识上分析是由于对二力平衡的知识没有深刻理解和掌握；从心理因素上分析，就是忽略了隐蔽因素。这个隐蔽因素是“同一个鸡蛋”和“液体的密度不同”。隐蔽因素的心理作用，在浮力一节的学习中是一个带有普遍性的典型问题。

2.体积相同的木块和铁块，把它们投到水中，誰受到的浮力大

在叙述这个题的过程中，如果在“体积相同”这几个字上加重语气或者有所重复时，学生就会做出：“木块和铁块受到的浮力一样大”的错误判断。这是因为教师在叙述上的暗示起了作用，导致学生只想到了“体积相同”这个明显的已知条件，忽视了木块密度小于水的密度这一条件。事实上，木块只有部分体积浸没在水中，铁块是全部体积浸没在水中，当然木块排开水的重力要比铁块小，因此铁块受到的浮力要大。

如果在叙述题目的过程中，语气的着重点放在后面，一样大的“木块和铁块”时，这样就又有一种暗示的倾向，使学生感到教师在提示注意：它们的密度不同！木块要上浮、铁块要下沉，所以就能较快地作出铁块受到的浮力大的正确判断，改变了提问题的语气，就产生了不同的心理效果。

3.把质量相等的木块和铁块放到水中，当它们静止后，谁受的浮力大

对于这个问题，绝大多数学生都认为木块受到的浮力大。如果只看他们做出的判断，那是正确的。可是要注意，学生有时是根据错误的依据，又进行了错误的分析，反而能得出正确的结论。他们是这样考虑的：因为ρ木<ρ铁，当质量M相等时，所以V木>V铁，由于忽视了木块漂浮、铁块沉在水底的条件，统统作为全部浸没来处理。所以得出了木块受到的浮力大这一结论。所以不能只看结论，要全面考查学生分析问题的思路，才能发现学生的思维过程在哪个环节上出现了障碍。

即使意识到了木块漂浮，铁块沉在水底这个条件之后，学生还是不能很顺利地找到答案。新的矛盾还会出现：木块的体积虽然远大于铁块的体积，然而木块只有部分体积浸没在水中，到底是木块排开的水多还是铁块排开的水多？到此学生束手无策，找不到思路了。这种表现是由于学生习惯于从一个角度去认识问题，不善于改变看问题的角度，是心理惯性在起作用。如果从受力分析角度入手，用等量代换的方法，很容易就找到正确答案。即：

由于木块漂浮在水面上，所以F水浮=G木，铁块沉在水底，所以F铁浮

又根据题中的已知条件：因为m木=m铁，所以G木=G铁，所以F木浮>F铁浮

综上所述，学生头脑中的某些先入为主的错误观念，隐蔽因素的忽视和干扰，以及思维定式的影响等所造成的思维混乱和心理障碍，确实给学生的学习带来了一定的困难，这些心理因素在教学中是不容忽视的。

二、如何处理这部分教材

1.重视科学实验，充分借助和发挥实验产生的积极的心理类化作用

关于阿基米德定律实验书上的做法是：在实验的演示过程中，教师像变魔术似的“把被全部浸没的物体排开的水倒进了小筒中，观察弹簧秤示数的变化”。从这里让学生得出：“浮力的大小就等于物体排出那部分水的重力”。我觉得这种做法让学生没有心理准备，没有给学生一个思考的余地和过程。因此，学生常常产生这样的心理障碍，总不明白为什么老师把溢水杯中流出的水倒进上面的小筒里呢？为什么这些水倒进小筒后，弹簧又恰巧准确地伸长到原来的长度。仿佛这一切都是老师事先安排好的，以至使学生无法想象，不能令人信服。这样就会影响学生主动地通过自己的思考去探索知识的积极性。

根据学生的这种学习心理，我觉得应把演示实验略做调整：用两个弹簧秤来做演示。先做部分浸没的实验，让学生观察物体受到浮力大小跟它排开水的体积有关这一事实后，进一步让学生从弹簧秤的读数变化中读出浮力的大小。然后再用另一个弹簧秤，称出被排开的水的重力，让学生先直观地看到物体所受浮力的大小跟排开水的重力相等这一事实，使学生在没有心理准备的情况下，通过实验先形成一个初步的心理倾向，进而再观察，浮力增大时排开的水的重力也增大。在综合以上两次实验（都是部分浸没）的基础上，引导学生得出：“如果浮力跟被排开的水的重力相等，当物体浸没时，把排开的水汇集起来，倒进上面的小筒里，弹簧也会准确地伸长到原来的长度”。这样处理就能更加使学生在心理上接受“由于浮力的作用使弹簧秤缩短的长度，跟由于被排开液体的重力作用使弹簧伸长的长度相等”这句话。

2.注意讲好基础知识

在浮力的教学中，涉及许多具体概念和诸多方法，极易造成混淆。这种混淆往往既有知识的原因，也有心理的原因，并且常常是交织在一起的。如果概念、规律讲得清楚、扎实，就有利于排除错误的心理干扰。越是在认识上的似是而非之处，越是容易出现各式各样的想当然的判断。如G物与G排液、ρ物与ρ液、V物与V排等。漂浮状态与上浮过程，漂浮状态与悬浮状态等，这些概念不清，必然导致学生形成错误的观念。

在浮力一节中，运用科学知识解决问题的方法上，要强调方法是随着问题的条件变化而改变的。如，在浮力的计算中，既要重视用阿基米德定律来进行浮力的计算，也要重视根据二力平衡原理，间接地对浮力做出判断。如果过于强调一种方法，就会形成一种定势，成为束缚学生思维的心理惯性。

3.加强心理分析与心理训练

教师的工作对象是学生，教师对学生学习科学的思维规律没有认识，把握不住学生学习心理倾向，就不能把教学活动真正落实在学生身上。因此，重视和加强对学生的学习心理的分析与研究，是提高教学质量的重要保证。

随着学生年龄的增长，生活天地不断的扩展，生活内容的不断丰富，初中生的求知欲大大加强了，这就为我们培养学生学习科学的兴趣提供了良好的条件。但初中生的学习往往还限于直接兴趣的水平上，因此，在初中科学教学中，教师要重视科学实验的演示，充分发挥实验的教学功能，并注意联系生活实际，使课本上的科学转化为生活中的科学。这对培养初中生学习科学的兴趣是十分重要的，因为兴趣都是从对科学现象本身的认识开始的。

就学生的思维发展过程来看，初中阶段学生思维的特点是处在形象思维向抽象思维过渡阶段。这是少年时期的思维发展的一个“质变”。初二年级正处在过渡的关键时刻，教师不仅要看到这个变化，顺乎其规律适应这个变化，更有责任促进这个变化，教师要不失时机地通过科学概念的建立，科学规律的归纳、概括，培养和发展学生的逻辑思维能力，提高学生学习的心理品质。

改善学生心理品质的重要途径在于加强心理训练，这种训练并不是指毫无目的地做难题，而是抓住科学规律的要点，针对思维症结，从不同角度来训练，使学生最后不仅理解了，而且从心理上很自觉地接受了，这一点是十分重要的。

（作者单位 浙江省安吉县三官中学）