探寻初中物理教学设计的本质

耿爱霞+李立娟

摘 要：现行教材中“阿基米德原理”存在着部分问题：教材仅仅提出了一种求解浮力的方法，却没有进行更深层次的物理意义的挖掘，更没有给出本节内容与上一节内容的关系。所以，针对此问题，应注重教材内容的分析，突出原理本质的教学设计，并对教学设计展开讨论。

关键词：阿基米德原理 教材内容 教学设计

浮力 问题解决

初中物理“阿基米德原理”一节是继“浮力”一节内容后，学生对浮力问题的进一步认识，由对浮力产生的原因及影响浮力大小因素的感性认知转向对浮力大小的数学原理的把握。因此，如何设计本节教学内容，才能更好地让学生掌握浮力的运算及浮力与影响因素之间的数学关系，使学生形成清晰的知识网络，这是值得我们深思的问题。

一、教材内容的分析

现行人教版教材“阿基米德原理”一节主要由两部分组成：第一，阿基米德的灵感;第二，浮力的大小。第一部分从“阿基米德鉴定王冠”的故事出发，得出结论：物体排开液体的体积越大，液体的密度越大，它所受的浮力越大。然后通过一个实验让学生体验这一结论。最后引导学生得出推想“浮力的大小跟排开液体所受的重力也密切相关”。第二部分承接第一部分内容，通过实验探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”，从而得出阿基米德原理F浮=G排。最后，以一道例题结束了本节课的教学内容。

可见，教材给出阿基米德原理的表达式后，未再进行更深层次的挖掘。公式F浮=G排可以进一步分解为F浮=G排=m液g=ρ液gV排，即F浮=ρ液gV排。学生在学完这一节内容后，也可以应用公式G排=m液g=ρ液gV排，再根据阿基米德原理F浮=G排求解浮力问题，最终熟练运用公式F浮=ρ液gV排来解答与浮力有关的计算题。但这只是停留在公式表面的应用上，却不能深谙公式的物理意义。

针对以上教材中存在的问题，我对本节内容进行了全新的设计，揭示了“阿基米德原理”的本质及其表达的物理意义，并突出了与上一节“浮力”在研究意义上的整体性。

二、原理本质的教学设计

为了使 《浮力》一章的学习内容形成一个具有内在逻辑性的整体，能够更好地揭示“阿基米德原理”的本质，我运用了“问题解决”的教学模式。事实上，问题解决是人类的一种基本学习活动，问题解决的过程是学生获取知识的主要途径，学生的学习也是一种学科问题解决的主要过程。从上一节“浮力”得出的“如果物体浸在液体中的体积越大，液体密度越大，那么浮力就越大”的结论出发，我将本节课的教学内容间的关系设计如图1所示：

首先，由决定浮力大小的因素出发，提出问题：浮力与各影响因素之间的具体数学关系是什么？即F浮与ρ液、V浸之间的函数关系。然后，教师引导学生通过阿基米德的故事得出，使问题转变为F浮与ρ液、V排之间的关系问题。所以，探究实验中需要测量的物理量有F浮、V排，液体的密度可以查找密度表，通过实验数据得出。

公式F浮=ρ液gV排回答了最初的问题，F浮与ρ液、V排之间是比例系数为g的正比例关系。公式F浮=ρ液gV排是浮力的决定式，直观地描述了浮力与液体密度、排开液体体积之间的关系，而与物体自身的密度、体积以及重力没有关系，同时阐明了公式自身的物理意义。

对公式F浮=ρ液gV排进行整理得出G排=m液g=

ρ液gV排，进而推导出阿基米德原理F浮=G排。阿基米德原理不仅提供了一种计算浮力的方法，还明确了浮力与各影响因素之间的关系。

“浮力与各影响因素之间的具体数学关系是什么？”这一问题的提出既承接了上一节课的内容，又开启了本节课的内容，学生依据问题而展开思考和探究，对浮力的研究形成了一个体系。为了回答这一问题，探究实验不再探究浮力与排开液体重力之间的关系，而转变为探究浮力与液体密度及排开液体体积的关系，这样浮力与各影响因素之间的函数关系就一目了然了。最后通过理论推理得出阿基米德原理。我认为，阿基米德原理揭示了浮力与各影响因素之间的关系，这也是阿基米德原理的本质内容。

三、教学设计的讨论

“问题解决”的教学模式实现了对于阿基米德原理的教学设计，联结了前面学过的决定浮力大小的因素，使《浮力》一章形成了一个完整体系，问题解决贯穿于整个章节，彰显了教学设计的逻辑性。此外，教学设计通过对问题的回答，揭示了浮力与各影响因素之间的关系，挖掘了阿基米德原理的本质。

1.问题解决教学模式——突显教学设计的逻辑

教学逻辑是学生构建清晰认知结构的关键，因此，必须捋清教学设计的逻辑关系。所谓教学逻辑就是教学过程中各要素所呈现的顺序，其顺序不是简单的罗列，而是把各要素联结起来的节点。如果找到了知识间的逻辑关系，学生会更容易地把握知识间的联系，从而建立起整体性的知识网络。本节的教学设计以问题为线索——教学逻辑的节点，通过对问题“浮力与各影响因素之间的具体数学关系是什么”的层层剖析，逐步深入本节课的教学内容。探究实验是为了解决问题而做的，实验结论揭示了问题的答案，阿基米德原理是对结论的总结与升华，整个教学逻辑清晰了然。

2.浮力与各因素间的关系——阿基米德原理的本质

在上一节“浮力”中已经介绍了浮力的两种计算方法，通过弹簧测力计的示数变化求解浮力和根据浮力产生的原因计算浮力，而本节课“阿基米德原理”又提出了另一种计算浮力的方法。事实上，仔细研究两节的内容会发现它们之间存在一定的内在联系：“浮力”一节中给出了影响浮力大小的因素即物体浸在液体中的体积与液体密度，但没有给出浮力与这两个影响因素之间的具体关系;而“阿基米德原理”一节，恰好解决了上一节课未解决的问题，公式F浮=ρ液gV排不仅回答了浮力与各影响因素之间的关系，而且也体现了阿基米德原理F浮=G排的意义所在，揭示了阿基米德原理的本质。

参考文献

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