“密度”的教学设计与三维教学目标的和谐达成

喻彬彬

1引言

按照现代教学设计理论，良好的教学设计要注重结合学生的实际情况，选择合适的教学方法和构建有效的教学过程，给学生创建“实践体验”和“合作交流”的学习环境，做到在向学生传授知识和技能的同时，重视引导学生学习科学的思维方法和研究方法，注重培养学生的学习兴趣和创新能力，设法促进学生心理品质的健康发展，从而实现“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三维教学目标的和谐达成，使学生的心理品质和学科知识实现同步健康成长.

2“密度”的教学设计

“密度”是在学习了“质量”之后引入的一个新的物理量，它既是在“质量”的基础上对物质世界的进一步探索，也是掌握“测定物质密度的方法”和解决有关密度问题的基础，并为深入学习液体压强、浮力等知识做好铺垫.因此，它成为初中物理的教学重点内容之一.本文通过构建一系列交流探索的环境，试图引导学生在“实践体验”和“合作交流”的过程中，既让学生掌握有关“密度”的知识，感受科学探究的过程与方法，又能培养学生的学习兴趣和提高学生的实践能力，使学生感到学习有用和生活快乐.

2.1创设情境，引入新课

[学生讨论1]教师将全班学生分成若干个学习小组，每组4～6人，然后出示下列各组物质，要求学生分组讨论和思考：用什么方法可以在不损坏物体的前提下辨别出各组物质？

（1）第一组：在两个大小一样的瓶子里分别装有水和酒精.（参考答案：闻气味，有刺激性气味的是酒精.）

（2）第二组：两个大小一样的圆柱体，分别是铜制品和不锈钢制品.（参考答案：看颜色，有棕红色的是铜制品）

（3）第三组：两个体积都是1立方分米的铁球和木球，表面都刷有红色的油漆.（参考答案：称质量，质量大的是铁球；或者掂重力，即用手掂量两球的重力，重力大的是铁球.）

设计意图：构建交流讨论的学习环境，促使学生学习利用自己的生活经验和已有的物理知识进行交流探讨，总结辨别物质的生活经验，并以此激发学生的思维和兴趣.

[学生讨论2]我们常听到周围人说“铁比木头重”，请各学习小组讨论对此说法的意见，并派代表向全班同学报告组内讨论的结果.（参考答案：不严谨.只有在体积相同时，铁才比木头重）

设计意图：构建交流讨论的学习环境，让学生通过“一大车木头比一枚小铁钉重得多”这个事实， 领悟平时说“铁比木头重”的前提条件是铁和木头的体积相等，以此来训练学生严谨的思维.

结合学生的各种回答，并利用“在体积相同的前提下可以通过比较质量的大小来比较或者区分物质”这一事实引入新课内容——密度.

2.2科学探究，学会研究

2.2.1提出问题

教师先展示两组颜色相同的物品：银器和不锈钢制品、自来水和盐水，然后向学生提问，你能用什么方法鉴别这些物质呢？

结合学生的种种回答，引导学生探讨鉴别物质的另一种方法——用密度的方法.

2.2.2猜想与假设

让学生先根据自己的生活经验，分组思考、讨论和猜想下列问题的答案：

（1）对于同种物质的两个物体，如果它们的体积相同，它们的质量是否相等？

（2）对于同种物质的两个物体甲和乙，如果物体甲的体积是物体乙的体积的两倍，它们的质量有什么关系？它们各自的“质量/体积” 比值有什么关系？

（3）对于不同种物质的两个物体，例如铁和木头，如果它们的体积相同，它们质量是否相等？它们的“质量/体积”比值是否相等？

设计意图：构建交流讨论的学习环境，让学生根据自己的生活经验，分组讨论和猜想上述三个问题的答案，培养学生大胆合理地进行猜想的能力.

2.2.3制定计划与设计实验

从以上的猜想出发，教师布置学生取铜、铁、铝三种物质中的一种作为研究对象，让两个或者两个以上的学习小组做同一实验，每种研究对象都有三个体积不同的实验物品，提供的实验器材有天平、量筒、盛水烧杯、细线、小刀、水、刻度尺等，要求设计实验步骤，测出三个物体的“质量” 和“体积”，计算相应的 “质量/体积”比值，并设计记录数据的表格.

设计意图：构建共同探索的学习环境，培养学生设计实验和表格的能力.

2.2.4进行实验与收集证据

全班同学在各自的学习小组中，利用选取的研究对象进行实验，分工合作共同收集证据.在实验前，要求学生一起讨论实验过程中应该关心的问题，如分工合作要明确，严格遵守仪器的使用规则，读数时要认真、细心，并记录好实验数据等.

设计意图：构建共同探索的学习环境，培养学生进行实验与收集证据的能力，以及学生的团结合作精神.

2.2.5交流与合作

每一个学习小组展示自己的测量结果，启发学生发表意见，并针对各自收集到的实验数据，思考以下问题：

（1）面对本组的实验结果，你们发现了什么？（参考答案：对于同种物质，体积越大的物体，它的质量越大，但所有物体的“质量/体积”比值相同.）

（2）与其他学习小组交流测量结果，你们还发现了什么？（参考答案：同种物质，它们的“质量/体积”相同；不同种物质，它们的“质量/体积”比值不同，铜对应的比值最大，铝对应的比值最小.）

（3）如果另有一金属块，它的“质量/体积”比值等于8.9，它可能是什么物质？

设计意图：构建交流合作的学习环境，培养学生的语言表达能力和合作交流能力.

2.2.6评估与反思

每个学生针对本组的实验探究过程思考下列问题，并讨论如何处理：

（1）你们的实验结论与生活经验有没有冲突？

（2）你们是怎样把实验数据和结论联系在一起的？

（3）在实验过程中，你们的哪些做法可能会影响结论的可靠性？

（4）在实验过程中，你们发现了哪些问题还有待于进一步改进？

（5）在实验过程中，你们有没有发现新的问题？

设计意图：以上述问题为牵引，强化学生对整个探究过程的体验与认识，培养学生的评估能力和严谨的科学态度.

2.3归纳总结，获取新知

[师生互动]教师引导学生归纳以上的探究结论，总结得出密度的概念、公式、单位和有关的重点知识.

（1）密度的定义：单位体积内物体所含物质的质量.

（2）密度的计算：物质的密度等于物质的质量除以它的体积，计算公式为ρ=m/V，其中m、V、ρ分别表示物质的质量、体积、密度，它们的单位分别是千克（kg）、立方米（m3）、千克每立方米（kg/m3），密度ρ的单位是由质量的单位和体积的单位共同决定的.

（3）密度的特性：物质的密度是物质的一种基本属性.同种物质的密度相同；物质的密度值与物体质量的多少无关，也与物体体积的大小无关.

（4）如果质量单位用克（g），体积单位用立方厘米（cm3），则密度的单位就是克每立方厘米（g/cm3），1 g/cm3=1×103 kg/m3.

（5）引导学生阅读教材中的常见物质的密度表，并记住水的密度为1×103 kg/m3，要求学生讨论和说出它的含义.

设计意图：归纳探索的成果和结论，培养学生的语言表达能力和归纳总结能力.

2.4学以致用，培养能力

[学生活动1]老师开始向大家展示的两组物品：银器和不锈钢制品、自来水和盐水，它们的颜色相同，同学们分组讨论如何利用今天学到的新知识来辨别这些物品，并要求说出你们设计的实验方法、步骤和应该注意的事项.（参考答案：分别测出它们的密度，然后对照物质的密度表进行判定.）

[学生活动2]在一采石场，有一块体积为2 m3的大石头，要知道它的质量但又无法直接称量，同学们分组讨论如何利用今天学到的新知识来测出它的质量，并要求说出你们设计的测量方法和步骤.（参考答案：先从采石场取一小块同种石料，用天平、量筒、水和细线测出石料的密度ρ，再利用同种石料的密度值相等的性质、待测大石头的体积V和计算公式m=ρV，即可求出大石头的质量m.）

[学生活动3]小组讨论：小明家有一枚黄色的戒指，你能否想个办法来确定该戒指是否是纯黄金制品？（参考答案：先测出它的密度，然后看它是否等于黄金的密度值19.3×103 kg/m3来判定.）

设计意图：利用与学生生活紧密相连的事例，构建讨论和思考的学习环境，促使学生应用物质密度的概念和性质去解决生活中的实际问题，以此让学生感到所学知识亲切、有趣、有用，并从中培养学生的学习兴趣和解决实际问题的能力.

[教师讲授1]物质的密度是一个十分重要的物理概念，它在工农业生产、医药卫生、科学技术等领域有广泛而重要的应用.例如，岩土的密度是岩土质量的重要指标，它是在农作物栽培、建筑设计和建筑施工中必须考虑的重要问题；骨骼物质密度是反映骨骼强度的重要指标之一，研究骨的物质密度有利于了解骨骼的生长发育和病变情况，它在医疗诊断中具有重要应用；地球不同圈层（即地壳、地幔、地核）中的物质具有不同的密度，研究地球不同地点的物质密度，有利于人类了解和利用地球运动变化的规律，有利于人们开发地球上的自然资源和预防地震等自然灾害；宇宙中各个天体的物质密度中含有大量的信息，研究天体的物质密度有利于人们了解天体的质量、体积、年龄等相关性质.

[教师讲授2]相传着有这样一个有趣的故事，叙拉古赫国王叫工匠替他做了一顶纯金的王冠，做好后，生性多疑的国王认为工匠在金冠中掺了假，但这顶金冠与当初交给金匠的纯金确实一样重，怎样既能检验王冠的真假又不破坏王冠呢？这个问题不仅难倒了国王，也使诸大臣们无计可施.后来，国王请阿基米德来检验.最初，阿基米德也是冥思苦想而不得其解.一天，他去澡堂洗澡，当他坐进澡盆里时，他发现自己会排开一些体积的水.这时，他突然想到可以用待测金冠在水中排水的办法来确定金冠的真假.他兴奋地跳出澡盆，连衣服都顾不得穿就跑了出去，大声喊着“我知道了！我知道了！”经过进一步的实验以后，他来到王宫，把王冠和同等质量的纯金放在盛满水的两个盆里，比较两盆溢出来的水，发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多.这就说明王冠的体积比同等质量的纯金的体积大，即王冠的密度比黄金的密度小，所以证明了王冠里掺进了其他金属.

设计意图：通过介绍密度在工农业生产、医药卫生、科学技术等领域的广泛应用和一个有趣的故事，拓展学生的知识视野，向学生展示密度的巨大用途，激发学生对物理知识的热爱之情.

2.5归纳总结，把握重点

[师生互动]教师引导学生总结本节的知识要点，并让学生交流各自的体会，然后板书：

（1）密度的定义：（略）

（2）密度的计算公式及单位：（略）

（3）密度的特性：（略）

（4）两种常见密度单位的换算关系：

1 g/cm3=1×103 kg/m3.

（5）学会查阅常见物质的密度表.

3教学体会

在此“密度”的教学设计中，我们注重结合中学生的实际情况，给学生构建“实践体验”和“合作交流”的学习环境，引导学生在探究活动中进行观察、体验、交流和思考，从而“发现”和掌握“密度”的概念和规律，再通过对一些实际问题的讨论和求解，促使学生运用所学的密度知识解决学生生活中的实际问题，做到既注重传授知识和技能，又重视引导学生学习和实践科学的思维方法和研究方法，还注意培养学生的学习兴趣和提高学生的创新能力，以便实现三维教学目标的和谐达成，使学生的心理品质和学科知识实现同步健康成长.这种教学设计，笔者已经在岳阳市第二中学八年级进行了教学实践，学生们普遍认为这种注重学生参与和体验、注重结合学生生活实际的教学设计亲切、易懂、有用、有趣.