基于“思维型”课堂的“物质的密度”教学探讨

王长江 徐玲 李俊永

[摘 要]

培育学生的创新素质，是中学物理教学的重要目标。“思维型”课堂教学理论主张课堂教学中师生活动的核心是“思维活动”，强调教学中应引发学生积极思考、主动探究。以“思维型”课堂教学理论为基础，完成对“物质的密度”一节内容的教学设计。

[关键词]

高中物理；“思维型”课堂；密度

培养具有创新素质的学习者是我国教育的重要目标。如何在课堂教学中培育学生的创新素质，以使他们在未来的生活中，获得更好的职业发展和生活质量？林崇德、胡卫平提出的“思维型”课堂教学，为通过课堂教学培养学生的创新素质提供了理论支撑。

“思维型”课堂教学理论主张课堂教学中师生活动的核心是“思维活动”；强调教学中应引发学生积极思考、主动探究。“思维型”课堂教学强调以诱发思维动机为特征的教学导入、以引发思维动力为特征的教学过程、以进行思维监控为特征的教学反思，以及达到灵活思考为目的的应用迁移[1]。基于以上认识，在本文中，我们将以“思维型”课堂教学理论为基础，完成对“物质的密度”一节内容的教学设计。

一、分析教学内容，梳理核心概念

“物质的密度”选自江苏科学技术出版社（2012年11月第3版）出版的八年级物理下册第六章第三节。《义务教育物理课程标准（2011年版）》相关要求是：

1）通过实验，理解密度会测量固体和液体的密度。

2）解释生活中一些与密度有关的物理现象。

学生通过对前面关于质量、体积以及测量等知识的学习，对质量有了初步的认识；在天平、量筒的使用过程中，学习了一些基本的测量方法；通过对前几章的学习，积累了一定的科学探究能力。密度是生产、生活中应用非常广泛的一个概念；密度知识是在质量、体积等知识的基础上对物质世界的进一步探索。应该在分析教学内容时，抽取出核心概念。基本理解是对概念关系的描述，是在具体知识基础上产生的深层次的、高度概括的、可以随时间变化和文化变迁的、可迁移的观念。我们将本节所包含的核心概念概括为：

①物体的质量与体积的比值反映了组成该物体的所有物质的属性。

②某种物质的物体，其质量与体积的比值叫作这种物质的密度。

③密度的大小等于单位体积物体的质量。

二、设计基本问题，瞄准思维发展

在“思维型”课堂教学中，应该将核心概念转化为一系列基本问题，以基本问题驱动教学进程。“基本问题”设计的思路是：将已经概括出来的“核心概念”细化为几个有次序的“为什么”“如何”的问题。在本节内容中，设计了6个基本问题。通过对教材文本进行研读，从文本中挖掘出与基本问题相对应内隐的思维技能要素，以及积极的思维倾向要素。（表1）

表1 《物质的密度》中的基本问题与对应的思维技能、思维倾向

[基本问题 思维技能 思维倾向 为什么要探索质量与体积的关系？ 比较 好奇心 如何探索质量与体积之间的关系？ 想象；假设 共情倾听 为什么要采用探究法研究质量、体积现象内隐的本质？ 分析 自我省察 密度知识有哪些应用？ 问题解决（综合） 理性分析 ]

三、设计教学活动，问题驱动思维

“思维型”课堂教学中，基本问题将作为主要的驱动力，推动教学活动的开展。

环节1：教学导入，引发思维动机

基本问题1：为什么要探索质量与体积之间的关系？

最新学习科学的研究表明：已有的知识是学生学习新知识的基础。如果学生在学习新知识时，使用原有知识就可以解决问题，他们就不会学习新的技能与知识。在本节课中，如果学生使用以前学过的知识，就可以鉴别不同物质，他们就不会再花力气探索质量与体积的关系。在以往的教学中，多数老师都忽略了这个环节，而直接进入探讨质量与体积的关系环节。针对以往教学中的不足，在本节教学中，教师首先给学生创设情境，展示盛满有自来水和醋的两个相同的透明塑料瓶，教师将设置三种情境让学生加以鉴别，对前两种情境，学生会很快根据以前学过的知识，给出鉴别方法。对第三种情形，学生会感到束手无策，他们的求知欲、好奇心、探究心，自然而然的激发起来，想象的思维技能也会因此调动起来。这样的教学设计，会促使学生结合已有的物体質量的知识，猜想到用测量质量的方法加以鉴别，教学过程很容易过渡到“如何探索质量与体积的关系”这个环节。

环节2：教学过程，引发思维动力

基本问题2：如何探索质量与体积之间的关系？

在这个环节中，首先解决的问题是：质量与体积可能存在怎样的关系？

教师给出4个铝块和铁块（贴上标签，注明铁块和铝块），小的铝块和铁块体积相同，大的铝块和铁块体积相同，让学生猜想物质的质量与体积的关系，提出有价值的探究问题，进行猜想。学生会提出这样的问题：相同体积的不同物质，它们的质量相同吗？那么反过来，有的学生会提出相反的问题：不同体积的相同物质，它们的质量相同吗？

在以上的教学过程中，涉及的思维技能有想象与假设。其中想象技能是学生指根据教师语言描述或图形示意，在头脑中再现出以前未感知过的客观形象（比如速度的模型等），是在头脑中改造过去经历过的记忆表象而创造的新形象。本节中的假设技能，是学生运用思维、想象，对所研究的物质的质量与体积关系的初步设想或推测，是对物质的质量与体积的关系的可能的答案或尝试性理解。在以上的教学过程中，涉及的思维倾向有共情倾听、互助思考。在提出猜想的过程中，学生们参与的热情很高，会提出各种各样的观点、问题，有时候会自言自说，而不是做一个“善于倾听的学生”。因此，教师应有意识地引导学生，在自己表述观点的同时，站在其他同学的角度上，耐心地倾听其他同学的观点，进行互助思考，坚持一段时间，学生就会形成同情倾听和互助思考的思维倾向。在本环节中，强调学生应学会“提出问题，明确问题，提出假设，检验假设”的思维方法。在探索质量与体积的关系的学习过程中，要把学习的要求转化为学生个体思维任务，提出问题。

在这个环节中，其次解决的问题是：如何设计实验方案，来验证质量与体积的关系？学生可以在教师的引导下，对筛选出的两个问题展开探究：①同种物质，体积增大，质量也增大，质量与体积成正比；②不同物质，质量与体积的比值不同。教师要求學生选取器材进行实验。将全班同学分成几个大组，若干个小组，合作来探究以上两个问题，并指导学生绘制实验记录表格。主要的教学活动有：

教学活动1：为了验证 “体积相同的不同物质，质量不同”的猜想，应如何选取器材？如何进行实验探究？

教学活动2：为了验证“体积不同的相同物质，质量不同”的猜想，应如何选取器材？如何进行实验探究？

教学活动3：组织学生对组内确定的实验方案进行评估，确定实验方案，同时引导学生画出实验设计表格。

学生根据评估后确定的实验设计方案选取实验器材进行分组实验探究。（注意：1-3组探究；“体积相同的不同物质，质量不同”的猜想；4-6组探究“体积不同的同种物质，质量不同”的猜想。）

在这个环节，还要解决的问题是：为什么说物体的质量与体积的比值，反映了组成该物体的所有物质的属性？

教师引导学生分析两个实验结论。

结论1：不同物质的同种物体，其质量与体积比值相同。

结论2：不同物质的物体，其质量与体积的比值不同。

既然所有的由铁物质组成的物体的质量与体积的比值都相同，而铝制品、铁制品的质量与体积的比值不同，那么，我们就可以用这个比值来区别不同的物质。这是我们利用质量与体积的比值来辨别物质的思路。

环节3：应用迁移，达到灵活思考

基本问题3：密度知识的应用有哪些？

为了能够很好地将密度的物理意义让学生清楚地理解，教师特意设置了知识的迁移和应用环节，通过两道典型问题的提出，通过师生互动完成，将其中所蕴含的道理给学生阐述清楚。

问题：（1）一杯水和一滴水哪个密度大？

（2）将馒头压瘪，压瘪后，馒头的密度变大还是变小？

（3）质量为2.7克的铝，切去一般，剩下的一半，其密度是多少？

通过小组讨论，学生逐渐理解了：密度是物质本身的特性，与质量、体积和形状无关。

课堂教学时间很宝贵，教师应该精心地设计应用本节知识可以解决的问题。在“思维型”课堂中，我们对问题设计的要求是：①问题可以运用本节知识解决；②问题需要多种认知过程参与；③问题情境能激发起学生探究的兴趣。

环节4：教学反思，进行思维监控

基本问题4：为什么要采用探究法研究质量、体积现象内隐的本质？

在这个环节需要对知识习得过程中思维的历程进行反思。探究法强调将教师的教和学生的重心从过分强调知识的授受向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化。探究法强调学生主动参与，亲身经历探究过程。关于“物质的密度”的教学，以往的教学中，老师也采用探究法进行教学，但是缺少对密度知识形成过程中思考历程的反省。学生在习得密度知识的探究活动中，提出问题、猜想与假设、设计实验或制定计划等环节中，都是怎么思考问题的，能不能总结出若干思维策略，从而促使学生遇到新的类似的问题情境，能够有效地解决问题。

在本节课的教学中，教师力图通过富有启发性的问题，促使学生积极主动地参与到观察、实验、收集事实证据等探究活动中，并引导学生提出问题、提出猜想、验证猜想以及做出解释等积极构建知识的活动，通过探讨甚至问难、质疑，促使学生不仅拓延自己对知识的理解，而且提高质疑、推理和批判性地思考科学现象的能力。

[参 考 文 献]

[1]王长江.中学物理思维型课堂教学研究[M].北京：科学出版社，2015.

（责任编辑：张华伟）