精准整合居家学习资源，开展开放科学实践活动

李先全　陈超

摘   要：实现“停课不停学”，居家学习是疫情时期的最佳选择。在“互联网+教育”背景下，学校开设选择性、个性化的线上课程，教师整合家校教学资源开展开放的科学探究活动，成为线上教学聚焦的热点。在“浮与沉”的教学中，布置居家制作“浮沉子”模型并后期制作成微视频，以比赛的形式参与分享和交流，大力提升学生物理学科核心素养。文章用任务驱动学习，开展居家学习模型制作比赛，激发学生居家学习的兴趣，拉近了物理与生活的距离，符合“突出学生主体地位”和“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。

关键词：居家学习;精准整合;科学实践活动;浮沉子

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2020）8-0016-3

1    问题提出

突如其来的新冠疫情， “互联网+教育”成為居家模式下呈现出的一种新的学习样态。学校开设助力发展学生核心素养的在线课程，教师如何有效开展线上教学，如何在线上教学模式下科学开发居家学习的学习资源，助力学生居家学习并发展自主学习能力，确保居家学习的最佳效果。这是一个在“互联网+教育”背景下教学的新挑战，给各位老师线上教学提出了新的要求。物理学科作为实验教学为主的学科，在居家背景下，基于发展学生的物理学科核心素养，将家校课程资源有效开发和有机融合是所有物理教师神圣的教学使命。

2    教学设计

2.1    确定目标

在疫情时期居家学习期间，基于“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念，经过备课组的集体研讨，确定在对“物体的浮与沉”线上教学后，开展项目式科学实践活动，学生利用家里的物品制作经典的“浮沉子”模型。

2.2    明确要求

学生在完成制作“浮沉子”模型中，要明确这次开放科学实践活动的要求：科学性、趣味性、艺术性相结合。学生在动手制作模型前，要查询“浮沉子”的相关信息，并对信息作出评估，归纳、总结查询到的“浮沉子”模型的优点与不足并作出评价，并进行小组讨论，确定方案。学生最终要上交“三件套”：制作模型、剪辑视频、实验报告。

2.3    小组合作

学生自愿组建制作小组，组长由民主竞选产生，负责组织活动方案的制订和组织讨论。在优化模型的制作过程中，各小组纷纷提出关键问题来驱动项目开展。比如，“浮沉子”的材料密度比水大还是比水小？“浮沉子”里面的水的体积多少为宜？怎样制作“浮沉子”更有美感？整个“浮沉子”的浮沉场景如何设计？怎样写实验报告？后期微视频怎样制作有新意？有的小组提出，每个组员都按照讨论的方案来制作，但是要控制不同的变量或者聚焦不同的主题，通过对比研究找到最佳方案，等等。

2.4    家长赋能

由于是居家学习，老师鼓励家长也参与到活动中，家长的任务有三个：第一是倾听，听听孩子给家长讲“浮沉子”的原理;第二是记录，拍照或用视频记录孩子制作的过程，便于学生后期剪辑模型的微视频;第三是安全，负责提醒学生安全制作。

3    学生作品

3.1    多种模型

学生作品全部来自居家物品，主要呈现以下几种“浮沉子”模型（图1）。

模型一：选用一端开口的容器，倒立放置。如图1（1）倒立的玻璃小瓶，图1（2）倒立的玻璃试管。

模型二：自制一端开口的容器，倒立放置。如图1（3）吸管一段封口、另一端附着别针，图1（4）笔套+橡皮泥。

模型三：自制两端开口的容器，将吸管对折，开口朝下放置。如图1（5）对折的吸管+橡皮擦。

模型四：已封闭一定体积气体的塑性物品。如图1（6）塑料包装的牛奶糖+回形针。

这些模型的可以归纳为两大类，一类是开口“浮沉子”[图1（1）到图1（5）]，其原理是模型的体积（含进入模型的水和密闭的气体）不变，通过改变自身重力实现浮沉;另一类是闭口“浮沉子”[（图1（6）]，其原理是模型重力不变，通过改变自身体积来实现浮沉。当“浮沉子”的浮力小于重力，“浮沉子”下沉;当“浮沉子”的浮力等于重力，“浮沉子”漂浮或悬浮;当“浮沉子”的浮力大于重力，“浮沉子”上浮。

3.2    实验报告

学生要学会将制作过程整理成实验报告，包括活动目的、器材准备、制作过程、存在问题及解决办法、实验收获与反思等。比如，王同学将制作过程归纳为五步：第一步，容器装水，向矿泉水瓶装水（注意：不要装得太满，让瓶内留少量空气）。第二步，调整自重，玻璃小瓶装大约多一半的水（注意：不要装得太满，否则玻璃小瓶将直接沉底;不要装水太少，否则将要费很大的力才能使玻璃小瓶下沉）。第三步，封闭空气，将开口的玻璃小瓶瓶口朝下放入矿泉水瓶中，在玻璃小瓶里封闭一定体积的空气，使玻璃小瓶漂浮在水面上。第四步，封闭容器，拧紧容器瓶盖，形成封闭系统，便于改变内部压强。第五步，形变容器，挤压和松开容器，当用力挤压矿泉水瓶侧壁，玻璃小瓶下沉，当松手时玻璃小瓶上浮。如果控制好挤压矿泉水瓶的力的大小，玻璃小瓶还可以悬浮在水中。

在存在问题及解决办法的栏目中，王同学这样描述：无法确定玻璃小瓶所装水的多少，解决办法是多次实验;无法控制好挤压矿泉水瓶的力的大小，使玻璃小瓶悬浮在水中，解决策略是多次实验并请家长合作辅助实验操作。

3.3    制作感悟

学生从不同维度总结自己在制作过程中的点点滴滴，归纳起来聚焦在物理学科核心素养的四个方面。

第一，规范了物理观念。

刘同学：将“浮沉子”的原理与老师课上所讲的内容联系起来，知道了就连潜水艇这么“高大上”的存在居然也是和小小的“浮沉子”一样，是通过改变自身所受重力的大小来实现上浮与下沉。真是物理来源于生活，生活中又处处有物理啊。

第二，提升了物理思维。

朱同学这样说：顺着思维惯性，许多人都认为双手挤压矿泉水瓶，里面的小瓶子会向上浮，但实际情况却大相径庭。通过制作过程，我学会了定性和定量地分析问题、科学推理，在反复实验中寻找规律、得出结论，并把学到的浮力知识用到实际问题中去。

第三，参与了科学探究。

学生：制作“浮沉子”不仅是一个“好玩”的玩具，还包含着很多的物理知识和现实指导意义。从小的方面说，有助于我们中学生更加深刻地领会浮力问题以及浮力与重力的变化问题。另外，还可以了解密闭环境下气体的压强与体积的关系问题。从大的方面讲，有利于我们理解潜艇的工作原理，通过排水与装水来改变重力，达到上浮与下潜的目的，也可以通过调节体积大小，以改变浮力大小。

第四，体验了科学态度与责任。

高同学这样总结：我的实验是从0开始，经历了31次的失败才成功的。总结自己的失败经历，原因在于对自己的判断太有信心了。

刘同学这样感悟：让我巩固了有关物体在液体中上浮与下沉的知识，还感受到了“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”带来的喜悦与成就感，更亲身体验了物理实验的有趣和魅力。

秦同学这樣感悟制作过程：“浮沉子”原名“笛卡儿潜水器”，最早是由法国科学家笛卡儿在十七世纪为了示范浮力定律而发明的。

朱同学这样感悟：我了解到“浮沉子”是法国科学家笛卡儿发明的，这让我深切感受到了科学的魅力，仿佛穿越千年站在巨人肩膀上探索科学。通过这次实验，我也明白了人生的哲理。

高同学这样总结：这次的实验让我收获颇多，不仅仅是了解到它的真正原理，学到了物理知识，更多的是教会了我遇到困难不放弃的态度，以及要做好每一次实验的决心和毅力。生活中处处充满物理知识，愿我们都能拥有一双发现物理的眼睛和一颗热爱物理的心灵。

4    活动意义

第一，丰富课程内容，驱动项目学习。此次项目式科学实践活动，丰富了学校课程资源。

第二，激发学习兴趣，助力自主成长。教师通过创设学生积极参与、乐于探究、善于实验、勤于思考的学习情境，培养和发展学生的自主学习能力。学生居家线上学习时间较长，容易产生学习倦怠，通过开展科学实践活动，特别是学校将获奖学生的纸质奖状快递到学生家中，将获奖作品在学校公众号及官网中展示，还有媒体对获奖学生进行采访，大大激发了学生学习物理的兴趣，让学生感受科学的魅力，同时还能激发学生自主探究的兴趣，助力学生自主成长。

第三， 整合家校资源，促进个性发展。物理学是以实验为基础的学科，学生利用生活中的器材，参与科学实践活动，既有利于提升教学质量，同时也有利于将家庭、学校的资源共同赋能学生的个性化发展。

第四，培养科学思维，提升核心素养。学生参与科学制作，首先要有严密的思维过程，在小组合作中优化方案，动手实验，大力提升学生的核心素养。

第五，聚焦多元评价，创新实践育人。教师在活动中关注学生的个体差异，帮助学生认识自我、建立自信，改进学习方式，提升核心素养。每个作品都是学生居家学习期间用心制作的，与每个家庭的可用物品有关，这样的实践活动一定能够很好地落实实践育人的课程目标。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]义务教育物理课程标准实验教科书编写组.义务教育物理课程标准实验教科书物理八年级全一册[M].上海：上海科学技术出版社，2013.

[4]李先全.实验驱动探究，分享回归课标——初三复习课引入自制“浮沉子”演示实验的教学反思[J].物理教学探讨，2016，34（12）：15-17.

（栏目编辑    赵保钢）