建构主义视域下“密度”概念的教学实践

张兴龙 韩金娜 陈晓陆

摘   要

以学生的生活经验和原有知识为基础，将密度概念生活化、形象化、逻辑化。突出解决学生在学习过程中对密度概念的不认同、不理解，对密度定义的死记硬背。依托建构主义理论，从密度概念的引入、密度定义两方面进行教学设计的实践，阐释如何引导学生自主建构，实现对密度概念、密度定义的内化。

关键词

密度   建构主义  概念教学

“密度”是《全日制义务教育课程标准》中规定为理解层次的知识细目，是继质量之后又一个抽象的物理概念;课程标准中明确指出“物理概念的自主建构对于学生物理观念的正确形成、深刻诠释、发展应用至关重要”[1]。同时，密度也是在质量的基础上，对物质世界的进一步探索。从知识结构上讲，密度起到了承上启下的作用，立足质量，为后续液体内部压强、浮力等一系列知识点的学习做铺垫。从概念定义方法上讲，学生存在利用“比值定义法”定义“速度”的尝试，密度定义是对比值定义法的进一步经验强化。

传统的教学中，教师往往从“质量与体积的比值”入手，引导学生机械地进行实验，发现：“同种物质的质量与体积的比值一定”。从而，“强加”给学生：“密度”是表示物质该属性的物理量，且“密度=质量/体积”。然而，在教学实践中我们发现，学生并没有真正地理解什么是“密度”，“密度”为什么用“质量与体积的比值”来定义。本文将以学生的生活经验和原有知识为基础，依托建构主义理论，从密度概念引入、密度定义两方面进行教学设计的实践总结，阐释如何引导学生自主建构，实现对密度概念、密度定义的内化。

一、运用情境创设，使密度概念生活化

建立概念，最简单、最直接、学生最容易理解和接受的方式，就是从问题的本源出发，引导学生关注概念建立的根源。建立密度概念，首先要从密度的字面进行理解。《新华字典》中对“密度”的分解解释为：“密，密稠，空隙小，与疏相对”;“度，事物所达到的境界：程度”。可见，“密度”的根源就是在阐释“疏密程度”。建构主义认为，学生习得新知识，需要基于自身原有的生活经验。学习者在知识建构中，都是在自己先前经验的基础上来建构对新信息、新现象、新事物、新问题的理解。因此，在教学过程中，可以利用简单的、原始的情境刺激，帮助学生认识疏密程度，并能自主定义生活化的密度概念。

[情景1]图片展示，让学生直观感受平面疏密

出示一张A4纸的两个区域，如图1所示，让学生直观判断面积相同的A和B两区域黑点的疏密程度。学生通过观察，可以明确地得出：A区域黑点比较密，B区域黑点比较疏。

问题1：如何比较A、B两相同区域黑点的疏密程度？

[情景2]视频展示，让学生进阶体验空间疏密

出示两个大小相同的鱼缸，如图2所示，让学生进行判断，A鱼缸和B鱼缸中鱼的疏密程度。学生通过观察可以得出：A鱼缸的鱼比较密，B鱼缸的鱼比较疏。

问题2：如何比较A、B两相同立体空间鱼的疏密程度？

学生通过观察和体验，可以明确当面积相同或体积相同时，数量越多越密，数量越少越疏。通过这样的情景刺激，学生能够自主建立起相同空间比较数量的生活化的密度概念：密度就是在描述疏密程度。

二、运用知识构建，使密度概念形象化

建构主义学习理论认为，学习是通过与周围环境相互作用从而将外界刺激同化和顺应的过程。建构主义强调，学习者并不是空着头脑进入学习情境的，而是带着自己的生活经验和原有知识结构进入课堂。学生通过前面的学习，已经了解到“质量”可以用来描述物体所含物质的多少。除此之外，学生刚刚初步了解“密度”可以用来描述疏密程度。因此，为了能够帮助学生形象描述密度概念，我们可以打破教材中宏觀和微观的界限，从物体的微观入手，帮助学生全面理解密度的概念。

[情景3]视频展示，微观入手，深化密度概念

出示视频，分别展示2000倍显微镜下的可乐液体和金块，如图3所示。

问题3：微观视角下，如何比较物体的密度？

问题4：结合质量的概念，如何比较物体的密度？

从宏观视角下黑点、鱼疏密的感性了解，到微观视角下分子或原子疏密的迁移，让学生对物体密度产生感性认识。依托学生身边熟知的物品创设情境，拉近物理与生活之间的联系，体现从“生活走向物理”的学科理念。结合“质量”的概念，将“物体所含物质的多少”转化成“微观下分子或原子的多少”，因此，将密度和质量相衔接，完成了密度概念从生活化向形象化的提升与进阶。

三、运用方法迁移，使密度概念逻辑化

“比值定义法”的逻辑根源在于“比较”，核心思想是“利用比值进行比较”，其先决条件是“选取相同的标准”[2]。初中物理学习中，第一个利用比值定义法确定的物理量是“速度”。如何利用比值定义法将密度概念从感性认识到理性逻辑、从局限认识向普适规律进行转换，就需要对速度定义方法进行迁移，对情景进行变式。

[情景4]情景变式，打破原有认知

再次出示A4纸的两个区域，如图4所示，让学生进行判断，面积不同的A和C两个区域黑点的疏密程度。

问题5：通过观察，如何比较区域A和C中黑点的密度？

在学习了利用比值定义法来定义速度之后，学生可以初步得出利用黑点个数与面积的比值进行密度的定义。

问题6：如何比较体积不同的铁块和木块的密度？

学生通过前面学习，依托小组讨论，从将密度从平面向立体的转化，得出了两种密度的比值定义方法，即：“质量与体积的比值”与“体积和质量的比值”。

问题7：结合前面的情景与结论，两种定义方法，哪种与密度的本质更贴切呢？

学生回答1：结合情景1，如果“密度=质量与体积的比值”，就有A的密度大，与刚刚的结论一致;如果“密度=体积与质量的比值”，就有B的密度大，与刚刚的结论不一致。所以，“密度=质量与体积的比值”更合适。

学生回答2：从密度的本质就可以直接选取，“密”就应该是同样空间物质多，所以，“密度=质量与体积的比值”更贴切。

通过情景转化，立足建构主义观点，从学生原有经验和知识入手，创设物理学习情境。关注感性积累，经历思维的科学加工，最终建构逻辑概念。教师在教学过程中，通过生活实例列举、现象图片展示等多种方式，使学生立足自身生活体会，建立科学的物理概念。经历这样的建构活动，学生在原有经验迁移的过程中感悟密度概念本质;在知识迁移的过程中体会密度与质量、体积在知识结构中的联系;在方法迁移的过程中领悟密度的逻辑定义。学生在整个环节中经历了生活化、形象化、逻辑化的概念进阶过程，通过自我对情景的同化和顺应，在原有知识和经验的结构中建构密度概念，达到新的内部平衡，最终实现学生从“具体”到“抽象”，从“特殊”到“普适”，从“无意识经历”到“有意识发现”的概念建立。

参考文献

[1]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，2018：117-118.

[2] 沈希克，吴超男.基于核心素养建构“密度”概念教学路径[J].福建基础教育研究，2020（04）：113-115.

【责任编辑  孙晓雯】