基于学生自我诊断的自成长型的综合实践活动的开展——以苏科版“制作简易的密度计”为例

◎ 崔 煜

综合实践活动的有效开展可以提高学生的科学素养,在活动过程中可以锻炼学生主动地发现问题,并对所学知识进行查缺补漏及自我诊断,促进学生的自我成长。下文以“制作简易的密度计”为例对此进行阐述。

一、活动的背景——以实践为基础,重视学生体验

综合实践活动与传统教学内容片面强调学生的个体发展和知识获取有所不同,初中物理综合实践活动具有一定的综合性和开放性。[1]浮与沉的知识难度较大,而本节综合实践活动着重引导学生对所学浮力的知识加以应用,提高利用知识解决实际问题的能力。

学生学到浮与沉的知识点时,会觉得难度突然加大,虽然知晓浮沉条件,但是不能灵活运用。一些学生遇到难题会有欲望去解决问题并获得一定的自我满足感,但还有一些学生会出现畏难情绪,从而消极对待物理的学习。在物理课程中,教师可以多加开发以实践活动为载体的学习内容,重视学生的体验过程。

二、活动的过程——经历探究过程,促进学生自成长

制作密度计,需让学生从根本上搞清原理、标出刻度线并会分析刻度线的特点,学生要将一根吸管变身为一个密度计,实践过程主要包含以下三方面:

1.让吸管竖直漂浮在液面上

(1)初步了解密度计:教师演示实验室常用的密度计,并用它测量酒精溶液的密度,引导学生了解实验室常用的密度计是漂浮条件的一个应用。学生通过观察了解密度计的原理是漂浮条件F浮=G物。

(2)让吸管竖直漂浮:教师提前将吸管底部封口,底部朝下放入液体中,吸管倾倒。教师提问:“如何使吸管竖直漂浮在液面上?”学生知道往吸管里增加配重可以达到目的,并动手改造吸管,向其中加螺母,使其竖直漂浮。

在这个活动中,教师先让学生观察实验室的密度计,初步了解密度计的构造,自我诊断漂浮条件的相关知识的掌握情况,为后面自制密度计铺垫。要想将吸管改造成密度计,首先就要让吸管竖直漂浮在液面上,大部分学生都能想到向吸管中加配重。由于经历了刚才的观察和分析,学生的积极性被调动起来了。

2.用竖直漂浮的吸管比较两种液体密度的大小

将吸管放于两杯液体中,其中一杯是清水,另一杯是酒精,学生观察到同一吸管浸入两液体的深度不同。教师提问:“哪个液体密度大? 说出你的依据。”学生A 认为浸入深度越深,浮力越大。学生B 反驳,虽然浸入深度越大,排开液体体积越大,但是两液体的密度不同,所以浮力大小不能这样判断。学生B 则推出不管吸管在哪种液体中都是漂浮状态,所以浮力等于重力,重力大小不变,所以浮力大小不变,再根据阿基米德原理,推出排开液体体积越大,液体密度越小。

这部分内容是学生的易错点,关键原因就是不会选择判断浮力大小的方法。在本节课中,就是要利用自制密度计的活动促进学生对浮力尤其是漂浮条件这个知识点进行自我诊断。学生A在液体密度不知的情况下,认为排开液体体积越大,浮力越大,这是学生经常犯的错误。在这节课上学生在活动中暴露出问题,并对原有的知识进行了自我诊断。先从定性的角度分析出在浮力大小不变的情况下,排开液体体积越大,液体密度越小,这也是在为下一环节推导出浸入液体中的深度与液体密度的定量关系打基础。

3.标出密度计的刻度线

教师将吸管放入水中,并提问:“如何在吸管上标出密度为1g/cm3刻度线?”学生发现若将吸管放在水中标刻度线很不方便,学生则想到先测出吸管浸入水中的深度H,再拿出来标。接着教师通过以下三个问题追问:“如何在吸管上标出0.9g/cm3刻度线?你觉得0.9g/cm3刻度线在1g/cm3刻度线的上面还是下面? 具体在1g/cm3刻度线上面多远处?”经过第二环节的铺垫学生知道0.9g/cm3刻度线在1g/cm3刻度线的上面,此时教师再引导学生推导:F浮液=F浮水、P液V排液g=P水V排水g、P液Sh=P水SH、h=,教师先演示计算0.9g/cm3刻度线所对应的深度,再指导学生算出密度计0.8g/cm3、1.1g/cm3、1.2g/cm3刻度线的深度。

如何让学生自己推导出吸管竖直漂浮时浸入液体的深度和液体密度的定量关系是本节课的重点和难点,经过前面的铺垫,学生已经初步了解了在浮力大小不变的情况下,排开液体体积和液体密度之间的定性关系,为本环节突破重难点进行了很好的铺垫。教师的问题层层递进,先问学生0.9g/cm3刻度线在哪,然后问学生0.9g/cm3刻度线的具体位置,学生带着问题层层攻克,降低了学习难度,促进了学生对浮力的深层次思考。学生第一次遇到复杂公式的推导,本次推导过程还需利用相关的数学知识,这也是一大难点,但是推导的过程是学生们经过不断地讨论和修正自己得出的,对他们的逻辑推理能力有了很好的锻炼,促进了学生的自成长。

4.展示成果

选两组同学上台用自制密度计来测量可乐的密度,并与用实验室的标准密度计测出的数值做比较,引导学生讨论自己所制作的密度计刻度线的特点。最后提出问题:“如何使得密度计的刻度线间距更大,以使得测量结果更精确?[2]”

引导学生交流的问题紧扣了考点又紧紧贴近生活,问题源自学生的实践过程,解决于学生的自我体验,而不是教师的生搬硬套。

三、活动的评价——提升思维深度,发展科学素养

1.在活动中提高兴趣

物理课程首先要提供学生感兴趣的材料,让学生参与自己喜爱的活动,其次才能谈科学思想和科学方法的学习。本节课将知识的学习和能力的锻炼与学生的体验充分结合,制作出来的密度计还可以用来测生活中的液体密度,贴近生活,学生乐于探究。

2.在自主学习中提升思维深度

自制密度计的知识对于现阶段的学生来说并不简单,他们第一次遇到复杂公式的推导及烦琐的数据处理,但在彼此的合作和帮助下,他们能够突破重重难关,这在一定程度上提升了思维深度,提高学生的实践能力和创新能力。

3.在综合实践中改进学习方法

初中物理重视学生用科学、做科学,而不仅限于听科学、读科学。改变学生学习方式,培养学生主体意识,获得更多的综合实践活动的锻炼机会,对学生的物理学习有很大的帮助。综合实践活动就是要“综合”所学知识并应用于“实践”中,在本次活动中学生利用所学知识进行实验,在实验的过程中又对所学知识进行诊断和重建,促进学生的全面成长。