于密度实验改进中提升学科素养

陶建华 喻志飞

科学探究是物理学科核心素养的重要内容，物理实验是科学探究的重要途径。笔者以密度实验教学为例，谈谈如何帮助学生通过自主探究获取科学知识，体验探究的乐趣。

对比性实验改进，培养科学精神。教师应鼓励学生通过对比改进实验方案，树立主动探究的意识，培养发散思维和科学精神。在学习用天平和量筒测量液体（食用油）密度时，笔者让学生设计不同的实验方案。

方案一：①用调节好的天平测出空烧杯的质量M1;②向烧杯中倒入一些食用油，测出它们的总质量M2，③再将烧杯中的食用油倒入量筒中，测出食用油的体积V;④计算出食用油的密度[r=M2-M1V]。

方案二：①调节好的天平测出装有适量的食用油的烧杯总质量M1;②将烧杯中的一部分食用油倒入量筒中，记录下量筒中食用油的体积V;③测出烧杯及剩下食用油的总质量M2;④计算出食用油的密度[r=M1-M2V]。

笔者引导学生对比得出方案二更好的结论：方案一中的食用油不能完全倒入量筒中，会使体积的测量值比准确值小，导致计算得出的密度偏大。如何改进呢？学生开始积极地思考与讨论，得出方案三，转换思路，解决了上述问题。

方案三：①用调节好的天平测出空烧杯的质量M1;②在量筒中倒入一定量的食用油，其体积为V1;③从量筒向烧杯中倒入一些食用油，测出它们的总质量M2;④记录量筒中剩下食用油的体积V2;⑤算出食用油的密度[r=M2-M1V1-V2]。

开放性实验设计，培养探究乐趣。设计开放性实验方案是引导学生开展科学探究的好方法。如比较水和牛奶的密度哪个更大时，学生设计了很多方案，主要有：分别测出水和牛奶的密度直接比较;利用等质量的水和牛奶，比较体积，体积小的密度大;利用等体积的水和牛奶，比较质量，质量大的密度大;利用压强计比较，深度相同，压强大的密度大;利用密度计直接比较;比较浮力大小，同一物体，浸没的少的密度大……在讨论中，学生灵活运用所学知识解决问题，体验到科学探究的乐趣。

探索性实验情境，培养学科素养。学生独立设计实验方案，尝试进行探究性实验，可以提升科学素养和创新意识。在学生掌握了测量物体密度的基本实验方法后，笔者设计了层层深化的实验情境。

①现有一只烧杯、天平和砝码、水，怎样测量待测液体的密度呢？②现有两只完全相同的烧杯、天平（无砝码）、量筒或刻度尺、膠头滴管、水，怎样测量待测液体的密度呢？③现有天平和砝码、一只烧杯、水，怎样测量玻璃球的密度呢？④现有一架已调平的等臂天平（无砝码、无游码）、量筒、烧杯、细线、细沙、水，怎样测量一块小矿石的密度呢？

学生对以上问题一一进行了思考、探索，找到了在各种条件下替代的方法或器材，顺利进行了实验并得出结论，增强了实践能力。

为推动学生向更高的目标前进。笔者在学生学习了浮力的知识后，联系密度知识，重新提出有关测量物质密度的实验，让学生去探究。比如：如何用弹簧测力计、水、细线测量石块的密度;如何用弹簧测力计、水、细线、石块测量煤油的密度;如何用量筒、水测量玻璃杯的密度……学生经历了一系列的探究，提升了解决问题的能力，体验了探究的乐趣，内化了创新意识。

（作者单位：陶建华，武汉市新洲区汪集街孔埠中学;喻志飞，武汉市新洲区实验中学）

责任编辑  刘佳