“互联网+”背景下自主课堂的设计—以苏科版物理“物体的浮与沉”教学设计为例

◎江苏省常熟市外国语初级中学 丁玉平

有人将“互联网＋”背景下的课堂教学称之为第四代教育，认为它才是真正以学生为核心的教育。笔者认为，要使学生真正成为课堂的主人，就得让课堂具备“自主”的鲜明特色。所谓“自主”，是指每个学生都能在课堂上自觉、主动地支配自己，是学生发自内心地想学、乐学，是能高效提升学习能力的课堂。令人欣喜的是，“互联网＋”以其丰富多彩的资源优势为自主课堂提供了强有力的技术支撑，其信息载体是视频微信，模式创新是学练翻转。现以苏科版物理8年级“物体的浮与沉”教学设计为例进行探讨。

一、课前自学

设计探讨课前自学是自主课堂的前奏，它包括“视频导引、小试牛刀”二个环节，其关键是微视频的设计与制作。微视频的资源来自互联网关于372潜艇的奇迹报道、上届学生探究物体浮沉的实验录像和已有的影像资料。制成的微视频通过微信或数字化校园平台，让学生下载到可随身携带的平板电脑(必备学具)进行自学。视频导引围绕课前引入、浮沉条件的探究、浮沉条件的应用这三个环节设计了三个视频，体现了从生活走向物理，从物理走向社会的课程理念。小试牛刀则是学生对自学效果的自我评价。

1.视频导引。

视频一（引入课题）。

【看一看】在海军组织的一次不打招呼的战备拉动中，潜艇支队长王红理作为指挥员，带领372潜艇紧急出航，潜入大洋，期间成功处置潜艇遭遇海水密度突变造成的“断崖”掉深这一重大突发险情，并克服重重困难，圆满完成战备远航任务，创造了我国乃至世界潜艇史上的奇迹，受到了习主席和军委首长的高度褒奖。[观察法]

【问一问】你知道潜艇“断崖”掉深的原因吗？你想了解海军372潜艇官兵群体是如何克服重重困难，圆满完成战备远航任务的吗？

要弄清上述问题，请自学第九章第三节“物体的浮与沉”，并准备实验探究。

视频二（浮沉条件的探究）。

【做一做】将牙膏壳、水果（西红柿）、橡皮泥、小药瓶（内装适量小铁钉）、鸡蛋等材料放入盛水的塑料瓶中，如图1所示。并将物体浮沉情况依次记入表1中。[实验法]

图1

表1 物体浮沉情况表

【画一画】请画出物体在水中漂浮、上浮、悬浮和下沉时力的示意图，如图2所示。

图2

【探一探】怎样使上述实验中上浮的物体下沉，下沉的物体上浮？鸡蛋既不能改变重力，又不能改变体积，你有什么方法使其上浮？请将改变物体浮沉的方法及其原理填入表1中。[实验法]

【理一理】由此你可得出哪些结论？[归纳法]

物体的浮沉取决于其所受重力与浮力的大小，若F浮＞G物，则物体上浮直至漂浮在液面为止。若F浮=G物，则物体悬浮，若F浮＜G物，则物体下沉直至沉底为止。

视频三（浮沉条件的应用）。

【看一看】密度计是怎样工作的？

密度计是直接测定液体密度的仪器，根据物体的漂浮原理制成。测量时必须使之漂浮在液面上，因而密度计在被测液体中的V排越大，液就越小；V排越小，液就越大；密度计上的刻度是“上小下大”“上疏下密”，如图3所示。

图3

【做一做】用密度计分别测水和葡萄酒的密度。

【探一探】潜水艇模型是怎样实现浮与沉的？

(1)模型由潜水艇、软管和注射器组成，将它放入水中。

(2)往上拔注射器活塞，给储水器抽气，使其内部气压减小，水被压入储水器，使其重力增大而下沉。

(3)往下压注射器活塞，给储水器充气，使其内部气压增大，储水器内的水将向外被压出，使其重力减小而上浮，如图4所示。【想一想】潜水艇是如何实现沉与浮的？

图4

潜水艇是通过改变自身的重力实现上浮和下沉的。上述实验中的小药瓶就是一个简易的潜水艇模型，它也是通过改变其重力实现上浮和下沉的。

【看一看】372潜艇坠海断崖遭遇生死3分钟视频。

【思一思】潜艇“断崖”掉深的原因是什么？

潜艇“断崖”掉深，通常指潜艇遇到海水密度跃变层，潜艇所处位置的海水密度突然变小。由于潜水艇排开海水的体积不变，海水密度突然变小导致浮力突然变小而急剧下沉，掉深到潜艇的极限深度便会艇毁人亡。

【考一考】如果你是指挥官，该如何处置潜艇“掉深”这个突发事件？[体验法]

应迅速向潜艇充气，即发动所有官兵迅速打开潜艇中的应急高压气阀门，向潜艇中所有水柜供气，使其内部气压增大，排出水仓中的水，减小潜艇重力，阻止潜艇下沉。

【辩一辩】气球和飞艇是如何控制升空或降落的？

气球和飞艇中充入的是密度小于空气的气体，由于其自重不变，只能通过改变气球和气囊的体积而改变浮力，实现其升空或降落。

2.小试牛刀。

(1)一个物体所受的重力为10N，将其全部浸没在水中时，排开水所受的重力为20N，此时它所受的浮力为N，放手后物体（选填“上浮”“下沉”或“悬浮”），潜水艇的上浮和下沉也是通过该方法来实现。

(2)2014年12月，中央军委主席习近平高度赞扬了海军372潜艇官兵。372潜艇在海上正常航行时，突然遭遇海水密度变化，引发潜艇“掉深”，即突然快速向海底沉降。指战员临危不惧，冷静处置，转危为安。造成潜艇沉降的原因可能是（）A.潜艇所受浮力突然增大B.潜艇所受压强突然增大C.潜艇所受浮力突然减小D.潜艇所受压强突然减小

二、课中导学

设计探讨课中导学即课堂教学，其核心是教师引导、学生自主、追求高效。它包括“交流展示、例题导航、知识梳理、自主检测、反馈评价”这五个环节。其中，“交流展示”针对自学中的问题先由小组交流解决，突出问题提交课堂作答，展示创新成果（学生自制的潜水艇模型和密度计）；“例题导航”以典型例题进行思路剖析和变式训练；“知识梳理”引导学生掌握方法，形成知识明线和方法暗线；“自主检测”的难度系数以0.85为宜，时间控制在20分钟左右；“评价反馈”关注量化评价，当堂反馈矫正。

1.交流展示。

交流一：怎样认识物体的沉浮条件？

(1)浸没在液体中的物体的浮沉取决于它所受到的浮力和重力。若F浮＞G物，则物体上浮，在浮出液面的过程中，浮力逐渐减小，直至F浮=G物时，物体漂浮在液体表面，因此漂浮是上浮的最终结果。若F浮＜G物，物体下沉，当下沉到容器底时，受容器底的支持力N的作用最终静止，此时N+F浮=G物。若F浮=G物，则物体悬浮于液体内的任意深处。

(2)漂浮、悬浮和沉底属于平衡状态，上浮和下沉属于非平衡状态。

(3)从本质上看，物体的浮沉是由其自身的密度与液体密度的大小决定，若浮＞物，物体上浮直至漂浮；若浮＜物，物体下沉直至受容器底的支持力N而静止；若浮=物，物体可悬浮在液体内任意处。物体浮沉情况的比较，如表2所示。[比较法]

表2 物体浮沉情况表

交流二：根据物体的沉浮条件有哪些应用？

(1)密度计是根据漂浮原理制成，它是直接测定液体密度的仪器。(2)潜水艇是通过改变其重力实现上浮和下沉的。(3)气球和飞艇是通过改变其体积实现其升空或降落的。

创新展示：学生设计的密度计和潜水艇模型。

(1)密度计：①用饮料吸管与橡皮泥制作；②用塑料管与小铁钉制作；③用小木条与保险丝制作，如图5所示。(2)潜水艇模型：①用饮料瓶、软胶管、注射器等制成；②用试管、软胶管、注射器等制成；③用气球、螺帽（配重）、软胶管、注射器等制成，如图6所示。其中模型①和②中的饮料瓶或试管都是潜水艇，注射器给它们充气或抽气，使其排水或进水而上浮或下沉。而模型③中的气球和螺帽组成潜水艇，它不能进排水。注射器给气球充气或抽气，使其排开水的体积增大或减小，受到的浮力增大或减小，带动螺帽上浮或下沉。

图5

图6

2.例题导航。在远洋轮船的船舷上有5条“吃水线”，又称“载重线”，如图7所示。其中标有W的是北大西洋载重线，标有S的是印度洋载重线．当船从北大西洋（海水密度为ρ1）驶向印度洋（海水密度为ρ2）时，轮船受到的浮力为F浮，则（）

图7

A.F浮增大，ρ1=ρ2

B.F浮减小，ρ1=ρ2

C.F浮不变,ρ1＞ρ2

D.F浮不变，ρ1＜ρ2

剖析：由于轮船在不同海水中重力始终保持不变，所以浮力也不变，但排开海水的体积要改变。海水的密度越大，排开海水的体积就越小，船舷上的“吃水线”就越在下面。由图7可知：北大西洋载重线W在印度洋载重线S的下面，显然北大西洋的海水密度ρ1比印度洋的海水密度ρ2大。应选C。

3.知识梳理（归纳法）。知识线：物体的沉浮条件：漂浮→上浮→悬浮→下沉→沉底。

沉浮条件的应用：轮船→密度计→潜水艇→气球飞艇。

方法线：观察法→实验法→归纳法→比较法→体验法→控制变量法。

4.自主检测。包括8道选择题（每题4分，共32分），4道填空题（8空，共32分），2道探究计算题（每题18分，共36分），检测时间控制在20分钟。（满分100分，具体内容：略）

5.反馈评价。对学生检测中的失分点进行反馈和矫正，对课堂中的学生行为进行适度评价。评价的设计除了评价的成员（教师、学生）外，还重视评价的内容，包括学生个体在交流展示中的表现、自主检测中的成绩、小组群体在合作探究中的协调等，教师根据这些评价结果确定下节课的相应策略并布置适量的作业。

三、课后思学

从教师的角度设计探讨，围绕“课前自学、课中导学、课后思学”提出“互联网＋”体现了吗？“学生自主”到位了吗？“高效课堂”实现了吗？并根据这三个问题进行反思。其中“互联网＋”是背景，从“体现在何处”进行反思；“学生自主”是关键，从学生主体活动的总量进行分析；“高效课堂”是目标，从自主检测的量化评价进行总结。

1.“互联网+”体现了吗？现在的教师人人都有微信，每个教室都有电子白板，学校又有数字化校园平台，这为实施“互联网＋”提供了技术保证。

(1)将372潜艇视频作为课前引入，提高学生自主学习的积极性。尤其让学生在观看潜艇坠海“掉深”遭遇生死3分钟视频后，通过“考一考”的设计，提出“如果你是指挥官，将如何处置潜艇‘掉深’这个突发事件？”学生会有出彩的回答。

(2)本课将上届学生设计、制作并获奖的探究物体浮沉条件及其应用的实验录像制成微视频，供学生课前自学。由于这些实验将随处可见的牙膏壳、水果、鸡蛋、小药瓶、橡皮泥等作为探究实验的器材，富有生活气息，很受学生喜欢和启发，所以本届学生也变废为宝、自行设计制作了潜水艇模型和密度计，并在课堂上进行展示，为制作课堂教学微视频提供了丰富多彩的资源。而微视频恰恰是“互联网＋”的传播载体。本课制作的微视频呈现的情景有十多个，充分说明了“互联网＋”在本课中得到了充分的体现。

2.“学生自主”到位了吗？如果说传统课堂只有课外作业是学生自主完成的话，那么在本课的设计和实施中，无论是课前还是课中，都是学生自主构建、协作完成的。

(1)在课前自学的过程中，无论是视频导引，还是小试牛刀，都是学生的个体行为，具有高度的自主性。但也不可否认，部分学生由于缺乏自主学习的习惯，所以在实施的开始阶段，笔者对这部分学生格外关注，有针对性地培养这部分学生自主学习的能力，旨在逐步养成学生良好的自主学习习惯。

(2)在课中导学的过程中，至少有20分钟的自主练习是学生的个体行为，而交流展示、知识梳理、例题导航和反馈评价等环节，学生的参与度都非常高。较之传统课堂，本课有更多的时间去发展学生的学习能力。

3.“高效课堂”实现了吗？由于课前自学是通过微视频实现的，其自学的情景、效果、质量比导学案要优越得多。即使是基础不好的学生，自学时也不会像课堂上那样紧绷神经，担心遗漏什么，或因分心而跟不上教学节奏。学生观看视频的节奏全由自己掌握，而且微视频生动直观、记得住。在课中交流展示、例题导航、知识梳理时就信心足、机会多。尤其是课中的20分钟“自主检测”（包括量化评价、反馈矫正），学生是全身心、高投入。笔者任教班级的检测结果：90分以上的学生占比超过85%，合格率达100%。毋庸置疑，在“互联网+”背景下的自主课堂是高效的。