" 密度 " 概念的探究式教学设计

密度是初中物理教学中一个非常重要的概念。由于概念本身较抽象，学生感性认识不足，密度概念也是初中物理教学中的一个难点，密度知识及应用常成为 初二学生学习物理的分化点。关于密度教学的讨论和研究一直受到重视。但是， 在“接受式教学模式”下，却较难有效地解决教学实践中遇到的困难。现代教学理论认为，学习科学的中心环节是探究，探究式教学是中学科学教学的一种有效方式。近来国家教育部颁发的新的义务教育科学类课程标准，其最显著的特征之一就是明确提出对探究教学的目标要求。本文尝试密度概念的探究教学设计。
一、教学目标的确定
1．知识与技能目标
使学生理解密度概念；尝试用密度概念解决简单问题，能解释生活中的一些与密度有关的物理现象；掌握测量物体质量、体积的初步技能。
2．过程与方法目标
使学生经历“密度知识与技能” 的探究学习过程，锻炼和发展科学探究能力。具体说就是掌握一些简单方法：其一，探究的程序化方法一一提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作；其二，具体方法一一归纳法、比值法、演绎法。
3．情感、态度与价值观目标
使学生通过探究，感受到学习成功带来的快乐，提高对自我价值的认识；形成爱科学的态度、勇于创新的精神。
二、教学的重点和难点
密度概念；提出假设，设计实验方案的能力；获取信息并分析整理的能力；使用天平、量筒的技能。
三、教学流程与类型设计
为了达到上述教学目标，课堂教学采用以实验探究为核心，以学生的相互讨论与合作为组织形式，以教师的适时引导为保障手段进行。整个教学过程努力实现学生的“主动参与、乐于探究、交流与合作”。
教学内容信息加工流程分析设计
教学类型选择设计
探究教学类型设计按教学阶段和教学水平（教师引导、学生独立完成）两个维度设计，如表1所示。
表l
 
 
 
提出问题
猜想与假设
制定计划与设计实验
进行实验与收集证据
分析与论证
 
评估
 
交流与合作

教师
√
 
√
 
√
√
√

学生
 
√
 
√
 
 
 


3．实施方式设计
将学生分为两大组。一组学生按流程图中①、②顺序探究（称①②组），另一组学生按流程②、①顺序探究（称②①组）。各大组分为两个小组。小组独立探究，小组内交流与合作完成任务，适时组织小组间交流讨论，适时组织两大组间的交流讨论，进行自我评价与组间评价。
四、教学的主要过程
1．通过情境创设，提出问题
（教师）根据特性鉴别物质。水和酒精由气味鉴别；铜块和铝块由颜色鉴别；自来水和矿泉水，涂了漆的铜块和铝块怎样鉴别呢？
2．借助已有认知，作出假设
（学生）用质量来鉴别——铜块比铝块重。
（教师）铜块一定比铝块重吗？
——体积大的铝块和体积小的铜块的测量：否定了上述说法。
（学生）问题出在什么地方？
——应该规定体积。物体的质量大小不仅和构成它的物质有关，而且还和物体的体积有关。
（学生）假设：（1）同体积的不同种物质的物体质量一般不相等；（2）同种物质的物体质量与体积有关——体积大的质量大，体积小的质量小。
 3．开展交流讨论，设计实验
（教师）我们分两步来进行研究：①——定体积、 ②——定物质（或②、①），分别探究①、②假设（或②、 ①假设），然后综合得出完整结论。
（学生分组，交待各组具体的探究路线。）
（教师）为了研究上述猜想，你需要测量哪些量？需要什么材料？如何利用它们测量需要的量？和组里的同学讨论。在笔记本上简单写下方法，并介绍给另一小组的同学。
（学生）材料：托盘天平一台、量筒两只，体积相同 (如 8cm³) 的铜块和铁块各一块，蜡块 (如 6cm³) 三块，不规则形状蜡块一块，水，细铁丝一根，刻度尺一把。
在各组交换意见之后，教师根据学生的意见，设计一个标准步骤及记录表格。
4．依据实验设计，进行实验并记录数据
学生进行实验操作：用天平测质量，用刻度尺测铜、铝的体积，用量筒、水及细铁丝测出蜡块的体积，用量筒测水的体积。把测量数据记录在设计好的表中，用这些数据分别算出铜、铝、蜡和水的质量与体积之比，填入表中。学生还可以把操作中出现的问题扼要地记在笔记本上。
表2

①定体积
②定物质


铜块
铁块
蜡块
水
一块蜡块
两块蜡块
三块蜡块
任意形状的蜡块

质量/g









体积/cm3









质量/体积（g/cm3）










5．分析实验结果，形成结论
教师将记录各组的实验数据。各组得出的结果是否一样？是否考虑实验的精确性？交流各组结果，引导学生分析、综合前述研究，然后作出结论。
①线结论：不同物质的物体，体积相同时，质量一般不相等，质量与体积之比一般不相等。
②线结论：同种物质的物体，体积大的质量大；体积小的质量小。质量与体积之比是一个不变量。
综合①、②线结论：某物质单位体积的质量是一定的，它反映了物质的一种特性，我们用密度表示这种特性，进而得出密度的定义和密度的公式。
 6．进行组间交流，实施评估
①②组、②①组将自己所做实验的过程、结果相互交流，教师及时通过各组自评、他评的方式找出各环节成功之处或不足之处，进行改进修正。对存在的问题进行讨论，澄清思维上的不清晰认识，明确具体操作中容易出错的地方等。
7．运用密度概念，解决问题
给学生两个开放型题目，让学生运用上述探究所得寻求答案。
（l）用密度知识鉴别体育课用的铅球是否是纯铅制的；
（2）有一捆很长（约几 km）缠乱的均匀细铁丝，给你一台磅秤、一架天平和一把直尺，请设计出确定这捆细铁丝长度的方法，要求快而准确。
总之，学习科学是一种能动的过程，是学生要亲自动手做而不是别人做给他们看的事情。本节课的教学仍属概念教学，但是教师不再把教学重点放在传授识上，而是努力创造机会，使学生“主动参与、乐于探究、交流与合作”。学生直接参与了密度概念的提炼过程，有效地建构知识，体验过程，学习方法，由此，密度教学实践中遭到的难点便得到了较好的解决。