指向关键能力的初中物理实践型课堂研究

【摘 要】开展物理课堂实践活动能还原发展学生必备品格与关键能力的“土壤”。实践活动设计应融入思政教育，贴近真实情境，回归生活与社会，使学生在实践中积累初始经验、形成元问题。在实践活动中，学生能通过搜集实证、科学推理、实事求是，逐步培养科学思维、科学态度与创新能力，最终形成关键能力。

【关键词】实践;关键能力;上浮;下沉

【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2020）16-0136-04

适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生在学习中必须培养的核心素养。这种关键能力突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践。教材中所提供的实验探究活动，多为预设实验，大多不是能够产生元问题的真实情境，无法激发学生提问与猜想的欲望，限制了学生的思维。

在课堂中落实学科实践活动，可以还原学生关键能力滋生的“土壤”，还原学生学习应有的环境和生态。下文以苏科版八年级物理下册的“物体的浮与沉”为例，谈谈如何设计物理课堂实践活动，培养学生必备品格与关键能力。

1   情境创设融入思政，培养家国情怀

传承与发展中华优秀传统文化，突出强调社会责任、社会关爱和国家认同，是培养学生关键能力的一个重要方面。保持家国情怀，关注时代，关注社会，及时汲取养分，丰富学生思想，落实思政教育，是物理实践活动设计的必要原则。

可以将教材中与思政教育有关的学科知识，适时、适情地加入到实践教学活动中。对于教材中与思政教育无关的学科知识，就要根据学科知识的结构与特点，将知识与历史有机融入实践活动，通过生动、具体、入情的事件，创设思政教育情境，向学生传达“社会责任”“国家认同”的情感态度和价值取向，从而落实立德树人的根本任务。如“物体的浮与沉”这节课，在课堂导入中可融入中国名舰——“致远舰”;在具体教学中可融入新中国自己建造的第一艘03型潜艇，也是海军唯一授予潜艇荣誉舷号的“56-110”潜艇，及中国第一艘国产航母——“山东舰”。

在具体实施本节教学时，教师课前布置了预习实践作业：观看影片《甲午大海战》。课堂教学开始时，教师用PPT展示“致远舰”，并在影片的铺垫下创设情境。

【教学片段】

师：这是一艘英雄之舰，名为“致远舰”。

师：1894年甲午战争期间，黄海海战中，“致远舰”英勇撞向日本军舰，欲与敌同归于尽。舰长邓世昌慷慨牺牲。（PPT同步展示邓世昌英雄画像）

师：我们要记住历史，发奋图强，为实现中国梦而努力学习。

师：今天我们模拟打捞“致远舰”，从物理角度探究物体的浮与沉。（教师板书：物体的浮与沉）

设计意图：通过观看爱国主义影片及设计实践活动，创设一个具有家国情怀的课堂情境，以打捞英雄之舰“致远舰”的实践主题为教学主线，以爱国主义情感驱动学生学习与实践，具有目标的指引性、问题的驱动性、情感的激发性及实践的操作性。教师通过PPT展示“致远舰”图片，辅以感情充沛的語言引导，将爱国情感融入实践问题的探究，以培养学生家国情怀，落实立德树人的核心目标。

2   真实情境激发元问题，培养科学思维

课堂实践活动，重在引导学生在真实情境中进行实践。真实情境具有一定的思维深度，能够激发学生元问题，调动学生深度参与学习。情境必须贴近学生体验，活动设计必须融入生活实际。贴近学生真实生活的实践活动，能使学生汲取知识的营养，将原始经验进行升华提炼，进一步提出有价值的问题与猜想，从而使学生产生学科情感共鸣，形成体验式自主学习，培养科学思维、科学态度。

在“物体的浮与沉”教学设计中，教师准备了橡皮泥、土豆片、苹果片、铁钉、螺母垫圈、拧紧盖子的瓶子、鸡蛋、食盐、气球、改造后的输液器等生活中常见的物体。学生对这些物体的物理属性已有自己的一些感知，不过这些感知不一定是完全正确的。通过对这些物体的浮沉现象的观察与体验，能激发学生深度思考与深入探究，便于学生学习深层的学科内容与规律。

【教学片段1】

师：请同学们依次将这些物体浸入水中，轻轻松手，观察物体的浮沉情况，并分类记录。

生：……（分组完成实践，并根据浮沉情况对物体进行分类）

生：老师！为什么铁钉下沉到底部，而用铁做成的船却能浮在水面？

师：现在请同学们利用现有的物体，尝试一下，能使下沉的橡皮泥、鸡蛋上浮吗？能使上浮的玻璃瓶、苹果片下沉吗？

生：（独立思考、组内自主交流）将橡皮泥做成空心的，增大橡皮泥所受的浮力，当浮力大于自身重力时，橡皮泥上浮。

师：为什么做成空心，就可以增大浮力？

生1：做成空心的，可以增大橡皮泥排开水的体积。根据阿基米德原理，在液体密度不变时，排开的液体体积越大，橡皮泥所受浮力越大。

生2：向鸡蛋所在的烧杯中加盐并搅拌，可增大液体密度，根据阿基米德原理，在排开的液体体积不变时，液体密度越大，鸡蛋所受浮力越大。

师：你认为决定一个物体上浮还是下沉的条件是什么？

生2：物体上浮还是下沉取决于物体所受浮力与重力的大小关系。当物体所受浮力大于自身重力时，物体上浮;当物体所受浮力小于自身重力时，物体下沉。

生3：将铁钉扎入苹果片，可使苹果片下沉。因为这样做可以增大苹果片的重量，从而改变浮力与重力的大小关系;同理，将空瓶子装满水，拧紧盖子，瓶子将下沉。

师：大家现在按照自己的想法，用实践验证自己的猜想与推理。

生：……（学生实践验证）

设计意图：物体的浮与沉现象，学生在生活中很少能直接接触并体验，对之缺乏必要的感性认识。因此，教学中再次给学生提供真实情境进行实践，通过实践活动中对物体的再触摸、现象的再观察、问题的再浮现，以充分激发学生的潜力，使学生形成元问题，能深度思考其他问题。

学生首先通过对实践现象的观察、思考、归类，形成对浮与沉的初步认识。然后在教师追问中，对实践中的现象进行可逆转换，结合阿基米德原理、力与运动的关系，采用可行措施使下沉的物体上浮、上浮的物体下沉，将“物体上浮与下沉的理论本质”纳入自己固有的知识体系，从而完成对知识的建构。

在学习新知、回顾旧知的过程中，通过元问题的激发与引领，学生进一步质疑问题、提取信息、寻找证据，然后教师再提出新的问题，走向深度的实践探究，使学生通过再实践、再认识，升华认识，从而形成科学思维等关键能力。

【教学片段2】

师：实践中，我们看到向鸡蛋所在的烧杯中加盐并搅拌，鸡蛋上浮。鸡蛋静止在液面上，这种状态我们称为漂浮。对于漂浮的物体，它所受到的浮力与重力应该满足什么条件？

生：它所受到的浮力与重力应该相等，因为鸡蛋在液面上静止，是一种平衡状态，受到的浮力与重力是一对平衡力。

生：老师！能否使鸡蛋既不静止在液面上，也不下沉到容器底部呢？

师：你们组内实践一下，找出可行的方法。

生：……（有的学生倒掉刚才的盐水，重新加盐;有的学生在原有基础上不断加水，最终所有小组全部实现鸡蛋静止在液体中。）

师：对于这种静止在液体中的物体，所处的状态与漂浮相同吗？能否找到其与漂浮物体相同或不同的特点？

生：……（小组成员不由自主地凑在一起主动研讨起来）

生：这种状态不是漂浮，因为漂浮的物体有部分露在液面外。

师：我们称这种状态为悬浮状态，处于悬浮状态的物体也是平衡状态，请同学们回忆刚才使鸡蛋悬浮的方法，针对悬浮的物体，提出一个值得进一步探究的问题。

生：鸡蛋的密度与盐水的密度有什么关系？

师：很棒！请以小组为单位推导证明ρ鸡蛋与ρ盐水的数量关系。

学生合作探究，证明如下：

因为：F浮=G蛋

ρ盐水V排g=ρ蛋V蛋g

由于鸡蛋浸没在盐水中V排=V鸡蛋

所以ρ盐水=ρ鸡蛋

师：在此结论的基础上，请同学们回忆实践过程并猜想：鸡蛋上浮时，ρ盐水与ρ鸡蛋满足什么关系？鸡蛋下沉时，ρ盐水与ρ鸡蛋满足什么关系？

生：……（小组代表展示各组通过自主研讨后得出的猜想：ρ盐水>ρ鸡蛋时，鸡蛋上浮，ρ盐水<ρ鸡蛋时，鸡蛋下沉）

设计意图：受元问题激发，实践活动不断走向深层次。在元问题的引领下，启发学生的思维，让学生在不断实践的基础上，通过观察、思考、分析、猜想和验证，积累实践经验，再归纳推理总结，最后得出结论。每一次“实践、认识”的循环都使学生认知能力得到了提升。

再次实践时，学生提出了深入探究的问题，并积极开展合作学习，推证出“悬浮的鸡蛋的密度等于雞蛋所在的盐水的密度”这一结论。这一过程展示了认识客观规律的科学方法：实践、认识，再实践、再认识。实践活动深入培养了学生的提问能力、推理能力，以及在实践中收集证据，根据证据科学论证，运用证据验证结论的意识。

3   实践活动回归社会生活，培养科学态度

科学态度是学生关键能力的一个方面。将实践活动与学生生活紧密联系，能开阔学生思维，并启发学生积极主动深入地思考不同的、有冲突的问题;能启发学生对观察到的现象进行评价性、批判性思考，更加积极主动地接受经证实的结论并重新考虑自己的认识，从而内化为尊重客观规律的一种觉悟。

在“物体的浮与沉”教学设计中，教师可展示“壁挂空调要装在房间的上部，暖气片安装在房间的下部”这样一个生活中的客观问题，引导学生考虑不同的、有冲突的现象，从而促使学生积极主动地重新思考自己对事物的原有认识，树立更加科学的世界观及养成认识世界的科学态度。

【教学片段】

师：为什么壁挂空调要装在房间的上部，而暖气片要安装在房间的下部（展示空调安装与暖气片安装图片）？请同学们搜寻生活中的相关现象，证明自己的观点或认识。

生：我们吹的气球在空中不能上升反而下降（学生吹气球），因为吹入的是水蒸汽和二氧化碳气体等，其密度大于空气密度。所以我猜测，因为冷空气的密度要大于热空气的密度，冷空气会下沉，而空调是一款主要用来制冷的设备，所以安装在上部。

师：回答很棒！请查阅物质密度表，对比二氧化碳气体的密度和空气密度的大小！

生：（查阅教材中密度表）

师：（用PPT展示几种气体的密度，如表2）请同学们现在通过实践验证猜想。

生：利用图3的装置给气球充入氦气，然后放飞，观察现象。（现象：体积相对较小的气球下降，体积相对较大的气球上升）

生：（惊讶，不知所措）

师：氦气球有的上浮，有的下沉，这是为什么呢？

生：……（小组内开始议论，有的对原结论开始怀疑，此时教师让其充分讨论）。

生：……（小组间讨论声音逐渐变大，学生更是疑虑）

……

生A：充入密度小于空气密度的气体，气球未必上升。这是因为气球有自重，在充入氦气后，只有满足所受的浮力大于氦气与气球的总重，氦气球才能上升;根据阿基米德原理，当氦气球体积小时，气球排开的空气体积小，气球所受的浮力小，且浮力小于氦气及气球的总重，所以下沉。（掌声）

生B：这个体积可以准确计算出来，当气球体积大于这个体积时，氦气球上浮;小于这个体积时，氦气球下沉。（该生到黑板展示自己的计算过程，如下。）

生C：如果把气球与球内的氦气看作一个整体，上升的氦气球整体密度应小于空气密度，而下降的氦气球整体密度应大于空气密度;当氦气球整体密度等于空气密度时，氦气球就会悬浮在空气中。（学生掌声再起）

设计意图：教师通过现场充气球的实践活动，展现给学生一个与原有认知相矛盾的问题，使他们对刚学习的知识产生了质疑，从而引发更深入的思考，“是开始的实践结论不正确？还是老师现在的实践活动有问题？”为了解决这个问题，学生在疑惑中开始了讨论与研究。这种方式促使学生深度学习，运用已经理解和掌握的基本科学原理和方法解释实践中所出现的新问题，从而形成严谨的逻辑意识、尊重事实和证据的实证意识及严谨的求知态度。同时进一步验证了结论的正确，培养了学生多角度分析问题、批判性思考、独立判断、科学做出选择和决定等思维能力，使学生形成了正确的科学态度。

4   再入情境问题，创新实践活动，培养创新能力

创新能力是关键能力中的核心能力，是学生核心素养这座“宝塔”顶端的“明珠”。实践活动是培养学生创新能力的“沃土”。在本节教学中，学生通过“捞英雄之舰‘致远舰”（用螺母垫圈比作“致远舰”）的实践活动，运用所学理论提出创新性的方法，完成了自我创新能力的培养。

【教学片段】

师：如果我们将螺母垫圈比作“致远舰”，请使用桌面上的器材，设计打捞方案。

生：……（观察桌面上的器材，开始以小组为单位进行尝试打捞。）

学生经过挑选器材，尝试了几次后，最终使用两种方案进行打捞。方案一（见图4）是将气球（图a中①）套住改造过的一次性輸液器（未使用过）端部的橡胶塞（图a中②），再用③将橡胶塞固定在螺母垫圈（模拟致远舰）上（如图b），一同沉入水中（如图c），然后用注射器通过上端的进气孔注入气体，使气球膨胀，即可打捞起“致远舰”（如图d）。

另一种方案（见图5）是将改造过的一次性输液器（图e中①）穿过螺母垫圈并固定垫圈（如图f），使①插入水中，抽动另一端的注射器，使图e中②充满水，连同螺母垫圈一同沉入水中（如图g）。再缓慢推动注射器活塞，使②里面的水从①流出，减小整体重力，使垫圈上浮，从而打捞起“致远舰”。

设计意图：这一实践过程，使学生再次探究课堂开始时的情境问题，学生不畏失败，多次尝试，坚持探索，运用已有知识积极寻求有效的问题解决办法。既开发了学生运用知识的创新能力，又落实了立德树人的根本任务。

综上所述，实践活动在本节课是一个重要的教学载体，科学的实践活动设计，充分展示了学生学习的主体性与合作性、思考的主动性与思辨性。在反复实践、探究、质疑、思辨的过程中，学生的求知欲、好奇心得到了呵护与激发，思维能力、认知能力、创新能力得到了提升。学生运用科学思维方法，在实践中，通过搜集实证、科学推理、实事求是，逐步培养了科学思维、科学态度与创新能力，最终形成关键能力。

【作者简介】

祁凤虎（1970～），男，汉族，江苏徐州人，中学高级，本科。研究方向：课堂教学。