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阿基米德原理教学反思

一、 教学设计思路
二期课改物理新课程的核心理念是以学生发展为本，倡导物理学习的自主性、探究性、合作性，让学生主动参与学习，体验和感悟科学探究的过程和方法，激发他们持久的学习兴趣和欲望，并在探究过程中培养自主学习的能力，逐步实现学习方式的转变，使学生逐步养成敢于质疑，善于交流，乐于合作，勇于实践的科学态度。本节课是《阿基米德原理》这节内容的第2课时，希望让学生通过科学探究经历《阿基米德原理》形成的过程：发现问题→提出猜测→设计方案→实验验证→归纳结论。
教学目标的制定是多维的，就知识和技能包括理解阿基米德原理，重点放在探究过程；此外要求能够正确使用溢杯。过程和方法包括通过情景观察体验，培养学生实验观察和科学猜想的能力；通过交流讨论、实验设计，培养学生自主探究的能力；通过同桌和小组的讨论，培养学生实验归纳能力。情感、态度和价值观包括以学生自身体验，猜想的引入，激发学生分析研究物理问题的强烈兴趣，促进学生积极参与和主动探究；通过对实验数据分析、归纳得出结论的过程，培养学生合作精神和实事求是的科学精神。
为了很好落实上述的教学目标，达到预期的教学效果，我对教材及学习活动卡的内容做了调整。教学的开展以阿基米德在浴缸中思考皇冠之谜的动画引入，让学生体验阿基米德浸入浴缸的模拟实验，根据手的感受和观察到的现象提出猜测“浮力大小可能与排开液体的多少有关”，继而进一步猜想“浮力大小可能等于排开液体的重力”，进行实验设计和验证。而如何让学生顺利提出猜想是本节课的一个难点，课堂小实验和问题的设置起了关键性作用。
考虑到班级里学生的学力和个性的不同，不是所有学生都能自我设计实验，因此在设计教学中先让全班讨论，请同学发言介绍、演示实验方案，其他同学补充、完善，充分发挥学生的自主性，同时也帮助部分学生清楚实验过程。并且在实验过程中分两人一桌，八人一组，为了在有限的时间内，进行有向的探究，每一组都有不同的要求，分工合作。在各组活动中，每个小组成员都参与实验，可以相互交流，在小组中每个人都有机会发表自己的观点与看法，倾听他人的意见，实验结束后各小组请代表汇报他们的实验结论，全班交流，与其它各组分享，最后进行相应的总结。这样的设计在平等、轻松的环境中充分发挥学生的能动性、积极性，培养学生运用科学方法研究物理问题的能力，促进学习方式的改变。同时，在课堂教学中对学生的评价也做了改变，不是一味地由老师判断谁对谁错，而是把“评价权”交给学生。从最初将他们提出的猜想都罗列在黑板上，适度的点拨，由学生判断确定最合理的猜想；之后的实验设计，也由学生来补充、完善；最后归纳实验结论，也由各小组共同完成。
二、 教学过程设计简述
“阿基米德原理”的教学设计由动画情景引入，阿基米德在浴缸中思考皇冠之谜；小实验，如右图在满水的烧杯中，将泡沫塑料块向下压；根据观察到的现象和体验到的感受，提出初步猜测“浮力的大小可能与排开水的多少有关”；通过设问，进一步提出猜测“浮力的大小可能等于排开液体的重力”；接着全班交流讨论、设计实验方案验证猜测；最后分析归纳得出结论，阿基米德原理，并交流学习收获。
在探究阿基米德原理的过程中，我先后在三个班级进行教学实践。通过一次次的实践，一次次的反思，对最初的教学设计许多方面做了相应的修改。在第一次教学实践后，发现存在这样几个问题：
一是学生没能提出我所希望的猜想。有学生提出跟泡沫块浸入的深度有关；有提出跟烧杯中的水有关；也有提出跟泡沫块的体积有关等等，就是没能提出跟排开液体的多少有关。课后反思中，就教师的启发提问做了调整。第一次上课时问，（1）“你把物体慢慢浸入水中时，你有什么感受？观察到什么现象。”；（2）“你觉得浮力的大小可能与什么有关？”。感觉第2个问题问得太快，学生不能将观察到的现象和手上的感受与浮力联系起来进行猜想。于是在第二次上课时，我将问题细分了，并且将第1个问题中的“浸入”换成“按入”，（1）“请你把泡沫块慢慢按入水中，体验你手的感受，并仔细观察实验现象”，看似不经意的换了一个词，但实际上是强调了手上的感觉，以及实验的现象，让学生方向明确。随后问（2）“请描述一下你手的感受。”“这说明了什么？”“手受到的力有什么变化？”“这又说明了什么？”，通过这一系列的问题学生能很清楚的回答到“当泡沫块慢慢按入水中的过程中，受到的浮力在变大”。最后再问（3）“通过刚才的实验和同学的描述，你觉得浮力的大小可能和什么有关？”。在第三次上课时，又将最后一问改成“通过刚才实验中你的感受和观察到的实验现象，你觉得浮力的大小可能和什么有关？”在层层深入的问题后，学生顺利的提出了猜测。一个好的提问，能使全班学生个个都处于思考问题、回答问题、参与讨论问题的积极状态，取得最佳教学效果。而一个不恰当的提问，会使学生思想分散、蒙头转向、无所适从、甚至打乱教学过程。因此，在以后的课堂教学中我还要加强对课堂提问的设计。
二是在学生设计实验时没有头绪，不清楚需要测量比较哪些物理量，如何收集排开的水等，花了很多时间，直接影响到整堂课的效率。要在有限的四十分钟课堂教学时间内，进行自主探究并不是无向的，并且对于初中学生而言，教师更需要通过一定的提示，进行有方向的引导。这同样离不开恰当的设问。最初只有笼统的一句“请大家设计一个方案来证明你们的猜测”，这个问题指向不明，一下就把学生给问蒙了，学生不知道该用什么方法来证明。后来改为“用实验来验证刚才的猜测需要测量哪些物理量？”；“如何测量浮力呢？”“如何收集排开的液体并测出排开液体的重力？”。在有序的三个问题后，学生踊跃回答，并上台来演示具体的操作，在有不足的地方时，其他同学跟着纠正，优化操作。在明确了实验方案后，在接下去的学生实验过程中，分成四组不同的情况，分别进行验证，第一组：钩码浸没在水中；第二组：钩码浸没在浓盐水中；第三组：铝块或铜块浸没在水中；第四组：钩码部分浸在水中。
在学生交流汇报实验结果和归纳结论的安排上，我也做了修改。在前两次上课时，小组的位置是纵向的，相对距离较远，很难达到交流的目的。在第三次上课时，从新安排，将前后左右的四桌学生为一组，这样能够做到小组交流的目的，所选代表也能反映小组的实验结果。此外，板书的设计也做了改进。在第一次课堂教学中，由于时间紧张，小组汇报实验结果时没有在黑板上做记录，因此之后的实验归纳存在一定困难；在第二次课堂教学时，先将每一组的实验前提写在黑板上，然后在学生汇报实验结果时填写完整。第一组：浸没在水中的钩码所受的浮力等于它排开水的重力；第二组：浸没在浓盐水中的钩码所受的浮力等于它所排开浓盐水的重力；第三组：浸没在水中的铝块或铜块所受的浮力等于排开水的重力；第四组：部分浸没在水中的钩码所受的浮力等于排开水的重力。每一组同学的实验都存在一定的局限性。把第一组与第二组的实验结论综合起来，可以得出结论1：是浸没在液体中的钩码所受的浮力等于它所排开液体的重力。结论1与第三组同学的结论归纳起来，可以得出结论2：浸没在液体中的物体所受的浮力等于它所排开液体的重力。结论2与第四组同学的结论归纳起来，可以得出结论3：浸在液体中的物体所受的浮力等于它所排开液体的重力。在全班同学的共同努力下，归纳得出“阿基米德原理”。
最后同学们在小结自己的收获的过程中，不仅是知识上的获得，更是能力上和精神上的收获。
三、磨课、改进的过程（卢湾区教师进修学院 成晓俊）
本节课教师的设计意图是希望学生通过对小实验的观察和体验，经历提出问题、作出假设、制定计划、使用工具搜集证据、处理数据解释问题、表达与交流实验结论等科学探究的过程，并在探究过程中逐步落实三维目标。在试教过程中，遇到了一些问题，通过对教学设计的不断优化，问题逐步得到解决，同时也给了我们一些启示。
图2
（a）
（b）
图1
（a）
（b）
在第一次试教中，教师让学生先模仿阿基米德做小实验[如图1（a）、（b）所示]，然后设问“通过刚才的实验你发现了什么？”，希望学生能发现浮力有大小，提出浮力大小与排开液体的多少有关的猜测，并进一步提出浮力大小等于排开液体的重力的假设。做完实验后，学生提出了许多看法，如：浮力可能跟泡沫块浸入水的深度有关；可能跟烧杯中的水有关；可能跟泡沫块的面积有关……等，还有一些看法并没有结合实验，如：浮力大小可能与液体密度有关……等，课堂上的实际情况并没有按老师事先设计的方向发展。课后，通过教研员、执教教师和学校教研组的反思、讨论和交流，我们发现之所以学生的探究方向发生偏移，与教师创设的情景和问题的设计有关，一方面实验的设计没有将“排开的液体”凸现出来，另一方面学生的学习水平在客观上是有差异的，针对不同层次的学生，所设计的问题也应该是有差异的。于是，我们重新设计了小实验[如图2（a）、（b）所示]，让学生感受到浮力会增大的同时又看到了排开的水越来越多。根据学生的实际情况，将设问分为以下几个层次：（1）“请描述一下你手的感觉和观察到的实验现象”（2）“手受到的力有什么变化”，“这说明了什么？”；（3）“结合刚才实验中你的感受和观察到的实验现象，你觉得浮力的大小可能和什么有关？”。在第二次试教中，学生非常顺利地进入到老师事先设计的方案中。这给了我们一个这样的启示，情景具有诱导功能——创设恰当的情景（问题情景）不但可以激发兴趣，引发问题、引导思考，同时也能诱导探究活动的方向。
在第一次试教中，我们还发现了这样几个问题：（1）虽然学生能够根据情景提出浮力大小与排开液体的多少有关的猜测，但很难进一步作出浮力大小等于排开液体的重力的假设；（2）如果完全放手让学生自己设计实验方案进行实验来验证假设，限于学生的能力，只有极个别小组能顺利完成，而大部分小组连实验方案都未弄清，只是模仿别的小组，动动手而已，这样既浪费了大量的时间，又无法使教学目标得到落实，课堂教学效率低下。在我们又对原先的教学设计作了这样的处理：（1）在学生提出浮力大小与排开液体的多少有关的猜测后，由教师直接设问“那么浮力大小是否就等于排开液体的多少？”，通过对“多少”应该是指哪一个物理量的讨论，引导学生进一步作出浮力大小等于排开液体的重力的假设。（2）在实验前安排学生讨论、交流实验方案，一方面通过学生间的相互交流、思维碰撞，可以逐步优化实验方案；另一方面也为一部分存在困难的学生理清思路、明确操作方法。实践证明，这些改进方案确实起到了提高探究活动的效果和效率的作用。我们深刻地体会到，探究活动的组织和对学生探究能力的培养，应该循序渐进，由简单到复杂，从有序到无序，探究活动中要结合学生的实际情况，如果让学生一步进入较高的探究要求，就会使学生迷失方向。另外，在学生的探究活动中，教师决不应该是一位旁观者，应该是参与者、学习者、组织者、指导者和评价者，学生的探究应当是在教师适时、适度的引导下进行。
在试教中，教师安排学生进行分组实验，让每一大组实验情况各不相同，而每个大组中的各小组的实验情况相同，想通过对小组交流和大组交流的形式，归纳得出阿基米德原理。让学生感悟“合作”的重要性，经历完全归纳的科学过程。但由于大组中各小组间的位置安排是纵向的，相对距离较远，使小组交流的目的很难实现，学生所归纳的结论只代表个人意见，无法感受合作的作用，也无法体会科学归纳是需要多次实验的。这样一个细小的环节就导致这部分设计的目标得不到落实，让我们深刻体会到了“细节决定成败”，在活动的设计中，应关注细节问题。