核心素养视角下的“浮力”创新教学设计与实施

摘    要：核心素养视角下的初中物理教学实践需要实现教学取向的变迁，从单纯的知识获得转变为核心素养的培育。“浮力”是《义务教育物理课程标准（2022年版）》一级主题“运动和相互作用”的核心概念，在课程标准、教材内容和学情分析的基础上，通过“巧设进阶情境，培育物理观念”“创新模型教具，培育科学思维”“探寻规律生成，培育科学探究能力”三个实践路径来促进学生核心素养的发展。

关键词：核心素养；实践路径；浮力；教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2024）7-0035-3

《义务教育物理课程标准（2022年版）》［1］（以下简称“新课标”）的颁布和实施，标志着我国基础教育课程教学改革已发展到“核心素养”的3.0时代。核心素养视角下的初中物理教学实践需要实现教学取向的变迁：把人类社会积累的知识转化为学生的个体知识和观念；把前人从事智力活动的思想、方法转化为学生的认识能力和思维方式；把蕴含在知识载体中的观念、态度转化为学生的行为准则［2］。

“浮力”是新课标一级主题“运动和相互作用”的核心概念，具有广泛的现实意义，学生具有积极学习的心态，具备与新知识相关联的先备知识。浮力是重力、压力、压强、同一条直线上二力合成等知识的综合，是学习阿基米德原理、浮沉条件的基础，具有承上启下的作用。现行《义务教育教科书物理》［3］（人教版）第十章第1节安排了“什么是浮力”“称重法测浮力”和“浮力产生的原因”三个部分的内容，从现象深入本质，层层递进，符合学生的认知发展规律。

在教学实践中守正创新，是时代赋予教师的责任与担当。本文以“浮力”为例，探讨核心素养视角下的初中物理创新教学设计与实施，以期为学生核心素养培育的理论研究和实践探索提供参考。

1    巧设进阶情境，培育物理观念

初中学生对于“浮力”一词并不陌生，能说出在水中、空气中的物体会受到浮力的作用，但是也存在着诸多错误的前概念，如：下沉的物体不受浮力，浮力的大小与物重、形状、物体的体积等因素有关。教学中，围绕“什么是浮力”“浮力的方向是怎样的”“下沉的物体是否也受浮力作用”三个问题依次设计问题情境，引导学生思考与探究，让学生系统地认识浮力，完成物理观念的培育过程。

新课标倡导情境化教学，建议充分结合学生的生活经验，有目的地创设生动、具体的情境，引导学生从经验中概括并提炼事物的共同属性，抽象事物的本质特征，实现从经验常识向物理概念的转变［4］。本课时通过“想办法取出长管中的乒乓球”活动（图1），激发学生的探究兴趣。将漂浮的乒乓球通过细线、吸盘固定在水槽底部，旁边放一重垂线，通过实时投影，调整手机的拍摄角度，无论容器是平放还是斜放，电子白板上均会出现细线与重垂线重合的画面。引导学生通过比较，总结、归纳出浮力的方向总是竖直向上（图2）。物块浸入水中和用手向上托物块（图3），弹簧测力计的示数都会变小，学生在分组实验中体验，在分享交流中感知下沉的物体也受浮力作用；画出“弹簧测力计作用下在水中静止的物体”所受力的示意图后，推导得出两次弹簧测力计的示数之差，即可得出浮力的大小。

2    创新模型教具，培育科学思维

八年级正是学生发展过程中认知心理和逻辑思维能力发展的关键期，学生的思维方式正处于从具体形象走向抽象逻辑的过渡期，是培养逻辑思维的最佳时机。对“浮力产生的原因”这个阶段的教学，教师可以从学生的认知规律出发，利用一些创新教具创设情境，通过师生互动、生生讨论等方式，引导学生仔细观察，收集信息并分析，得出结论。

乒乓球放入水中一定会浮起吗？把乒乓球放入无底的广口塑料瓶，并将水倒入瓶中， 观察到乒乓球在水中浮不起来（图4甲）；堵住瓶口，乒乓球立马浮起来（图4乙）。“浮不浮的乒乓球”超出学生的预设和已有经验，激发学生的探究欲望。浮力产生的原因理性且抽象，此处需让学生从感性认识出发，利用自制教具——“上下左右套有橡皮膜的立方体”进行探究，促进学生认知结构的发展和完善，从而上升到理性认识，建立新概念，提高学生思维的抽象性和逻辑性。

用“上下左右套有橡皮膜的立方体”探究浮力产生的原因（图5甲）：将立方体浸入水中，观察并比较水平或竖直方向两侧薄膜的凹陷程度。橡皮膜的凹陷程度直观展示了其所受压强的大小。学生分析发现，立方体左右侧面所受压强相等，上下侧面所受压强不等。引导学生根据实验现象建立物理模型（图5乙），由于左右侧面所处深处相等，所受压强也相等；上下侧面所处深处不等，所受压强也不等。上下侧面所受压力的共同作用效果相当于液体对物体施加了一个向上的力，从而使学生认识到浮力就是液体对物体各侧面压力的合力，大小等于液体对物体上、下表面的压力差。

3    探寻规律生成，培育科学探究能力

现在的学生普遍缺乏生活经验，存在“浮力的大小与物重、形状、物体的体积等因素有关”的错误前概念。针对这一学情，教师在课堂教学时要加强情境教学，让学生在“做”中思考、感受、体验。首先，学生利用手中的实验器材以小组形式完成下面三个“小实验”，提出可能影响浮力大小的因素，既体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念，又提高自身的观察和思考能力，从而提出有方向性和针对性的猜想，提高实验探究的实效性。

①橡皮泥浸入水中沉底，但折成小船后漂浮在水面上（图6）。

②逐步抬高升降台，让物块逐渐浸入水中，计算浮力的大小，观察水面的变化（图7）。

③鸡蛋在清水中沉底，加盐搅拌，观察到沉底的鸡蛋浮了起来（图8）。

在分组探究环节，引导学生思考“实验中应控制什么条件相同，怎么控制”“实验中应改变什么条件，怎么改变”“如何测量浮力的大小”三个问题来设计实验，制订以下两种实验方案，指出实验注意事项，学生分组实验，教师巡视指导。

①探究浮力的大小可能与排开液体的体积有关（图9）。

②探究浮力的大小可能与液体的密度有关（图10）。

“影响浮力大小的因素”是浮力的核心内容，通过两个阶段的科学探究活动，学生在经历“问题、证据、解释、交流”中，熟练运用“控制变量”“等效替代”“转换”等方法，最终确定出影响浮力大小的因素。学生在感受科学探究的乐趣中，领略了科学思维方法，发展了科学思维能力，逐步形成了正确价值观、必备品格和关键能力。

新课标的正式颁布，预示着义务教育进入了新时代，一线教师应以培养具有核心素养的人为立足点，精准分析学生的认知水平，尊重认知规律，对教材等课程资源进行充分挖掘、收集、筛选、整合、编制、设计，着眼在“应为”之处，用力于“可为”之处，为发展学生的核心素养而努力。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］张仁义.新课程标准下高中物理有效教学的实践探究——以成都市Q中学为例［D］.成都：四川师范大学，2020.

［3］彭前程，杜敏.义务教育教科书物理（八年级下册） ［M］.北京：人民教育出版社，2013.

［4］李春密.《义务教育物理课程标准（2022年版）》课程内容与教学实施的思考［J］.物理教学探讨，2022，40（12）：1-6，12.