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科學(xué)探究的本真追求——例談“物質(zhì)的密度”的教學(xué)
科學(xué)探究的本真追求——例談“物質(zhì)的密度”的教學(xué)口劉宏
（泰興市黃橋初級(jí)中學(xué)，江蘇泰興225411）
《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》把科學(xué)探究界定為“既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式”，
科學(xué)探究能力是必備的技能，廣大教師在日常教學(xué)過(guò)程中已經(jīng)能夠有意識(shí)地讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)．然而，現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題是：在實(shí)際教學(xué)中的科學(xué)探究活動(dòng)多是“重形式，輕實(shí)效”“重結(jié)果，輕過(guò)程”的跑龍?zhí)�，在表象上，科學(xué)探究只是實(shí)現(xiàn)從“無(wú)”到“有”的轉(zhuǎn)變；在實(shí)質(zhì)上，還是教師在“教”，而非學(xué)生去“學(xué)”科學(xué)探究。
在物理教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該針對(duì)要達(dá)成的知識(shí)和技能目標(biāo)，設(shè)計(jì)貼合學(xué)生實(shí)際的認(rèn)知情境，讓學(xué)生在運(yùn)用原有的知識(shí)解決問(wèn)題的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，從而產(chǎn)生進(jìn)行科學(xué)探究的欲望．教師要適時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行科學(xué)探究，在活動(dòng)的過(guò)程中學(xué)習(xí)物理知識(shí)和技能，在這個(gè)過(guò)程中，教師的身份是學(xué)生活動(dòng)的“導(dǎo)師”，要給學(xué)生提供必要的幫助和高位的指引，而非手把手地“教會(huì)”，正如特級(jí)教師許亞平先生提出的“三真”理念，即要發(fā)現(xiàn)真問(wèn)題、進(jìn)行真實(shí)驗(yàn)、悟出真道理．要求在常態(tài)的物理教學(xué)過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行真探究，
“物質(zhì)的密度”是用比值定義的物理量，之前學(xué)生學(xué)過(guò)的“速度”就是用比值定義的物理量，為學(xué)生進(jìn)行自主探究提供了可遷移的知識(shí)儲(chǔ)備，另外，“密度”是初中物理涉及的第一個(gè)物質(zhì)的物理屬性，學(xué)生掌握了建立密度概念的科學(xué)探究方法，在學(xué)習(xí)物質(zhì)的其他物理屬性時(shí)就會(huì)“有法可依”，“物質(zhì)的密度”這一節(jié)課的教學(xué)，是讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的典范，
一、創(chuàng)設(shè)原始的問(wèn)題情境，利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)真問(wèn)題
“密度”的知識(shí)比較簡(jiǎn)單，如果單純以傳授知識(shí)為日標(biāo)，以學(xué)生會(huì)做題為價(jià)值取向，十分鐘就可以完成教學(xué)任務(wù)，而且測(cè)試的效果絕不會(huì)比用一整節(jié)課的時(shí)間去教這一內(nèi)容差．然而，教材編排了較大的篇幅．(教學(xué)論文 m.htc668.com)要求用四十五分鐘的時(shí)間來(lái)完成這節(jié)課的教學(xué)任務(wù)，顯然不僅僅要學(xué)生掌握物理知識(shí)，而且要學(xué)生掌握獲取知識(shí)的方法．
蘇科版《物理》八年級(jí)下冊(cè)“物質(zhì)的密度”教材創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情境是：你能區(qū)分表面被涂成相同顏色的鐵塊和塑料塊嗎？讓學(xué)生討論與交流，由于沒(méi)有限制區(qū)分的方法，因此這一探究課題是開(kāi)放性的，學(xué)生會(huì)想出多種答案。例如：
�。�1）有學(xué)生提出用小刀把涂層刮開(kāi)，看一看表面的色澤或材料的軟硬程度．這種方法是可行的。
�。�2）又有學(xué)生提出把它們分別連入帶有小燈泡的電路，能使小燈泡發(fā)光的是鐵塊，不能的是塑料塊，這種方法是可行的．
�。�3）也有學(xué)生提出用吸鐵石分別靠近它們，能夠被吸引的是鐵塊，不能的是塑料塊。這種方法也是可行的。
（4）還有學(xué)生提出比較它們質(zhì)量的大小，質(zhì)量大的是鐵塊，質(zhì)量小的是塑料塊；另有學(xué)生質(zhì)疑一個(gè)大塑料塊的質(zhì)量可能比一個(gè)小鐵塊的質(zhì)量要大，這種方法是不可行的。
蘇科版教材中創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情境，要讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)探究物體質(zhì)量與體積的關(guān)系來(lái)鑒別物質(zhì)，比較困難，人教版教材中創(chuàng)設(shè)的情境是體積相同的木塊、鋁塊和鐵塊，但為什么一定要用這種方法來(lái)鑒別物質(zhì)呢？此處也沒(méi)有給出順理成章的解釋，測(cè)出它們的質(zhì)量不相同，很容易把學(xué)生引導(dǎo)到通過(guò)比較單位體積的質(zhì)量（即“質(zhì)量與體積的比值”）來(lái)鑒別物質(zhì)。
物理概念呈現(xiàn)在學(xué)生面前時(shí)，足科學(xué)家歸納總結(jié)出來(lái)的“靜態(tài)的結(jié)果”；學(xué)生通過(guò)科學(xué)探究理解物理概念，就是要去發(fā)現(xiàn)知識(shí)的形成過(guò)程，通過(guò)探究體驗(yàn)促使學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的“動(dòng)態(tài)構(gòu)建”。究本索源．就要回到知識(shí)的源頭，教師在組織學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)創(chuàng)設(shè)始于知識(shí)起點(diǎn)的情境（也稱原始情境）。
人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)特性的過(guò)程是：未知物質(zhì)（性質(zhì)未知）——區(qū)分不同物質(zhì)的過(guò)程（用不同的方法和不同的標(biāo)準(zhǔn)，如：用刀刮、看色澤、用磁鐵吸、比較單位體積的質(zhì)量等）——已知物質(zhì)（了解其特性，如：密度、硬度、磁性、透明度等）�！懊芏取敝皇窃谡J(rèn)識(shí)物質(zhì)的過(guò)程中，采用“比較單位體積的質(zhì)量”的方法建立起來(lái)的物理概念，教材出于整體建構(gòu)的考慮，在學(xué)生掌握了“質(zhì)量”的概念后，設(shè)置了“區(qū)分鐵塊和塑料塊（或者木塊、鋁塊等）”的認(rèn)知情境，試圖讓學(xué)生能夠通過(guò)探究質(zhì)量與體積的關(guān)系來(lái)辨別它們．教材在此選擇的是肢解出認(rèn)識(shí)物質(zhì)特性的一種方法，可是學(xué)生在進(jìn)入這個(gè)情境后，會(huì)不自覺(jué)地被對(duì)這些物質(zhì)原有的認(rèn)識(shí)帶著偏離了設(shè)定的目標(biāo)．許多教師教學(xué)時(shí)喜歡照本宣科，囿于教材設(shè)定的框架，這時(shí)要把學(xué)生從“歧路”上拉回來(lái)就會(huì)很費(fèi)周折，甚至還會(huì)無(wú)中生有。
怎樣才能跳出這個(gè)圈圈？這時(shí)就應(yīng)該擺脫教材的束縛，凌駕于教材之上，但非拋棄教材，要回到“密度”概念形成的源頭，創(chuàng)設(shè)原始的認(rèn)知情境，引導(dǎo)學(xué)生借助原有的知識(shí)進(jìn)行科學(xué)探究，認(rèn)識(shí)“未知的物質(zhì)”就是建立“密度”概念的源頭。我們可以創(chuàng)設(shè)這樣的情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究：
把邊長(zhǎng)分別為1cm、2cm、3cm的正方體鐵塊和塑料塊涂成相同的顏色，放在一起，不告訴學(xué)生它們是用什么材料做成的，要求把這些物塊區(qū)分開(kāi)來(lái)．
這樣的設(shè)計(jì)主要出于幾個(gè)方面的考慮：
�。�1）把物塊做成邊長(zhǎng)分別為1cm、2cm、3cm的正方體，是為了便于實(shí)驗(yàn)探究而進(jìn)行的模型化的處理；
（2）把鐵塊和塑料塊涂成相同的顏色，且不告訴學(xué)生它們是什么材料做成的，讓學(xué)生從區(qū)分物質(zhì)的原始狀態(tài)開(kāi)始探究，不會(huì)受學(xué)生對(duì)已知物質(zhì)特性原有認(rèn)識(shí)的干擾；
�。�3）學(xué)生在小學(xué)階段就接觸到比較體積的知識(shí)，之前剛剛學(xué)過(guò)質(zhì)量的概念．區(qū)分未知的物體時(shí)，學(xué)生首先會(huì)通過(guò)目測(cè)比較它們的大�。w積），接著會(huì)用手拿起來(lái)掂一掂比較它們的質(zhì)量，這樣比較切合學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)；
�。�4）通過(guò)觀察和體驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)物塊的質(zhì)量隨體積的增大而增大，體積相同的不同物塊質(zhì)量不同，學(xué)生立刻體會(huì)到：有必要弄清楚物體的質(zhì)量和體積究竟具有什么關(guān)系？自然而然地生成強(qiáng)烈的探究欲望，
二、留足自主探究的空間，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行真實(shí)驗(yàn)
學(xué)生通過(guò)上述創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情境，產(chǎn)生了要探究物體質(zhì)量與體積之間的關(guān)系的欲望．接下來(lái)許多教師會(huì)習(xí)慣性地安排學(xué)生按照課本設(shè)計(jì)好的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別用天平和刻度尺測(cè)量各個(gè)物體的質(zhì)量和體積，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中（見(jiàn)表1）。此時(shí)，學(xué)生雖然不是在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但是卻又被教材牽著鼻子走了，只是換了一個(gè)指令的發(fā)布者，學(xué)生還是沒(méi)能進(jìn)行自主的探究活動(dòng)，完成的還是一個(gè)假實(shí)驗(yàn)。
教師要善于為學(xué)生創(chuàng)設(shè)行為上的“空白”情境，留給學(xué)生足夠的空間、時(shí)間，使他們有主動(dòng)參與學(xué)習(xí)、研究的機(jī)會(huì)；同時(shí)，更要為他們創(chuàng)造思維上的“空白”隋境，讓他們能靜下心來(lái)進(jìn)行深邃的思考。在課堂上為學(xué)生“留白”，這已經(jīng)被大家認(rèn)同。要讓學(xué)生自主探究物體質(zhì)量與體積之間的關(guān)系，最重要的是讓學(xué)生經(jīng)過(guò)獨(dú)立的思考、學(xué)習(xí)小組的交流和科學(xué)的評(píng)估，引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案．
在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，筆者搜集了一些學(xué)生經(jīng)過(guò)碰撞產(chǎn)生的智慧火花：
�。�1）邊長(zhǎng)已經(jīng)知道，刻度尺可以不用了；
�。�2）這些物塊都被涂成了相同的顏色，為了便于辨認(rèn)，應(yīng)該用水彩筆標(biāo)上1、2、3、4、5、6的序號(hào)；
�。�3）測(cè)質(zhì)量時(shí)，可以把體積相同的兩個(gè)物塊放在一起對(duì)比測(cè)量；
�。�4）可以把等體積條件下，質(zhì)量較小的物塊按從小到大的順序標(biāo)上1、2、3號(hào)，質(zhì)量較大的物塊按從小到大的順序標(biāo)上4、5、6號(hào)：
�。�5）為了便于比較，應(yīng)該設(shè)計(jì)具有對(duì)比功能的數(shù)據(jù)表格（見(jiàn)表2）。
要知道正方體的體積，就要測(cè)出邊長(zhǎng)。邊長(zhǎng)已知，就不需要測(cè)量；用作標(biāo)記的方法辨認(rèn)涂成相同顏色的物體；運(yùn)用控制變量的思想進(jìn)行對(duì)比測(cè)量有依據(jù)地進(jìn)行排序……這里面凸現(xiàn)了知識(shí)的綜臺(tái)運(yùn)用、實(shí)驗(yàn)技巧的體現(xiàn)和科學(xué)思維方法的滲透，幾乎所有的實(shí)驗(yàn)過(guò)程都是學(xué)生自主完成的，真實(shí)有效。
教師沒(méi)有過(guò)多的言語(yǔ)，只是在學(xué)生設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格時(shí)，提醒學(xué)生要把所測(cè)的物理量和單位反映在表格中。教師所做的僅僅就是為學(xué)生提供了一個(gè)精心設(shè)計(jì)的利于探究的原始情境，然后留足自主探究的時(shí)間，讓學(xué)生帶著“要把這些物塊區(qū)分開(kāi)來(lái)”的問(wèn)題，去觀察和體驗(yàn)、認(rèn)真地思考、大膽地討論，這樣動(dòng)手做一做、動(dòng)腦想一想、動(dòng)口說(shuō)一說(shuō)，看似平凡的教學(xué)流程，卻迸發(fā)出諸多的智慧火花，有的完全超出了教師的預(yù)設(shè)。自然而然地生成，需要的是教師的大智慧。
三、利用有效的交流評(píng)估，促進(jìn)學(xué)生悟出真道理
教材中的表格（見(jiàn)表1）先人為主地陳述了“質(zhì)量／體積”這一欄目，只要求出質(zhì)量和體積的比值，進(jìn)行比較分析，“同種物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值相同，不同物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值不同”的道理不辯自明，多么簡(jiǎn)單，多么省事。學(xué)生除了知道了上述的結(jié)論，還能收獲什么？這樣的偽探究完全把學(xué)生當(dāng)做教師亦或教材的傀儡，只不過(guò)是借助學(xué)生的嘴說(shuō)出了他們想要表述的主張，怎能悟出真道理？
探究課堂應(yīng)該是靈動(dòng)的課堂，再好的預(yù)設(shè)也不可能涵蓋學(xué)生所有的表現(xiàn)，具體授課時(shí)要善于利用評(píng)估和交流，讓學(xué)生思維的火花相互碰撞，促進(jìn)發(fā)展.c4］物體的質(zhì)量與體積究竟是什么關(guān)系？需要學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，收集到的數(shù)據(jù)如下（隨機(jī)抽取，見(jiàn)表3）。
筆者把學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展示出來(lái)，讓他們進(jìn)行分析、交流和評(píng)估：
生：這些物塊可以分為兩類，編號(hào)1、2、3的為一類，編號(hào)4、5、6的為一類：每一類物體體積越大，質(zhì)量也越大。
生：這種表述不嚴(yán)密，經(jīng)過(guò)計(jì)算，我發(fā)現(xiàn)同一類物體質(zhì)量和體積的比值相同，兩類物體質(zhì)量和體積的比值不同。
師（把學(xué)生的做法補(bǔ)畫(huà)出來(lái)，見(jiàn)表4）：算出質(zhì)量和體積的比值，再進(jìn)行分析，你是怎么想到的？
生：學(xué)習(xí)勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)就是用的這種方法，得出的結(jié)論是做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體通過(guò)的路程和所用時(shí)間的比值相同：此處得到的結(jié)論應(yīng)該是同種物質(zhì)質(zhì)量和體積的比值相同，不同物質(zhì)質(zhì)量和體積的比值不同。
生：也可以像學(xué)習(xí)勻逮直線運(yùn)動(dòng)時(shí)一樣，用描點(diǎn)法作出圖象來(lái)分析數(shù)據(jù)，兩類不同的物質(zhì)要分別用虛線和實(shí)線表示。得出的結(jié)論是同種物質(zhì)質(zhì)量和體積成正比。（學(xué)生展示所畫(huà)圖象，見(jiàn)圖1）
師：剛才，大家想到用學(xué)習(xí)勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)分析數(shù)據(jù)的方法來(lái)分析物體質(zhì)量與體積的關(guān)系，并且得到了類似的結(jié)論。那你們能不能模仿給描述做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量“速度”下定義的方法，給描述物質(zhì)質(zhì)量與體積關(guān)系的物理量“密度”下一個(gè)定義呢？
生：做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體通過(guò)的路程和作用的時(shí)間成正比，速度就等于物體在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程：而同種物質(zhì)質(zhì)量與體積成正比，密度就等于單位體積某種物質(zhì)的質(zhì)量。
學(xué)生的分析是到位的，交流是真誠(chéng)的，評(píng)估是中肯的，收獲也是豐富的，這其中教師通過(guò)巧妙的穿針引線，及時(shí)滲透一些科學(xué)探究的方法，使學(xué)生不光透徹地理解了“密度”的概念，還掌握了更加重要的建立“密度”概念的方法。真道理是在學(xué)生經(jīng)歷真實(shí)的探究的過(guò)程中自然而然地生成的。
由此可見(jiàn)，要讓學(xué)生進(jìn)行真探究，并不需要教師具有“鬼斧神工”的高超技藝，只要放棄“唯分?jǐn)?shù)論英雄”的觀念，放手讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、感悟真理，自然而然生成的創(chuàng)造力是完全可以讓教者放心的。教是為了不教，但并不等于無(wú)教，學(xué)生掌握了科學(xué)探究的方法，但受制于認(rèn)知水平的局限，多數(shù)情況下還不能獨(dú)立地完成科學(xué)探究。教師千萬(wàn)不能放羊式地讓學(xué)生去亂打亂撞，到頭來(lái)只能以一盤散沙收?qǐng)�，在學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的過(guò)程中，教師一定要發(fā)揮好引導(dǎo)和保障作用，處理好教學(xué)過(guò)程中“收”與“放”的關(guān)系，這才是科學(xué)探究的本真追求。
參考文獻(xiàn)：
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