“TFU”视角下初中物理浮力教学分析与思考

    朱永明

    

    

    

    [摘要]“TFu”是由美国哈佛大学零项目组提出并开发的，全名为“Teaching for understanding mode”，是一种教学是为了深刻理解的教学模式。教师在教学中贯彻“TFu”教学模式的理念，注重培养学生在物理实验中的自主研究意识和实践探究能力，帮助学生建立有效的理解評价方式，减少学生学习物理不动手的现象。

    [关键词]TFu;初中物理;浮力教学

    [中图分类号]G633.7 [文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）05-0041-02

    TFU教学模式的应用，为教师的日常教学实践活动奠定了理论基础，提供了“思考源泉”。该模式可以依据实际教学内容和教学对象的基本情况，以加强学生对知识点的理解为意图，确定有效的教学方法，完善教学设计;帮助学生理解教学内容，强化对所学知识点的理解与记忆，真正做到有意义记忆，从而提高学生对物理的认知水平。

    笔者参照2011年版教育部制定的《义务教育物理课程标准》，按照“TFU”教学模式的要求进行了《浮力》的教学设计。利用“TUF”模式下小组合作开展教学，使学生之间的分工更清晰，目标更明确，组织更合理，评价标准更公开透明。由于学生关于浮力的生活经验、认识与相关知识可能存在偏差。例如有学生认为，实心物体会下沉，空心物体会漂浮;沉底的物体不受浮力;密度大的物体会下沉，密度小的物体会上升。当学生出现这些固定偏差时，就需要教师有针对性地设计理解活动，引导学生对浮力形成正确的理解。笔者对学生在浮力学习中出现的认知偏差问题进行针对性的梳理，并将这种教学模式渗透到教学设计中。

    一、体验浮力，初步建构核心概念

    对浮力的认知是本节课的起始，目前使用的物理教材中，大部分都是用图片导入的。例如船只可以停留在水面、死海海面人可以自由漂浮等。但一千个读者眼里有一千个哈姆雷特，每个人的人生经历各有不同，学生对浮力的认知一定是不完整的，绝大多数学生缺少对浮力的真实感受。若仅仅是出示图片，让学生认识浮力，简直是难上加难。笔者在课堂教学的导入环节引入探究实验，目的是让每一位学生都能亲身体验浮力的作用，这样一来，学生可以自主构建对浮力的初始印象。

    （实验准备：空易拉罐、装满水的水桶、盆，盆的作用是防止桶中水过多会溢出，对实验室的整洁度造成影响）

    师：水中的浮力，往往最容易感受到，若是将桌上的空易拉罐缓缓压入水中，你有什么发现？实验方法如图1所示。

    生：若要将易拉罐完全浸没在水中，需要花费很大的力气，感觉水中有一只无形的“手”，将易拉罐向上推，阻碍它浸没。

    师：若是这只无形的“手”真的存在，你能形容一下这只“手”对易拉罐的作用方式吗？

    生：像是托着易拉罐。

    （引导学生感受浮力，并找到水对易拉罐施加浮力的方式——托着）

    师：在我们的日常生活中，许多时候都能感受到浮力的存在，你能举个例子吗？

    生：平时想抱起160斤的同伴很费力，但在游泳池中，却变得轻而易举。

    在课堂导入阶段，利用生活中常见的易拉罐或矿泉水瓶进行实验，不仅能让学生感知浮力的存在，还能培养学生勤俭节约的优秀品质。这样简单的实验，不仅能有效消除学生对物理知识学习的畏难情绪，还能让他们深切感受物理与生活息息相关。

    二、自制浮力方向演示器。提升问题解决能力

    通过课程导入实验，学生能够很快知道浸在液体中的物体受到浮力，但是对浮力方向缺乏正确的认知。笔者引导学生通过实验，认识浮力的方向，提升学生解决问题的能力。

    （实验准备：乒乓球、细绳、铁块、剪去瓶口的瓶子）

    师：我们都知道力有三个要素，分别是大小、方向和作用点。浮力既然也是一种力，那它的三要素如何呢？

    师：浮力的方向究竟是怎样的呢？请同学们以小组为单位设计浮力演示器，探究浮力的方向。

    学生设计并自制浮力方向演示器，如图2、图3所示。

    通过简单的实验，当演示器水平摆放在桌面上时，学生通过观察，利用平衡力知识，知道浮力的方向是竖直向上的;当将演示器倾斜时，依旧可以得到，浮力的作用方向并没有随着演示器的倾斜而改变。从而引导学生理解浮力的方向永远竖直向上。在实验过程中，教师应提醒学生，多次改变演示器的角度，进行实验，防止实验结果的偶然性。

    在该实验过程中，学生以小组为单位展开实验，从演示器的设计、组装、实验结果的观察、记录等环节中明确小组各个成员的分工，发挥了每个成员的特长，充分展现了“TFu”教学模式下的小组合作的优越性。

    三、进行对比实验。巧妙测量浮力

    通过对比实验，化简学生对浮力这一抽象物理量的计算。先将物体悬挂于测力计下（如图4），学生获知此刻测量的是物体的重力。然后用手将物体竖直往上托，发现测力计示数变小，追问：“你能计算出该托力大小吗？”学生很快知道：F耗=G-F。最后将物体浸入水中（如图5），发现测力计示数也减小——示数为何减小？减小的数值是多少？学生可以利用对比实验轻易获得计算浮力的方法：F浮=G-F。

    在上述基础上，将物体不断浸入，直至浸没后再增加浸入深度，学生发现：浸没前测力计示数变小，浸没后不变，说明：浮力先增大后不变。这一操作，为后续探究浮力的影响因素打好伏笔。

    四、探究影响浮力大小的因素。渗透“研究方法”。提升教学实效

    在学习浮力之前，学生大多是基于生活经验去学习，所以笔者在设计“猜想”这一环节时，潜移默化地渗透科学研究方法。

    师：通过你对浮力的了解，你认为浮力的大小与哪些因素有关？

    生：（1）与物体的重力有关;（2）与物体的体积有关;（3）与物体的密度有关;（4）与浸入液体的深度有关;（5）与液体的密度有关。

    师：为了验证上述猜想，应采用什么样的研究方法呢？让学生针对上述猜想依次实验。探究“浮力的影响因素”是本节课的重点、难点。因此，应以让学生体会到利用控制变量法为前提，并在此基础上设计实验。（1）利用A、B、F、G四图;（2）利用B、C、D、E四图;（3）利用A、B、F、G四图;（4）利用B、G、H三图（该探究应让学生充分讨论，注意分浸没前与浸没后两种情况讨论，为最终获得浮力与V排有关做好铺垫）;（5）利用B、H、I三图。

    在整个实验过程中，鼓励每位学生积极参与，真正以实验团队的一分子发出自己该有的光芒。同时注重渗透科学研究方法。实验过程中，教师要积极引导学生猜想，利用“控制变量法”的理念细化设计实验方案，让学生总结归纳，切实提高学生的能力。

    总之，在物理教学中教师精心设计探究性问题，通过科学探究体验，发展学生的物理学科核心素养。教师需给学生提供多角度实验、交流的环境和机会，让学生更愿意参与课堂教学中的“理解”活动，激励学生，让学生在学习中想合作、善互动，这样可以减少或避免学生学习物理时产生两极分化的现象，为学好物理打下坚实的基础。