《信息深度加工优化“密度”教学》-理学论文，物理论文-论文范文参考-科学狗论文网

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信息深度加工优化“密度”教学

范文

冒美凤

摘要：学习过程是对信息进行加工的过程，我们的信息加工要立足于教材进一步深度挖掘概念的物理本质和内在逻辑，“密度”这个概念就是一个能够引导学生深度学习的例子，通过对信息的深度加工，学生能够深化对密度概念的本质和建立过程的理解。

关键词：信息加工；深度学习；密度

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）11-0025-3

促进学生的学习和发展是教育的目的之一，我们的物理教学不应该浮于教材表面，而应该对教材中的信息进行系统地分析和深度加工，对教材中“概念”构建的思路进行进一步的优化，促进学生在学习过程中有新的发现，并将新方法和新知识很自然地融入到原有的认知结构中，促进对物理概念的理解，彰显其物理本质与教学逻辑。本文以苏教版《物质的密度》一节的教学为例，就如何进行信息深度加工进行探讨。

1 苏科版教材中“密度”信息加工流程和困境

1.1 教材内容的信息加工流程

翻开苏科版初中物理教材《物质的密度》这一节，核心内容是“密度”的概念，从教材的内容看信息加工流程，思路较为清晰，有如下几个环节：

环节1：讨论交流——教材给出具体的情景“怎样区分表面被涂成相同颜色的铁块和塑料块？”学生从生活经验出发提出各种方法。

环节2：提出问题——提出与“密度”概念有关的另外两个物理量是否具有关联性的疑问“物体的质量与体积之间有什么关系？”

环节3：猜想假设——学生就环节2的问题进行猜想，从“同种物质的物体，体积越大，质量越大”的经验出发，猜想同种物质质量与体积的比值不变。

环节4：实验验证——学生分组实验探究，器材的选择上分几种情形：①质量不同的同一种物质的物体；②体积和质量各不相同的不同物质的物体。学生列表记录下测得的质量和体积，计算出质量与体积的比值。

环节5：总结结论——从环节4的实验结果出发，引导学生自主归纳总结出“某种物质的物体质量与体积的比值反映了这种物质特有的性质”的结论，生成定义新概念的需要：“我们就把单位体积的某种物质的质量定义为密度”。

环节6：知识应用——回到环节1，用“密度”这个概念来区分表面被涂成相同颜色的铁块和塑料块。

1.2 几点困境

教材中的材料和信息加工流程，看上去很具有逻辑性，一环套一环，但是笔者认为信息加工的深度还不够，导致教学上容易走向歧途和困境。

困境1：教材的导入情境设置意图在于让学生能够提出与教学内容相关联的探究问题——不同物质的物体质量与体积的关系。不过学生生活经验的起点并非如此，例如生活中可以敲击听声音，用“吸铁石”去吸，也可以刮开涂层来辨别等等，而这些方法一旦托出，则会与教材预设的信息加工环节渐行渐远。

为什么会这样？笔者认为，教材此处的安排出于对物理概念整体建构的考虑，是在“质量”的概念建立后，肢解概念将学生的引向“质量”和“体积”，最终找到“认识物质特性”的方法。不过在导入情境的信息输入上开放度过大，导致学生的思维难以聚敛，而且这个情境的设置，学生尚未拥有“鉴别物质”的科学方法，让接下来“密度”概念的建立显得更抽象、难懂。

困境2：教材在实验探究和数据记录上已经将信息加工好了，按部就班地实验，被教材牵着鼻子走，学生完全缺失了主动性，更不要说体验信息加工的过程。

困境3：“为什么把某种物质的物体质量与体积的比值定义为密度？”这个问题学生难以理解，归根到底在于学生对比值定义法的不理解，导致将物理上的比值法与数学上的除法（或比）相混淆，为什么呢？因为学生没有意识到选取“相同标准”在比值定义法中的重要性，自然也就无法触及概念的本质。

2 信息深度加工理论下的“密度”概念教学策略

2.1 深挖教材中的情境，帮助学生开启探究之门

对苏教版教材中的“怎样区分表面被涂成相同颜色的铁块和塑料块？”环节，进行深度加工，让情境更有层次感。

情境1：取颜色、形状均相同的木球和铅球，分别拿在左手和右手，要求学生区分哪个是木球，哪个是铅球。

对于这个情境，学生很自然地会想到用手掂一掂，“轻”的是木块，“重”的是铁块。值得注意的是这里的轻重指的是质量。学生通过这一信息的加工直接将区分物质与前面学习的“质量”相联系。

情境2：在学生有了“质量”区分物质的经验，此时邀请一个学生到讲台上来，同时给他戴上眼罩，让他右手托起一个塑料托盘，接着先放上一个质量比较大的塑料块，再换上质量比较小的铁块，要求该同学区分塑料和铁（没有涂颜色）。

情境2的处理，与该同学的手接触的是同一个塑料托盘，由于有了前一次的经验，会错误地认为“质量”大的是铁块，下面的同学都惊呆了，该同学摘掉眼罩也表示惊讶。矛盾中自然生成新的认识：“只凭质量大小是不能鉴别物质的。”

为什么呢？

几乎所有的学生都会观察并说出“体积大小不同”。在学生这一认知的基础上，笔者在黑板上画了一个1 kg的铁球示意图（如图1甲所示），邀请一个学生到黑板上来画一个8 kg的铁球示意图，学生从数学的角度思考并画出了如图1乙所示的示意图。

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甲乙

图1 示意图

暂且不说学生画的示意图是否准确，学生作图的过程实际上就是在找寻“质量与体积间的匹配关系的过程”，是学生选择“相同标准”的过程。那么，质量和体积之间有着怎样的“匹配关系”呢？有没有更精确一点的、可以量化的经验呢？笔者此时给学生演示了“堆硬币”的游戏，让学生从这个游戏的经验出发进行猜想和假设：“同种物质质量与体积的比值不变。”如此一来通过对教材中的导入情景的深度加工，很自然地完成了前文所述的三个教学环节。

学生的猜想有没有依据呢？如何验证呢？笔者认为不能直接按部就班地用教材，而应该和学生开启一个探究之旅。

2.2 学生自主探究规律

在前面，通过对教材情境的深挖，学生已经有了“同种物质质量与体积的比值不变。”的猜想，接下来的验证应该开放一些，让学生自己去选择信息并进行深度加工。

（1）自主讨论和设计实验

设计实验方案是进行科学探究中最为重要的一环，以学习小组为单位，学生相互讨论不断地使方案越来越科学、合理。围绕着几个问题反思，问题1：你为什么要这样设计？问题2：这样的方案找到的关系是否可靠？问题3：如何证明关系具有普适性？

通过自主讨论和设计实验的环节，让学生自己发现运用“比值法”的实验设计思想，在改进实验方案的过程中通过陈述自己的依据，促进思维的发展。

（2）思考实验中的问题

实验是一个探索未知或验证猜想之旅，所以在实验过程中难免会出现“意外”，其实本节课的验证性实验就很容易出现意外。例如，在实验过程中，有一组学生对体积不等的木块进行实验探究，结果得到了一组“不理想”的数据（如表1所示）。

表1 数据表

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而如果换上一组铜块来实验，则又是能够与“猜想”一致的，为什么用木块与猜想就不一致呢？当该组同学将问题抛出来以后，班级内部又有几组同学发现了相同的问题，这恰是值得深度加工的“信息”。

于是笔者让“成功”的小组与“失败”的小组进行交流，交流后发现，实验过程中天平有两种，一种是分度值是0.5 g，一种分度值是0.2 g，再回到有问题的数据，学生发现在质量较小的时候比较不准确，症因找到了——“实验的误差”。

这是一次诊断之旅，不仅仅最终验证了自己的猜想，还培养了学生尊重实验数据和实验事实的科学态度。

2.3 反思中促进概念的正确建立

有了前面的经验，定义“密度”变得顺理成章，但是我们教师不应该直接抛出概念，可以设置一个反思性问题让学生自己去揭秘。

问题：在其他条件一定的情况下，质量与体积的比值由什么决定？

通过问题的讨论让学生感受到质量与体积的比值可以揭示物质在统一比较标准下的本质属性，在此基础上用比值定义法建立“密度”的概念，接着再让学生将自己实验记录下来的2组数据（一组木块，一组铜块）在坐标纸上描点连图得到过原点的倾斜直线，“直观地看到正比例”，进一步深化学生对概念的理解。

参考文献：

[1]刘桂枝.分析教材，深度学习——《运动电荷在磁场中受到的力》教材分析与设计[J].物理教学探讨，2015，33（5）：24—27.

[2]毕爱芹.《物质的密度》教学设计[J].物理教学探讨，2007，25（1）：29—30.

（栏目编辑刘荣）

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