关键词：综合实践活动；自制密度计；证据；思辨
综合实践活动是苏科版初中物理教材的特色栏目之一，其设计初衷就是为了让学生在学习物理知识与规律之余，将所学知识应用到各色项目任务的开展以及项目产品的制作之中。在完成相应任务的过程中，体验科学探究的过程，养成科学探究的思维方式，为其学科素养的发展提供有力的支撑。“制作简易的密度计”是苏科版初中物理教材八年级下册压强与浮力单元的相关内容。学生学习了浮力的学科知识以后，安排综合实践活动，能够使学生在应用知识解决问题的过程中对浮力的知识有更加深刻的理解。下面笔者简要阐述本节课的设计流程及教学反思，尝试从证据收集、问题思辨的角度来实施课堂教学。
一、基于真实问题的真实情境
活动的开展必然须基于真实的生活情境。密度计的使用价值在于能够比较不同液体的密度，进行比较后就能够应用于生活、生产之中。因此，“盐水选种”就成了本堂课需要融入的生活情境。提出问题：“如何测量不同盐水的密度”？除了使用天平、量筒等常规方法之外，有没有一种可以更简单更直接的测量方法？
二、基于可视模型的原理分析
若直接问“密度计的测量原理”，对于学生来说一定比较抽象，因此，可设计如下活动：将同一个鸡蛋轻轻放入两杯不同的盐水中，使其漂浮（如图1）
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提出问题：“鸡蛋在不同的盐水处于哪种状态？两种盐水中鸡蛋受到的浮力变化吗？排开的盐水体积变化吗？”学生通过观察与对比，感受盐水密度ρ液与排开体积V排之间的关系，借用漂浮状态时所受浮力F浮与所受重力G物二力平衡，以此推理可利用物体的漂浮条件通过比较排开液体的体积V排间接比较不同液体的密度，若换一个规则形状的物体漂浮例如塑料吸管，则可以间接测量液体密度（如图2）。板书密度计原理（如图3）
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三、基于可操作设计的密度计的制作
解决课题1：如何让密度计竖直漂浮？
“如何让密度计竖直漂浮在水中？”这是学生从知识范畴走向操作范畴时遇到的第一个难题！从知识层面来看，学生不难想到塑料吸管可以漂浮在水中，通过增加配重可使塑料吸管竖直漂浮，不过操作层面来看，选择合适的配重并快速有效的密封并不是简单的事。课前笔者尝试了多种方法以期达到较好的效果，先尝试用橡皮泥封底后加配重，发现只用橡皮泥封底，塑料吸管底部容易进水；又尝试用蜡封后加配重，发现只用蜡封的话，加了配重后塑料吸管容易脱底；于是再尝试用学生手工课用的软泥做底再加蜡封的方法密封，为了方便学生课堂操作，教师事先将蜡用恒温杯垫加热后熔化，学生只需将封了软泥后的塑料吸管到蜡液中蘸一下，静置几秒等蜡凝固就可以了。
配重方面，笔者也做了很多尝试，选了各种小重物如细沙如细铁丝，考虑到既要方便塞入吸管又要效果明显，最终选用了网购的铁砂做配重，达成了制作密度计的初步效果。为了防止在操作过程中漏出铁砂，笔者为每一小组备了一小团棉花，封底成功加入配重能成功漂浮在水中时，用棉花将顶部封住，能防止漏出铁砂改变密度计的自重。
解决课题2：如何在密度计上标刻度
当密度计成功漂浮在水中时，学生初步尝到了成功的喜悦，可“刻度标在哪里？”是“如何让密度计竖直漂浮在水中？”后遇到的又一大难题。从知识层面看，根据密度计原理的推理过程不难发现吸管浸入水中深度H间接表达着水的密度
ρ水=1g/cm3，浸入未知液体中深度h间接表达着待测液体的密度ρ液，那么测量H并标记ρ水，根据h与H关系 标记ρ液就是刻度标记的关键了；操作层面看，通过观察与对比，学生发现用钢尺贴着水面竖直测量较准确，然后将密度计从水中取出，在对应测量长度H位置用铅笔做刻度线标记，并标上1g/cm3刻度值，以完成第一个刻度的标识；为了寻找刻度线之间的关系，笔者准备了除水以外的另两种液体——密度为0.8g/cm3的酒精与1.2g/cm3的浓盐水，设问：“0.8g/cm3与1.2g/cm3刻度标在哪里？”通过不同刻度线的标记来寻找刻度线之间的关系。在此环节，笔者尝试用不同方法教会学生寻找另两个刻度线：思维能力较强的学生，可利用分别代入酒精与盐水的密度，计算出相对应的h值大小，在吸管上测量h并用铅笔做刻度线标记，并对应标上0.8g/cm3与1.2g/cm3刻度线；操作能力较强的学生，则可直接将密度计放入酒精和盐水中使其竖直漂浮，用刻度尺测出对应浸入的深度h，取出密度计后量出h并用铅笔做刻度线标记，并对应标上0.8g/cm3与1.2g/cm3刻度线。
（将所测得的h值填入表格中对应位置，如下表所示）
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四、基于证据的密度计检验
完成三条刻度线的标记后，刻度线的标记并没有完成，设问：“0.9g/cm3标在哪里？”有学生回答：“标记在0.8与1刻度线的中间。”笔者追问：“如果在中点标记，前提是密度计的刻度线是均匀的。密度计的刻度线均匀吗？”引导学生观察三条刻度线之间的距离，判断刻度线之间是否均匀，反思是否可以将中点标记为0.9g/cm3，并用关系式，强化h与ρ液的反比例关系，引导学生重新计算并测量h，标记0.9g/cm3刻度线，并获得密度计刻度线之间上疏下密的特点。
刻度线是否标记准确是学生急于求证的，笔者在讲台上又准备了两大桶密度值为0.9g/cm3的植物油和密度值为1.1 g/cm3的盐水给学生检验。当学生再一次发现他们标的刻度线恰好与液面齐平时，他们忍不住发出了欢呼！
五、基于思辨的密度计改良
完成“整数格”刻度线的标记，探究的脚步并未停止。笔者选了三个不同的密度计投影，引导学生观察各个密度计刻度线之间有什么不同，并设问：“为了测量密度差异更小的液体，需要细化密度计的刻度，如何可以使密度计上两条刻度线之间的距离大一点？”观察细致的学生不难发现，细一点或配重大一点的密度计刻度线之间大，从而获得用细一点的吸管或增加配重可以使密度计上两条刻度线之间的距离大一点；而思维能力较强的学生则给出了另一种方案：因密度计重力不变，在不同的液体中皆漂浮，则根据F浮=G物，代入阿基米德原理可得ρ液gSh=G物，得，.png)
从而获得用细一点的吸管或增加配重可以使密度计上两条刻度线之间的距离大一点。不同密度计的刻度线对比如图4。.png)
六、结语
在制作密度计的活动中，不管是真实的体验还是抽象的思维，学生通过尝试都找到了密度计的改良方法，不仅获得了一个成功的作品，思维也得到进一步提升，这个过程实现了最真实有效的评价。
通过制作简易的密度计，不仅加深了学生对漂浮条件的认识，更让学生对浮沉条件知识的掌握程度从理论理解的层面上升到了灵活应用的层面上。学生在生活现象或活动体验中发现想要解决的真实的问题，设计方案并完成任务，主动动手探究，在操作探究中解决一个个阻碍并达成目标，通过不断尝试与改进，最后完成了属于自己的密度计。这种以真实的任务情境为载体的探究式学习，极大调动了学生的学习兴趣，激发了学生的思维并创新了学习方式。在探究过程中学生的各方面能力得到锻炼和提升，实现了学生核心素养的全面提高。
论文作者:惠凤珠
论文发表刊物:《教育学文摘》2020年3期
论文发表时间:2020/5/8