文化教学标杆课
物理人教版八年级第六章质量与密度
第二节 密度
山东省青岛第三十七中学 武文婷
各位专家、老师，晚上好！我是来自青岛37中的武文婷，在2014年在重庆参加文化教学大赛，开设标杆课《密度》。非常感谢谭老师、大会组委会和王㺸老师给我这个机会，将参赛心得与大家进行交流,无比荣幸。
通过前面徐海虹老师和孙明老师精彩的交流，相信大家对青岛的教学模式探究已经有了较多的了解，在此我就不再赘述。我今天分享的重点，是如何运用中国古代科学家的探究模式进行《密度》这节课的教学设计与实施。
一、首先，分享赛前思考。
密度是初中物理重要的概念之一，也是初中物理典型的概念建构课。《密度》这节课其实有很多老师上过，教学设计也是各有千秋，模式各异。但不管采用什么模式，模式都是为教学内容服务的，在教学环节的设计中必须关注学生对物理概念认识的深刻性，培养学生的科学素养和提升思维能力。这恰是青岛物理学科一直以来教学研究的焦点所在，并形成了鲜明的青岛特色。
说到青岛特色，肯定是“四层次五环节”教学模式体系，并融入青岛市开展的《中国古代科学家方法与物理探究建模》研究成果。让我们一起回顾一下模式。
为什么要融入古代科学家的探究模式与方法？这点孙明老师在上周的分享中也提出了自己的理解。大家在教学中应该能够发现，由于课业难度的不断深入，学生在课堂上越来越沉闷，不乐于回答问题，师生之间也少有激情的碰撞。没有学习的激情就没有兴趣，这将丧失了教育的本源！文化教学就是给我们打开另一扇窗，让我们寻找在课堂教学中调动学生的激情的另外一种方式。
心理学表明，民族的东西最容易引发激情。由于近代物理主要是由西方科学家建立推动的，学生学习起来缺乏民族归属感，难有激情。其实在中国古代有很多研究成果都远远领先于西方，但是不为学生了解。
于是，以王㺸老师和赵力老师为领队的青岛初中物理教研团队在集备文化教学课例设计时确定了方向：灵活运用书中180种探究模式，建构不同的探究学习过程，让学生亲身经历这些探究过程，与古代科学家进行时空穿越的心灵碰撞。
从挖掘中国博大精深的传统文化入手，不但能激发学生的学习激情，还能够让学生继承先哲智慧，提高物理思维能力，并能弘扬民族精神，激发学生创造激情，一举数得呀！
基于这个方向，在教学设计中，我力争做到将探究模式和研究方法渗透在各个环节中，达到“润物细无声”的效果，实现德育教育一体化教学。结合知识特点与探究过程，我将整个教学环节分为三个大的板块：
1. 探究同种物质质量与体积的关系；
2. 建构密度的概念；
3. 密度知识的应用。
在整个探究过程中分别应用了包括清代数学家梅文鼎、西汉医学家仓公淳于意、东汉数学家刘洪、东汉医学家华佗、唐代茶神陆羽等中国古代科学家的不同的研究方法。在教学中，重点放在实验探究和数据处理上，难点在于利用比值定义的方法建构出密度的概念。
在上周的分享中，有老师提出来，一节课讲这么多科学家和方法，学生能记住吗？其实重点真的也不是让孩子们记住名字，重点是让孩子们经历过程，了解、继承先哲智慧，激发兴趣和民族自豪感，换而言之，就是给学生在科学的世界中打开人文的那扇窗。而且我课前将这些科学家的简介、相关事迹、研究方法都印成了“谈古论今加油站”，作为背景文献资料提前发给学生。
二、分享教学过程：
（一）整，就是整体了解、认知。在这个环节，我采用三个问题设置悬念：一、两千多年前，科学家阿基米德遇到了一个难题，怎样不损坏皇冠就鉴别出皇冠是否是纯金的呢？二、人民英雄纪念碑的碑心石是产自我们青岛浮山的一整块花岗岩，怎样称出碑心石的质量呢？三、美猴王孙悟空的如意金箍棒是大禹治水时留下的定海神针，（播放视频），金箍棒原来的体积多大？
学生并不能立刻解决，这样带着疑问开始学习，有效激发学生的学习兴趣。
（二）分，就是分板块进行教学。 整个过程采用“小循环多反馈”模式。
教学策略的着重点：实验探究板块注重学生自主设计、自主探究；建构概念板块注重引导学生类比学习；知识运用板块注重学生掌握问题转换的方法。
【分1】探究同种物质质量与体积的关系：
其中运用的中国古代科学家探究模式分别有：提出问题时运用梅文鼎的“生活问题-科学问题”模式；设计实验时运用仓公的“设计报告-完成报告”模式；归纳分析得结论时运用刘洪的“异中求同-概念建构”模式。
课堂实录：师：咱们重庆是著名的山城，有各种各样的美景、美食、美女，还有赫赫有名的棒棒军。他们靠一根竹棒、两条绳索挑起了生活，值得我们尊重。如果给你一根竹棒，将两筐苹果从教室挑咱们会场，你会挑两大筐还是俩小筐？
生：挑俩小筐。
师：为什么的呢？
生：小筐的苹果少，更轻。
师：也就是说，同样是苹果，体积越小，质量就越小，体积越大，质量就越大，从挑苹果这样一个生活实际问题，你能否提出一个与质量有关的科学探究问题呢？
生：同种物质质量跟体积有什么关系。
设计意图：在这个过程中，由生活问题引导学生学生提出科学问题，这样既让学生感受了物理来自于生活，拉近了距离，提升了感情，又锻炼了学生从生活中发现问题，提出问题的科学探究能力。
然后引导学生进行猜想。
师：你认为同种物质的质量跟体积有什么关系？
学生：成正比。
师：既然大家一致认为同种物质质量跟体积成正比，那么由数学可知，当体积变原来N倍，那质量就变原来的？
生：N倍。
师：如果求出同种物质质量与体积的比值的话，这个比值是？
生：相同的。
师：（板书猜想）即同种物质m/V相同。
设计意图：让学生先猜出正比关系，然后落足到比值上，既锻炼了学生对数学知识的综合运用，又为后面数据处理从无序到有序、异中求同建构密度概念做好铺垫。
然后引导学生进行设计实验。
设计意图：给出的器材中，体积是已知的，只需要测量质量，探究过程的设计采用了填空的形式，这样减少了测量和设计步骤的时间，强化了要测量和要求的物理量，从而将重点移到数据处理上。
然后请各小组分工合作，根据设计的实验方案进行实验。师巡回指导实验，并请实验完成小组将实验数据输入电脑中Excel表格。引导学生分析数据，去掉其中错误的数据，然后利用 表格对数据进行自动计算处理，引导学生竖着比较同种物质质量与体积的比值，评估误差，取平均值作为最后的结果，从而得出：同种物质质量与体积的比值是相同的；再引导学生横着比不同物质的质量与体积的比值，又能得出：不同种物质质量与体积的比值一般不同。
师进一步引导：由此可看出，质量与体积的比值代表了物质的某种特性，我们把它叫做密度，从而引出密度的概念。
设计意图：利用Excel表格对数据进行处理，既直观又快捷，节约了课堂时间，并便于学生比较数据中的异同点，从而顺利得出结论。
【分2】：建构密度概念
其中运用的模式有：在建构概念：时运用了华佗的“类比-模仿”模式；在 绘制、分析m—V图象时运用了陆羽的：“结论—图样”模式。
课堂实录：师：到底什么是密度？它的定义式？大小？单位？让我们类比匀速直线运动中速度的概念，小组讨论，自主完成密度概念的建构。
学生小组合作自主完成概念建构。师巡回指导，批阅答案。
在实际上课中我发现在建构密度单位时错误率非常高，于是引导同学们回顾，质量的国际标准单位是：千克。体积的国际标准单位是立方米，从而得出密度的国际单位是千克每立方米，并讲解了标准单位与常用单位之间的换算。
设计意图：学生通过类比速度的定义、单位建构过程，通过小组合作，一起完成密度概念、单位的建构，有助于学生理解比值定义这种方法，从而进行知识与方法的迁移，避免了对概念的死记硬背。在教学中，教师要及时针对学生自主学习中遇到的困难进行帮助、解惑，体现出教师的主导作用。
然后引导学生绘制图象并分析图象。
课堂实录：师：对于实验结论，除了用公式表达外，还可以用图象来描述。以刚才测量的1组数据为例，我们做一下图像（电脑展示）。首先我们需要在坐标系中标好横坐标为体积V，单位立方厘米，纵坐标为质量m，单位克，分好分度值后，按照数学寻找点坐标的方法描出数据点，按照点分布的规律，用线连接起来，显然，这个图像是一条过原点的直线，这说明什么？
生：同种物质质量与体积成正比，
师：还意味着什么？
生：同种物质质量与体积的比值相同。
师：质量与体积的比值我们定义为密度。
生：也就是意味着同种物质密度相同。
师：老师在实验室测量时，已经将三种颜色物体m-V图象画了出来，（出示投影片）请大家一起观察一下。每一根都是过原点的直线，说明每种物质密度都相同，跟质量和体积无关，（三张投影片重叠起来），三条图线不重合，说明什么？
生：不同种物质密度一般不同。
师：我们刚才测出ρ银色＞ ρ白色＞ρ红色，如果只有图像，应该如何分析，就能比较出不同图线代表物质的密度大小？
生：看纵线，相同体积下，质量越大的密度越大。
师：由此再次证明，密度是物质的一种特性，可以用来鉴别物质。
设计意图：将结论转换为图象形式，既加深了学生对密度概念的理解，又能锻炼学生分析图象、理解图象意义的能力，体现了数学工具在物理中的应用。
再回扣刚才的实验提出问题：那刚才的银色、白色、红色物体到底是由什么物质组成的？就需要借助前人的测量成果——密度表了。师展示密度表，并请学生从表中搜集信息，完成思考题，并讲授水的密度的含义。
然后介绍：中国在3世纪成书的《孙子算经》中就对很多物质的密度进行了测定，（PPT展示）而且有些值与现代的数值相差不大。
至此，完成了实验探究与密度概念建构两个重点板块的教学任务，并对前面探究学习中运用的科学家的探究模式与方法进行小结。
古代科学家研究方法在教学中的应用是教学设计中最大的难点。 两个难点：
难点之一，在什么时候处理。一开始是在每个环节中介绍了科学家的方法，然后指导学生运用这个方法去解决实际的问题。试讲中发现，整节课的气由此变得不连贯，学生也很混乱，经过王㺸老师和赵力老师的指导，调整成了先运用完这些方法解决了实际问题的学习后再进行总结，这样更能让学生感受到方法的实用性和必要性。
难点之二，处理的形式如何能够直观、明了，易于学生理解和接受。一开始是大段文字进行介绍，后来反复删减压缩文字，力求言简意赅，但是仍然是对着念，感觉生硬。经过与王㺸老师和赵力老师的反复研究，改成去掉大段文字，换成了前面应用这个方法时的PPT截图、科学家成果图片加关键词。这样就增加了学生的熟悉感，增大了单张PPT的信息含量，且形式活泼、亲切。实践证明，课堂效果非常好。
小结科学家和研究方法：“小结-方法”模式。
课堂实录：师：在刚才的探究中，我们借鉴了很多中国古代科学家的成功经验。
在提出问题时，我们把“挑苹果问题”这个实际问题转换成了“探究同种物质质量与体积的关系”这个科学问题，是学习了清代科学家梅文鼎的方法。梅文鼎在有一年过元宵节时，发现两个小孩手里拎着形状奇特的灯笼，他认真观察，提出了半正多面体边长和体积的计算问题，这种由生活问题提出科学问题的方法称作转换法。
在实验检验的过程中，我们先设计实验报告，再完成实验报告的过程，是学习了西汉著名医学家仓公淳于意的方法。仓公最伟大的历史贡献是设计了病历，到现在医院还广泛使用，留下宝贵的第一手资料。这种设计报告-完成报告的方法称作实验法。
在得出结论时，我们分析数据的异同点，建构出“密度”概念的过程，是学习了东汉算圣刘洪的方法。他通过对不同数据分析，找到其中隐含的相同数据，建构出黄白道夹角这个天文概念，第一次提出了精确的月球运动理论。刘洪异中求同-概念建构的方法称为比较法。
在建构“密度”概念时我们类比了匀速直线运动中速度的概念，是学习了东汉神医华佗的方法。他类比五种动物，模仿设计出了“五禽戏”，流传至今。他这种类比-模仿的方法称为类比法。
最后，我们将实验结论画成图象，使结论更加直观，是学习了唐朝茶神陆羽的方法。他在《茶经》中将与茶相关的各项知识均以图样的方式在绢素上画出来，非常直观。把结论画出图样的方法称作等价变换法。
老师这时进行承上启下的总结：
可见，前人不仅给我们留下了宝贵的知识财富，也留下了很多行之有效的研究方法，指导我们去解决各种实际问题。今天我们学习了密度知识，就可以解决最初老师带来的三个问题了。
设计意图：授之以鱼不如授之以渔。作为物理课堂教学，不仅仅是将前人的研究成果教给学生，更重要的是让学生经历前人任的研究过程，从中领悟研究问题的方法，磨炼科学探究的意志，培养正确的世界观。在这个小结中，让学生感受了自己在不知不觉中沿着前人的脚步，运用了前人的方法，自己得出了与前人一样的结论，既提升了学生的能力，又激发了学生探究的激情，并培养了学生民族自豪感。
【分3】：密度知识的运用
在这个环节中主要运用了“问题-转换”模式。
课堂实录：
师：（出示PPT）你能帮阿基米德解决吗？请各小组讨论一下。
生小组讨论交流。
生：把等质量的金子和皇冠都浸没在水里，看溢出的水是不是一样多。如果皇冠溢出的水的多，就掺了白银。
师：非常好，阿基米德就是这么做的。在解决皇冠问题的过程中，我们把不能直接测量的密度问题转换成了等质量的黄金和皇冠排开水的体积比较问题，是采用了问题——转换的方法。这对我们解决不能直接解决的实际问题有指导意义。
师：早在公元前400成书的《考工记》中也详细记载了利用密度鉴别物质纯度的方法，与阿基米德的方法一致，但是早了200多年。
师：我们再来看看碑心石的质量该怎么测？请同学们独立思考。
生：利用体积公式求出体积，再利用变形式m=ρV求出质量。
师：非常好，（PPT展示计算过程），计算过程中可以不带单位，最后的结果单位要打括号。
师：通过解决问题，我们可以看到，密度知识除了可以鉴别物质外，还可以间接的测量质量或者是体积。
设计意图：通过解决课堂开始之初设置的问题，既加深了学生对密度知识的理解，又锻炼了学生学以致用的能力，并通过了解《考工记》的记载，了解我国古代科学家的伟大成就。
（三）【合】本节课小结：通过小结，让学生建构起知识体系。
课堂实录：师：让我们回顾一下，今天学习了关于密度的哪些知识？学生共同完成建构。
（四）【补】查缺补漏：补充介绍这节课中运用的实验探究的整体模式，让学生感受中西贯通。
课堂实录：师：我们在学习密度知识的过程中，运用了五位中国古代科学家的研究方法完成了整个探究，从整体上看，我们先提出问题，搜集的实验数据是无序的，通过数学方法，达到有序，从而找到规律。这是德国科学家哈肯的无序—有序的研究方法。
哈肯是协同学的创始人。我们在实验探究中应用协同学，开展小组合作，可以使探究过程更加高效和准确。再比如我们在拔河中，一声令下，大家一起向一个方向用力，让力量从无序到有序。
（五）【测】布置课下自测并布置作业
老师再进行最后的总结：
通过今天的学习，我们领略了古今中外多位科学家的研究方法，可见，大家在学习中要做到知识与方法并重，才能实现能力与成绩共涨！在学习过程中借鉴古代科学家的成功方法，可以让我们事半功倍！
至此完成了本节课的教学过程。
三、赛后反思
1、要虚心学习他人的成功经验。在备课过程中得到了王平老师、赵力老师的悉心指导，学习了徐海虹老师、孔凡玲老师、田荣老师、赵霞老师的成功课例，得到了初中物理学科很多老师的帮助和指导，在此一并表示深深的谢意！
当我们站在巨人的肩膀上时，我们思想的高度和广度与原来相比，一定有巨大的提升。
2、每个教学环节的设计要充分体现新课程的理念，尊重学生的主体地位，学生能自主完成的，教师坚决放手；学生不能自主完成的，教师的主导地位要发挥。在这个过程中，切忌教师的包办。
每朵花都有它自己的开放时间，我们要学会耐心等待。课堂预设要留好等待的时间，所以要大胆取舍教学内容，做到重点突出。
3、预设与生成总是会有差异的，在备课过程中尽可能全面的考虑到各种情况，在上课过程中要发扬教学机智，让课堂灵动而有趣。
精彩往往在意料之外。平日做好教学机智的积累，最终我们就会成长为富有个人魅力的专家型教师。
谢谢大家的聆听与指导，大家的宝贵意见是我前进的动力！
题外话：这节课由于上课时间比较早，很多青岛市的最新研究成果没有明显的体现，比如用心理学效应进行物理建模，以及本次大会比赛中青岛选手采用的用鲁迅三兄弟和绍兴古今科学家的方法去指导学生学物理，但是在教学中其实也潜移默化的体现了一些方法，例如，在提出探究课题的过程中，从身边实际生活入手提出问题，然后将其变成一个科学问题去进行研究，最后再考虑该问题在实际中的应用，是采用了周建人的“生活—科学—应用”的方法；在学习“物质的质量与体积关系”时，我们通过比较发现，同种物质质量与体积比值相同，不同物质该比值不同。由此，进一步找到了物质内在的物理量——密度，是采用了鲁迅先生的“比较—鉴别”的方法，等等。
教无定法，贵在得法。
最后祝愿文化教学大赛越办越好，引领教学改革，占据教学改革的制高点！
