初中物理课程资源的开发与实践.ppt

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1、初中物理课程资源的开发与实践初中物理课程资源的开发与实践 洪 正 平 山东师范大学物理与电子科学学院山东师范大学物理与电子科学学院Tel：13645419992（济南）（济南）Email：hzp-.QQ：965298237 第一部分 物理规律教学的方略 v物理规律教学的方法策略 v物理事实、物理规律和物理理论v 物理规律教学和逻辑思维方法 一、物理规律教学的方法策略v教学方法是指教学手段和程序，也包括教学的组织形式。它侧重于实际操作。v教学策略是指对教学内容和教学目标的选择、教学活动的筹划。它侧重于对教学的设计、决策、控制和调整。v教学方法策略中包括:教学内容、教学目标、教学方法、教学手段、教

2、学程序、教学组织形式以及背景和环境等多种因素。这些教学因素之间存在着相互作用、相互依存和相互转化的密切关联。在教学中必须从整体上把握，全面地理解和灵活地运用教学方法策略。二、物理事实、物理规律和物理理论v物理事实是外部世界所存在的物理现象和物理过程。其本质属性是它所具有的客观实在性。它不依赖于人的主观意识，但能为意识所反映，也是科学认识的一种形式。v对中学物理课程，物理规律是物理学的研究成果。其本质是对物理现象或过程中存在的规律性的表征，它以特定的语言和符号描述了物理现象之间或研究对象的特性之间的关系。初中物理课程中，一些物理规律并没有以命题的形式表述出来，还仅仅处在物理事实的现象层面，只是定

3、性地说明了一些现象或相关物理量之间的关系。v物理理论是一个公理化系统。它是由语言和数学符号构成的形式化系统，是没有经验意义的抽象演算。一个理论包含的术语有观察术语、理论术语、数学术语和逻辑术语。理论通过模型、定律和规则与物理事实相联系，并赋予理论以经验意义。三、物理规律教学和逻辑思维方法 物理规律教学方法的研究涉及到物理知识与科学方法之间的关系。物理学研究方法是科学方法论的一个分支。它以实验方法为基础，数学方法为核心，逻辑思维方法贯彻始终。在物理规律教学过程中，从物理现象的观察、测量和描述开始，需要运用一定的方法和手段，展示物理现象、记录和描述物理量之间的关系，运用数学方法和逻辑推理，得出物理

4、规律，再应用物理规律解决实际问题。v1思维内容和思维形式 思维内容是指事物本身的具体内容，是关于“被研究对象能做什么”或“被描述成什么”；思维形式是事物的逻辑性质和关系的反映，是“这样做能导致什么”，是把物理知识内容组织起来的逻辑方法。v2物理规律教学中的逻辑方法的建构 物理规律教学研究要揭示逻辑方法是怎样使认识主体去理解和组织客体所提供的内容的，以及逻辑方法是如何在认识主体身上显现出来，直至达到预期的逻辑思维水平的。或者说，要研究学生是怎样通过物理规律的学习过程而了解物理学研究方法的。3物理规律教学中的逻辑推理 逻辑始于推理，逻辑是建立在物理意义的传递和物理意义的蕴含基础上的，它是内容之间的

5、意义蕴含。物理规律教学设计和教学方法策略的选择是逻辑分析为基础的，物理规律教学从最初的认识现象开始，就按照这种意义的逻辑展开。在教学活动中通过逻辑推理，把物理知识组织起来，直到以命题的形式表述物理规律。正是教学活动的推理性，使我们能够在一种意义逻辑的建构中，把物理现象和物理规律这两种不同的东西联系起来，建立物理规律。第二部分 物理规律教学概述v物理规律教学过程v物理规律教学中的科学探究v 基于教学案例的一种学习方式 一、物理规律的特征v客观性v真理性v普遍性v因果性v必然性 物理规律教学概述v客观性 物理规律是人们科学活动的结果，是科学家对现象的认识，并以语言的形式陈述出来。在这种意义上，物理

6、规律的客观性包括两个方面。第一个方面，物理规律所表征的那些物理现象和物理过程具有客观实在性，在这些自然现象的变化过程中存在着某种规则，它们是不以人们的意识为转移的。第二个方面是认识论上的客观性。它是对物理规律的文本表述的含义和语境的客观反映，它不同于客观实在意义上的实在性和外在性，从本质上来说它不能脱离人的主观性，不能脱离个人对物理规律的理解而存在。一般认为，这种客观性体现为主体间交流和传播的无歧义性，也体现在物理规律在进行某些变换时所表现出的不变性特征。v真理性 物理规律的真理性是指物理规律是否正确地反映了自然界的客观规律，即它们本身是否为“真”。科学的目的是追求真理，科学朝真理进步，现有的

7、知识是可错的，是发展的，它们日益接近真理，真理是符合事实的，物理规律的真理性必定要经过实践的检验，v普遍性 物理规律表征的是普遍的规则性，普遍性是人们对物理现象的经验概括，是由个别上升到一般。例如我们说“一个烧杯中盛有水，有一块冰浮在水面上”。这是对具体事实的描述，或者说是“个别事实”，当我们说“冰浮在水面上”，则描述的是“一般事实”，具有某种普遍性，这是对一类事实的概括描述，这些事实可能有：冰山浮在海面上，河面上漂流着浮冰等等。关于浮力的阿基米德定律则是对包括这些事实在内的普遍现象的概括和解释。v因果性 物理规律的普遍性属于可观察范围，而因果性则不是观察经验的概括，而是推理的结果。因果关系所

8、带来的新东西是把观察结果“归因”于研究对象，是由研究对象内部的机制或倾向所决定的，也就是说，在确定的条件下，研究对象将依照确定的形式发生变化或产生某种结果。因果关系是一种抽象推理，因果关系揭示现象的起源，展示它们的来龙去脉，从现象的外在性深入到它们的内在机制。进一步就要揭示这种因果关联的深层次的本质联系，这就要涉及到理论，或建构因果解释模型。v必然性 物理规律的必然性有两个方面的含义。一方面必然性是指物理规律表述的是客观事物联系和发展中必定要发生的趋势，这是由客观事物的本质决定的，是因果联系的进一步深化；另一方面，必然性不是从现实中直接抽取出来的，而是在认识过程中建构的。必然性存在于对整个系统

9、和认识过程的整合。当物理规律连同与其相关的事实被置于一个理论体系之中，理论通过模型对规律和事实做出解释，而规律又成为理论体系的构成部分时，就获得了必然性。二、物理规律教学中的科学探究v科学探究教学的兴起 v科学探究教学模式 v科学探究教学的兴起 科学探究教学源于美国20世纪50年代末的科学课程改革中所提出的“探究式学习”（Inquiry Learning）的教学方法。这种教学方法的实质是把杜威倡导的“问题教学法”与施瓦布于20世纪40年代开始在芝加哥大学开展的以科学探究为核心的科学课程改革与开发相结合的结果。“探究式学习”尊奉“学生的学习过程与科学家的研究过程在本质上是一致的”这一信条，把科学

10、课程教学作为一种探究过程，教学生用类似于科学家的研究方法处理信息，使学生在探究过程中体验知识产生的过程，获得对知识的准确理解和应用知识的能力，并了解科学的思想和科学的本质。到20世纪80年代以后，随着时代发展的需要，“探究”一词再一次成为各国课程与教学改革关注的焦点，以“科学探究”为主题的教学改革方案不断出现。v科学探究教学模式 教学论认为，教学模式是在教育思想和教育理论的指导下，深入研究教学过程揭示教学规律的基础上，寻求最佳教学程序和途径而建构起来的理想图景和教学实施方案。在我国，“教学模式”是20世纪80年代初才出现在教育研究文献中，最初只表达“程式”之意。从方法论角度看，科学探究教学模式

11、是类比和模型方法相结合的产物，可以把科学探究教学模式看作是一个类比模型。类比和模型方法的客观基础是事物（现象或过程）之间的相似性。科学探究教学把探究看作是人类本性的表现，学生和科学家所从事的科学活动和思维过程是相似的。从认识论上说，这种类比推理的结果具有创新性，使科学探究教学受到推崇，也给科学课程改革开辟了一条全新途径。三、物理规律教学过程v【阶段一】创设情境，认识物理现象v创设情境 “阶段一”的教学任务是通过实验认识典型的物理现象，对物理现象进行描述、分析和解读，分离有关变量，初步了解变量之间的关系，为建立物理规律做好准备。在物理规律教学中，情境有双重含义。其一，是指物理情境，包括自然情境和

12、实验情境。其二，是指教学情境，包括教学活动的组织形式，信息呈现和传播的方式、手段等。也就是创设一种教学环境，促进师生共同参与教学活动，在情境中完成教学任务。在情境中进行教学、解决问题，引发了一种观念的转变。v辨别现象的特征 在物理规律教学中，学习辨别物理现象或过程的特征，一方面要有目的、有计划的进行观察、实验，另一方面要使用语言或符号的形式描述这些特征。例如，“浮力”教学中，使用“浸入”、“浸没”、“排开”等特定术语描述浸在液体中物体的情况和特点；用气体的体积、压强和温度等参量描述气体的状态。在这个过程中，首先能顺利地操作实验装置，展示典型的物理现象。然后，学生自主地对现象的特征做出反应，通过

13、思维，利用情境所提供的信息对现象解读，分离出相关变量，进而使用语言、符号，还可以画出简图来描述现象，初步认识变量之间的关系。v提出问题 探究某个物理规律，就意味着这个规律向我们提出了一个问题，而把规律的表述看作是对这个问题的回答。对这个物理规律，首先是要理解这个问题是什么，于是就着手去提出问题，这样我们就被带进了探究的进程中，去寻求这个问题和对这个问题的回答。问题和情境联系在一起，学生处于一个问题情境中，获取情境提供的信息，运用已掌握的知识和技能去寻求问题的答案，产生新的知识。v【阶段二】建立物理规律，理解物理意义v物理规律的建立 物理规律分为不同的类型，反映了物理规律的多样性。物理规律教学研

14、究就要寻找建立物理规律的共同机制。物理课程标准中要求运用实验探究物理规律，这就是要求把物理规律的建立置于教学所创设的物理情境中，是把科学探究与物理实验整合在一起，通过实验操作获得有关信息，这些信息资料既是推理的依据，也是作出判断的证据，遵循“逻辑证据”的原则，经过逻辑推理，建立物理规律。在这一过程中，典型物理实验和逻辑推理起着重要的作用。v物理规律的表述 物理规律的表述通常有三种形式，即文字表述、数学表达式和图线（或表格）。表达的形式不同，但表达的内容和意义却是同一的。有时候同一个物理规律在不同的课程中或在不同的学习阶段可以有不同的表述和不同的教学要求。完整的表述物理规律，除了对物理现象的规则

15、性真实地描述，还意味着把现象和理论联系起来，进而展现它的物理意义和物理思想。用认识论的观点说，这是由客体提供的现象的规则性内容与主体提供的形式之间组合的产物，是主体以语言的形式对规则性的表述。v理解物理规律的意义 理解物理规律的意义是指使学生既理解物理规律的知识内容，又领悟蕴含的物理思想和科学方法。也就是包括知识、方法和价值观三个方面的教学目标。1在具体物理情况中理解物理规律。2重构建立物理规律的过程，在探究中理解物理规律。3领悟科学研究方法。v【阶段三】应用物理规律，促进深入理解 建立物理规律是在感性认识的基础上，运用科学方法，进行思维加工，从感性认识上升到理性认识，完成认识上的第一个飞跃。

16、应用物理规律是学习知识的目的，是运用所学的知识说明现象、分析和解决问题，是把知识变成实际行动的过程，从而完成第二个飞跃。这是学生在学习中从“懂了”到“会用”的飞跃，主要是教给学生如何运用所学知识进行分析、处理问题的思路和方法。理解物理规律、解释物理现象、解决物理问题是物理规律教学的重要内容和目标。理解、解释和应用这三个方面存在着紧密联系。理解是内在的心理过程、解释和应用是外在的行为表现。理解的过程是不断对物理规律进行解释，以及在新的问题中应用物理规律的过程，通过解释和应用促进对规律的理解。不是在理解之后再对问题进行解释和应用，而是从现实的情境出发，为了这种现实的情境而理解物理规律的意义，理解、

17、解释和应用是内在的统一。案例研究是一种实证研究，它用案例作为事实资料，把需要研究的问题和最终的研究结论连接起来。一项案例研究包括了确定问题、设计方案、收集资料、分析资料、得出结论和撰写报告等一系列步骤。教学性案例所展示的资料往往是经过精心处理的，以便有效地突出某一关键问题，提供在学习中研讨或辩论的框架。v物理课堂教学案例 课堂教学案例是指在课堂上实际发生的事件或情境，也就是指在课堂上实际发生的教学活动。通常所说的教学案例是对课堂上实际发生的事件和情境的描述。它是文字的或影像的“文本”，它描述了在课堂上发生的教学活动和教学事件的特性.教师对教学案例的学习和研究，与教师已有的经历、体验和经验相联系

18、，与教师从案例中引发的对现实教学情境的回忆和想象相联系，从阅读中获得教益，产生新的理解和解释，进而提高自己的教学能力。这是教学案例研究本身的特殊之处。四、基于教学案例的一种学习方式v教学案例的撰写 由于教学案例研究的特殊性，教学性案例的撰写与现实中研究性案例的撰写有许多不同。采用何种方式撰写教学案例取决于案例本身的特点、案例研究的需要和撰写者个人的意愿。所以教学案例的撰写没有固定的格式，也没有必要按某个固定的格式来描述教学过程。对话式 以教学过程中教师与学生对话的语言为主线，辅以教学活动的情境性背景，如实验操作。叙事式 以文字的或影像的方式具体地描述在教学中发生的事件和过程，包括对话、活动行为

19、、实验过程、教学效果以及各种生动的细节。概要式 这种方式注重事件的特征和教学过程的程序结构，只是在某些关键性事件或阶段对教学活动的细节进行较详细的描述。影像资料往往经过剪接和编辑，突出要阐明的要点。v教学案例的解析与评价物理教学事件 教学过程的时间序列性，使我们可以把教学活动分解为许多阶段，把完成一项具体教学任务的教学活动作为一个教学阶段，每个阶段有其开端和结尾，运用合适的教学方法，经历一定的时间，达到预期的教学效果，这就构成了一个教学事件。物理教学事件是教学过程的基本构成单元。运用这一技术方法研究教学的发生、进展和效果，可以使教学过程的描述和分析更加细致和确切，显示教学过程的动态特性。物理教

20、学事件的特性（1）任务特性;（2）程序特性;（3）技术特性;（4）时间特性 在教学案例研究中，可以用教学事件作为基本单元来撰写案例，并注意反映教学事件的特性；对已有的教学案例文本，可以将案例分解为一系列的教学事件，分析教学事件的特性，完成对案例的分析与评价。v教学案例的建构 在建构案例中学习，在学习中建构案例，把案例学习作为日常教学工作的一个组成部分。一个教学案例的建构包括：选定课题，教学设计，教学实施，评价调整和撰写案例等环节。这里所提供的这些教学案例，可以看作是教学案例的一部分，也可以把它们当作是教学案例模型。在今后的学习中可以不断增添新的内容。读者可以从中预测在教学中可能发生的事情，也可

21、以把现实发生的事情作为真实的反馈，也可以在教学中反复尝试某些教学方法策略。在此基础上写出自己亲历的教学案例，与他人进行反思性讨论，进而识别出在教学中所遇到的难题的原因所在，提出解决问题的方法策略。第三部分 物理规律教学典型案例v创设情境的教学方法策略与案例v课题引入及其案例v分离相关变量及其案例v建立物理规律的教学方法策略与案例v由典型物理实验概括物理规律v应用物理规律的教学方法策略与案例v运用物理规律解释物理现象创设情境的教学方法策略与案例 在物理规律教学中“创设情境”的根本含义，在于为教学提供了一个理解和应用规律的教学环境，是物理情境与教学情境的统一。在物理规律教学中创设的物理情境可分为自

22、然情境和实验情境。1、自然情境 自然情境是指来自于自然世界或生活世界的实在情境。自然情境往往不是单一的事件，它混杂着一些无关因素。从这类情境中提炼出与某个物理规律直接相关的物理量，并进行测量和控制，是一件不容易做到的事情。这就要教师在进行教学设计时考虑如何在教学实践中将自然情境转换为典型情境，即把事实或情境纯净化、典型化。考虑到学生学习的心理状态及取向，在教学中，新奇的自然情境主要是用于课题引入环节，以激发学生的兴趣，或者在应用阶段把它作为一个问题情境引发深入探究。2、实验情境 实验情境是指由教师或学生进行物理实验展现出来的典型物理现象或过程。这些现象或过程是可观察、可测量、可控制和可重复的，

23、实验情境与期待的结论连接在一起。情境是为物理规律的得出而创设的，因此情境只有与所要探究的物理规律相联系才有作用和价值，因此我们不应该把情境与结论隔离开来。实际上，典型物理实验是依据物理规律的内容和教学的需要而设计的；实验仪器所能测量的物理量是由规律中的有关变量所决定的；实验的条件和规范也与规律的使用条件有关。学生刚开始进入情境时，对这些并不十分明了，这就需要教师对探究物理规律进行指导。物理规律教学可以采用多种不同的组织形式，如教师的演示和讲解、学生边学边实验、师生之间或学生之间的交流与讨论等，并把多媒体信息技术手段与多种组织形式整合。不论何种教学组织形式，都需要把学生引入到课题内容所设定的主题

24、中，引导学生进入问题情境及其相关的事项之中。学生还要从情境中捕获问题的情境脉络，对当前情境中的信息作出反应，依据个人对信息的理解和采取行动的能力去寻求解决问题的途径。因为在探究物理规律的过程中，问题往往来源于规律本身，而不是来源于日常生活或猜想，问题的答案指向物理规律的意义以及现象与规律之间的联系，所以有时候教师应该适时向学生提出相关问题，以引导问题探究的进行。在这个过程中，应该给学生创设进行反思和交流的机会，以使他们思考所做的事情，纠正错误，获取经验。当师生之间达成某种共识，学生就能依据自己新的认识，自主地参与探究活动，达到预期的目标。因此，教师的指导应该是参与性的而不仅仅是指导性的。一、课

25、题引入及其案例 在课题引入环节所采用的方法是多种多样的，可以借助于实验或多媒体技术，展示一个新颖的、奇特的、引人入胜的物理情境，引起学生的求知欲和学习兴趣。学生从对情境的解读中可以发现问题，明确研究方向和教学目标；也可以从已有的知识出发或利用物理学史的相关资料引入课题。课题引入主要起到引起注意、激发动机、导入新课的作用，不能占用过多的教学时间。因此教师应该做到选材合理，讲究实效，适可而止。课题引入环节提出的问题往往是比较笼统的。现代多媒体及实验技术为课题引入提供了良好的技术保证。物体沉浮条件【案例说明】“物体沉浮条件”是在学习了“浮力”的内容后的一节课。教师演示不同质量，不同密度，不同体积的物

26、体，在液体上浮或下沉的现象。通过不同沉浮情况的比较，形成认知冲突，激起学生的求知欲，引入新课。通过对一些物理现象的比较来达到异中求同或同中求异的效果。【教学案例】教师课前准备方形玻璃水槽一个，相同体积的木块和铜块各1块，相同面积的锡箔纸2张。一、相同体积的物体浸没在液体中，观察沉浮现象。（教师拿起木块和铜块。）教师：我这儿有两块体积相同的木块和铜块，我把它们浸没在水中后，大家看有什么现象发生。（教师先拿起木块把它浸没在水中，松开手，再拿起铜块把它浸没在水中，松开手。）（学生认真观察）学生：木块在水中浮了上来，铜块沉了下去。教师：我们看到木块浸没在水中，松开手后，在水中上浮，最后漂浮在水面上。铜

27、块松开手后在水中下沉，最后停在了水槽底部。二、同种材料的物体，不同形状的物体，放在液体表面上，观察沉浮现象。教师：我这儿有一张锡箔纸，我把它做成船的形状，放在水面上，大家看有什么现象发生。（教师把锡箔纸做成船的形状，把它放在水面上）学生：锡箔纸做的小船漂浮在水面上。教师：好，同学们都看到了它漂浮在水面上，下面我们看看把它捏成一个球形，再放到水面上，会有什么现象发生。（教师拿出另一张相同大小的锡箔纸，把它捏成球形，放在水面上）学生：它沉到了水槽底部。教师：我们看到它在水中下沉，最后停在水槽底部。教师：从以上两个实验我们可以看到，相同体积不同材料的物体浸没在水中有的上浮，有的下沉，同样材料的物体做

28、成不同的形状，放在水面上有的漂浮，有的下沉。可见物体在水中究竟上浮还是下沉是有条件的，我们这节课就来研究物体的沉浮条件。二、分离相关变量及其案例二、分离相关变量及其案例 物理规律反映了物理现象或过程在一定条件下，发生、发展和变化的规律。在一定意义上，可以认为物理规律表征了某些物理概念之间的关系，或者说，物理规律是在一定条件下某些物理量之间的联系。分离相关变量就是在展现的物理情境中，分析物理现象，把与物理规律相关的变量（可控制的物理量）分离出来，以便进一步测量、推理，为建立物理规律作好准备，明确探究物理规律的方向、策略和方法。物理概念是客观事物的物理属性的抽象，人们用一定的词语或符号把它表述出来

29、。在中学物理课程中所说的物理概念可分为两类：第一类是具体概念。具体概念是指由观察所形成的概念，主要是对被观察对象的某些特征的归类，赋于它名称。在学习中，辨别物理现象的特征与概念的例证交织在一起。这些概念的含义和量值都与具体的物理现象相联系。例如，在凸透镜成像的教学中，理解凸透镜的焦距、物距、像距等概念是与凸透镜成像的特征一起进行的。第二类是抽象概念。抽象概念或理论概念并不是通过观察直接获得的，它们与物理理论相联系。用符号、命题等抽象形式来对概念下定义，并给予名称。它们远离了具体现象，往往不能直接观察和测量。例如功和动能这两个概念的定义就是来自于力学理论，是不能直接测量的，但通过动能定理，它们与

30、现实情境相联系。如果某个物理规律所涉及的物理量是具体的特征量，在创设情境中，可以把物理现象的特征分析和描述一起进行，学生在理解了概念含义的同时也分离了变量。如果某个物理规律所涉及的是理论概念之间的关系，通常是先定义概念，在理论分析与推演中明确概念之间的关系，再回到创设的物理情境中，通过测量来检验这些物理量之间的关系。分离变量的过程，不仅仅是猜想与假设，也不仅仅是来自于具体现象的形象思维或特征辨别，而是与物理规律密切相连的对典型物理现象的解读，它为建立物理规律提示了明确的探究方向。案例 阿基米德定律【案例说明】阿基米德定律是“浮力”这一章的核心内容，又是初中物理的重点内容。它是通过实验来研究浮力

31、规律，本部分案例的教学是从日常现象出发先对相关因素有一个感性认识，然后通过科学猜想分离变量，利用单因子实验验证猜想变量。【教学案例】一、问题提出 通过实验和日程生活的经验，我们发现物体浸没在液体之中要受到浮力的作用，这个浮力的大小与哪些因素有关呢？二、科学猜想 首先我们可以结合已有的感性知识进行分析猜想，这里我们应用因果关系进行猜想。既然浮力是液体对物体的作用力，那么浮力的大小就可能与物体及液体有关：可能与物体本身的构成（如密度 物）有关；可能与物体的体积（V物）有关；可能与液体的种类（密度 液）有关；可能与物体浸没到液体中的深度（h）有关，等等（与物体形状的关系比较复杂，我们暂不考虑）；三、

32、进行实验 在猜想的基础上，然后可以运用单因子实验法，来验证上述猜想是否正确，从而找出规律。设计单因子实验：实验对象：液体（水、煤油等）、物体（几种密度不同但体积相同的物体；几种密度相同但体积不同的物体）实验源：液体（液体对物体实施浮力）实验效果显示器：弹簧秤指针显示的示数1研究浮力F 与物体本身的密度 物的关系，此时固定V物、液、物等不变；把形状、体积都相同的铁块、铜块（其密度分别为 铁、铜）浸没到同种液体（如水）中，测定它们所受到的浮力，通过实验可以得结论：（1）物体浸没在液体中受到浮力与物体的密度无关，这样就排除了一个因素。2研究浮力 与物体浸没到液体中的深度（h）的关系，此时物、液、V物

33、固定 等不变；弹簧秤下挂铁块，将铁块浸没在水中，置铁块于不同的深度处，我们会发现弹簧秤的示数不变化，从而可以得到结论：（2）物体浸没在液体中的不同深度处所受到的浮力相同，浮力与物体浸没到液体中的深度（h）无关。这样又排除了一个因素。3研究浮力 F与物体体积 V的关系，此时固定V物、液、物等不变；弹簧秤下挂一铁块，体积为V，将铁块浸没在水中，测出它所受到的浮力；然后在弹簧秤下挂两个铁块，体积2V，将它们浸没在水中，测出它们受到的浮力。通过实验我们会得到结论：（3）浮力与物体的体积有关，体积越大，所受到的浮力越大（而且可以验证浮力与体积成比）。4研究浮力 F与液体密度液的关系，此时固定物、V物、h

34、等不变；在弹簧秤下挂一个铁块，将铁块浸没在水中或煤油中，分别测出它受到的浮力，通过实验我们可以得到结论：（4）同体积的物体浸没在不同密度的液体中，所受到的浮力不同，液体的密度越大，所受到的浮力越大。综合以上几个单因子实验，可以归纳出以下结论：物体浸没到液体中所受到的浮力与液体的密度有关，与所排开的体积（完全浸没时，恰好与物体体积相同）有关。如果要想进一步确定浮力与它们之间准确的关系，则仍然可以用单因子实验方法分别进行定量研究，并归纳得出阿基米德定律。建立物理规律的教学方法策略与案例 建立物理规律是一个过程，是把现象、规律和理论统一起来的过程，是把对相关现象的描述和分析以及从相关变量的测量中获得

35、的信息、数据，通过概括得到的一种关系，再结合相关的理论，把物理规律以普遍性陈述的形式表述出来，并阐明它的物理意义。从物理学发展历史来看，物理规律的建立过程包括发现与检验，不同的物理规律可能是经由不同的路径，以不同的方式而获得。而当一个理论建立起来以后，进入常规科学阶段，对于物理规律，科学家通常做如下三件事情：其一，确立有代表性的典型的实验事实，这样的典型实验现象充分展示了规律所表征的自然的规则性。其二，证明物理规律与自然现象之间的一致性程度。这就需要特殊的仪器和技术能对某些物理量进行精密测量，以确定规律的近似性和适用条件。其三，以合适的方式和语言阐述物理规律，并解决相关理论中某些残留的含糊性。

36、这样，物理规律以清晰的、规范的形式存在于科学文献或教科书中，它们是科学家的研究成果，是对物理学发展历史的见证。在中学阶段，由于学生程度、课程的设计和教学要求等诸多方面的原因，在教科书中，同一名称的物理规律在内容和形式上都有明显的调整：一些规律只对现象特征做简略说明，另一些规律只介绍了相关物理量之间的定性关系，这一点在初中阶段尤为明显。然而，它们仍然保留了物理规律的基本特征，不同于一般常识，我们可以把它们视为物理规律的一种特殊的表述形式，或者说，这些“准规律”的教学仍然适用我们对物理规律教学过程的阶段分析，只是它们更多地属于认识物理现象阶段，只初步涉及到某些物理量之间的关系。然而，这并不妨碍对物

37、理思想和科学方法的领悟，只是教学要求降低了一些而已。正如我国物理课程标准所指出的：在义务教育阶段，物理规律多是由观察和实验直接得出；在高中阶段，有些物理规律要经过推理得出。这是我们研究教学方法策略时必须关注的。建立物理规律的过程中要运用许多具体的科学方法，这些方法主要有归纳、演绎、分析、综合、理想化、数学方法和实验方法等，还有一些具体的方法手段。这些具体的科学方法在教学中表现为一种与现实情境相联系的实践形式。在教学中，一方面教师应该从物理学本身及科学方法论和认识论入手，对教学内容和教学方法重新做出审视和进行再认识，提高自己的逻辑思维能力，把科学方法与教学方法策略结合起来，另一方面，又要选择合适

38、的时机，以合适的方式把科学方法表述出来，以更好地进行科学方法教育。由典型物理实验概括物理规律 在关于物理规律教学的论述中，通常认为总结物理规律最常用的方法是由日常经验或实验结果进行直接归纳得出结论，或者是从对实验现象定性分析中认识现象的特征和分离出相关变量，再通过实验寻求严格的定量关系，进而总结物理规律。也就是说，把一些物理规律看作是一系列实验结果的抽象概括，是从具体事实到普遍规律的归纳。在课堂教学中，通常是由典型物理实验总结物理规律。最理想的情况是能够顺利地进行实验，得到较为准确的实验数据，数据处理的结果与规律所表达的关系十分吻合，从而构建起物理规律。纵观诸多物理规律教学案例，几乎看不到从实

39、验结果到物理规律表述这两个阶段连接中明显存在归纳推理的程序。然而却都认为物理规律的表述是从具体现象或实验结果中归纳概括而得到的，这是一个值得研究的问题。有一种看法是，归纳是一种外延概括，也就是把在局部时空中观察到现象的规律性推延到适合所有的情况，这种归纳的关键性程序在于对具体情境中现象规律性的精确研究。典型物理实验是有代表性的，在典型实验中发现的规律性也应该适用于其他所有情况。在课堂教学中，各小组的实验结论是相同的，因而规律是归纳出来的。另一种看法是，归纳发生在实验过程中，现象和规律在科学实验中一起建构生成。在每一个实验中对测量数据进行处理得到实验结论，这就是一种归纳。当人们对实验中的细节十分

40、明了，使所有变量得到控制，不同的人在不同的实验室完成同样的实验，并获得同样的结论时，就成为令人信服的公认的普遍性结论。从结果上看，似乎是对众多个别事实的归纳，但是它却是发生在科学实践中的漫长过程。案例 液体压强与什么因素有关【案例说明】本节是在学生建立了压强的概念，并研究了固体的压强之后，进一步探究液体压强的特点。研究液体的压强，课本中只提供了一个学生实验，运用压强计验证液体压强的特点，这当然很好，但是，由于初二学生对液体压强缺乏生活经验，更没有实际感受，对学生来说是很抽象的，因而学生在操作过程中，会感到茫然，在某种程度上就会限制学生思维的发展和主动性的发挥，为了进一步激发学生学好物理的兴趣，

41、提高学生对科学探索的积极性，培养学生的观察、操作、判断、分析、综合等方面的能力，可在学生做实验之前，再增加一组探究型的实验，以便让学生能更真切的感受到液体压强的存在，并初步观察、体会液体压强具有怎样的特点，为进一步深入探究特点做好铺垫。在研究液体压强与哪些因素有关时，教材是先从理论的角度进行了推导，再通过实验进行验证，突出了科学探究中的分析论证环节，但学生在感受到液体压强的存在后，自然会提出液体压强可能与哪些因素有关，进而提出猜想，设计实验进行验证，在学生通过实验对液体压强的特点有了进一步认识时，可以再另辟蹊径从理论的角度进行推导。这样不但更符合学生的认知规律，而且可以让学生体会到一个比较完整

42、的科学探究过程。同时本节课也是典型的利用控制变量法研究问题的典型课例，因此要把控制变量的这种方法贯穿始终，真正内化为学生的一种思想。【教学案例】一、介绍压强计及其使用方法。教师：刚才同学们都提出了自己的猜想，所得的结论也多是来自于大家的感觉，要想证明我们的结论正确应该进一步去验证，你们的观点如何？学生：我们缺少一种可以测量的工具。教师：你说得很对，现在给大家介绍一种可以测量液体压强的仪器。（展示压强计，并指示U型管两侧的液柱高度是相同的。）大家注意看：我用手在这个橡皮膜上按一下，这边U型的玻璃管中的液面还相平吗？（学生回答：有了高度差）并且用力越大，高度差越大（演示，让学生观察）。如果我把它放

43、到水里（演示），请问两侧的液柱怎样？（学生回答：也产生了高度差）在上面有一个旋钮（教师演示），可以帮助它转向各个方向，你能试着说说这个仪器，它有什么用吗？这一现象说明了什么？学生：这个仪器可以帮助我们测出压强的大小。可以把它放入液体中，液体中有压强的话，玻璃管中的液柱就会出现高度差，并且压强越大，高度差越大。教师：你怎么知道它可以测压强的？学生：因为当手按在橡皮膜上时，手的压力就产生了压强。玻璃管中就出现了高度差，当把它放入水中时，玻璃管中同样产生了高度差，说明橡皮膜上也受到了压强。教师：你说得太棒了，真聪明！所以咱们把它叫做压强计。一会儿同学们可以借助它帮你完成实验。二、提出猜想，设计实验，

44、深入探究教师：刚才我们猜想了这么多因素都可能影响液体压强的大小，因此我们在实验时，要特别注意（控制变量），从而得到每一个因素是如何影响液体的压强的。好，下面我们先来设计一下实验应该怎样做？应该控制什么，怎么控制？变化什么，怎么变化，前后四人一组，开始讨论。（学生讨论）谁先来说如何研究与深度的关系？学生：我们可以把压强计放入水中不同深度的地方，看U型管两边液面的高度差是否变化。高度差越大的地方，就说明压强越大。教师：你说得很好，但我问你，其它的这些变量，你们是否都控制了？怎样控制的？学生：只在水中做实验，所以液体密度是一样的，让橡皮膜始终朝下，并且是同一杯水，这些都是不变的。教师：如果能把这些再

45、说完整，那就更好了。哪个小组再来说说，怎样研究和液的关系?学生：我们用两个相同的容器，底面积相同，盛上等体积的水和盐水，然后把压强计分别放入水和盐水中，液面下，等深度的地方都让橡皮膜朝下，然后看U型管中，液面的高度差是否变化。教师：很好。你说得时候，就注意了刚才的问题。谁再来说说，如何研究与面积的关系？学生：我们可以用一大一小的瓶子，盛上等深度的水，把压强计放入液面下，等深度的地方，都朝下，测量压强的大小，进行比较。学生：那样体积就变了。教师：好。这位同学你有什么问题？学生：他这样做的话，液体的体积也变了，一大一小的两个瓶子，盛上等深度的水，这时候不但面积不一样，液体的体积也不一样，因此这里就

46、存在两上变量。教师：也就是说，变量没有完全得到控制，是吧？嗯，你听得真仔细。这么细微的地方，你都能注意到，你提的问题很有价值。那刚才这位同学怎么办呢？学生：那这样就在一大一小的容器中，盛入等体积的水，再测液面下等深度的压强。教师：这样行吧？能够及时修正自己的观点，这也是一种科学的态度。好，谁再来说说？如何研究和液体体积的关系？学生：我觉得，以我们组目前的器材，无法完成这个实验，因为我想需要找两个规格完全一样的瓶子，盛上不同体积的水，再用压强计测液面下等深度的压强，都朝下，我觉得这样就能保证只变化液体体积，而其它量不变了，但我们组的两个瓶子，虽然规格一样，但一个盛了水，一个盛了盐水，所以我感觉少

47、一个相同的容器，但我觉得如果能和其它小组合作，借他们盛水的瓶子，就能完成实验了。教师：我觉得你说得很好。既然有这样的想法，那我们为什么不加强小组间的合作呢？这也是我们所提倡得，这种方法好是好，就是学生：用一个瓶子就行。教师：来，这位同学你说说。学生：我说用一个瓶子就行。测完第一次后，从瓶子中倒出些水来，再测同一深度的压强，这样其它量都没变，不就只改变了液体的体积吗？教师：同学们说行吗？我觉得你太聪明了，能想出这么妙的方法，大家不防可以这样做。教师：我们还有一个变量方向没有说，但是我觉得说了这么多，对于如何研究压强与方向的关系，不用再说了吧！同学们在实验过程中，一定要把控制变量这种方法贯穿始终。

48、好，下面同学们开始做实验，看哪个小组做得最好，实验中注意记录好数据，最好画出表格，开始实验。（教学生实验，教师巡视指导）设计说明：有了前面实验的铺垫，学生有了感性认识，对液体的压强不再陌生，自然会结合刚才的实验和生活中的经验提出自己的猜想。学生猜想的同时，应让学生说明猜想的依据，并指出这样才是科学的猜想。这样可以保证探究始终保持在科学的轨道上，避免科学探究的盲目性。设计实验的过程，实际上也是强化控制变量法的过程，借学生出现的问题，进一步强化控制变量的思想，这样才能使学生把控制变量逐步变成一种方法学会运用，而不是当作一个概念把它记住。在这一环节往往也是学生思维最活跃、最具创新性的时候。在学生对如

49、何研究每一个因素，都有较具体的认识时，再引导学生动手实验，可以避免学生实验的盲目性。而且学生在前一个实验的基础上，已经形成了强烈的探究欲望，更应乘胜追击，继续把问题留给学生，把空间、时间留给学生，让学生自己去探索问题，这时，老师只扮演一个组织者、引导者、合作者的角色即可，真正实现了教师角色的转变。三、交流评估，分析论证，归纳结论教师：哪个小组先来给大家汇报一下你们的研究成果？学生：我们小组做了三个实验，研究了三个问题，分别是压强与液体深度、密度和方向的关系。（学生表述实验过程及数据）。我们得出的结论是：液体压强与液体的密度和深度有关，与方向有关。教师：我觉得这个小组的效率很高。在这么短的时间内

50、，研究了三个因素，但大家再注意观察一下，他们的实验，还有没有值得改进或注意的地方？学生：他们在记录数据时，没有体现出其它的变量是否控制了，比如液体的体积和面积等。教师：我觉得你提得这一点非常好，我们在记录实验数据时，同样不要忘了控制变量，在表格中要体现出你控制的变量是谁，变化的量是谁，研究的因素又是谁，这样才便于我们分析数据，得出结论，其它同学还有吗？学生：我觉得我们组在做实验时，虽然效率很高，研究了三个因素，但我们也忽视了一点，就是每一个问题只做了一组实验，这样得出的数据，可能就不太具有普遍性，误差可能较大，应每一实验多做几次，这样才能得出一个比较普遍的论。教师：非常高兴你能提出这样的问题，