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项目化学习案例《影响浮力大小因素的实验探究》——张哲斐

日期：2020-06-11 责编：教科室

一、案例基本信息

案例名称	影响浮力大小因素的实验探究
案例涉及学科	学科或核心学科（物理）相关学科( )注：跨学科项目填写
涉及教材内容	探究浮力大小和什么因素有关
案例适用年级	八年级	实施总课时数	1
项目简介
概述说明案例的产生背景、主要内容、实施情况和效果等，不超过500字。中学生创新能力有很大一部分是创造性思维方面的培养，这种思维需要在实际操作中来感悟，实际操作主要集中在物理实验上。本案例的主要内容是以八年级物理下《浮力》中探究浮力大小与什么因素有关的为载体，通过探究性实验中评估、交流与合作来培养学生的创造性思维。案例实施主要分为两部分，一部分是课前准备阶段。课前已经布置给学生的学习任务是科学探究中的前三步，让学生提出问题、猜想、设计实验。第二部分是课堂中进行的实验，探究实验后，将所测量的数据和观察到的现象进行理论上的分析评估，认识其本质，判断其合理性，从而巩固和提高实验的收获。从认识论角度来看，将实验中得到的感性材料进行提炼、加工，最后学生之间进行交流使之上升到理论认识的高度，激发学生创造性思维。从效果上来看，之前由于学生准备充分，所以上课时学生可以很有针对性地进行主动探究，而且在探究过程中，学生会遇到很多之前没有想到的问题，但是通过小组合作就可以解决大部分问题，只有少数问题需要教师引导性解决；由于课堂时间主要集中在发现问题、解决问题、对结果进行评估、交流合作，所以学生整节课一直在思考，这对于培养他们的创造性思维很有效果。

二、项目化学习案例要素

l 项目简介

中学生创新能力有很大一部分是创新思维方面的培养，创新思维需要在实际操作中来感悟，实际操作主要集中在物理实验上。所以在实验中培养学生的创新思维能力和小组合作的情感态度价值观。

本项目适用人群是初中生，所涉及的学科是物理学科。

l 项目设计

近些年来，科技日益发达，我国虽然在某些领域走在世界的前列，但是国民的整体创新能力却是相对不足。

目前我们的课堂教学还是以应试教育为本，所以的讲课都是以考试成绩为主，讲课过于呆板。教师和学生考核以成绩为主，所以在教学方式上不敢有创新，只是一遍又一班地重复课本，学生在这种状态下只是机械地记忆，何谈创新？所以我们需要在如何培养学生创新方面下功夫，放手让学生多想多做，激发他们的创新思维。

现在教育正在不断地发生变革，物理教育也从最开始的知识导向到后来的能力导向以及现在的素养导向，而物理学科核心素养有这么几个方面：物理观念，科学思维，实验探究，科学态度与责任。

物理实验探究活动一般有7个主要环节，依次是：⑴提出问题，⑵猜想与假设，⑶制定计划与设计实验方案，⑷进行实验和收集数据，⑸分析论证，⑹评估，⑺交流与合作。

本项目从第六条和第七条着手来研究论证是否能够提升学生创新能力。

一、学习目标：（本项目学习以八年级的物理实验探究课为载体进行学习）

1.经历探究浮力大小跟哪些因素有关的实验过程，能够对实验过程和结果进行评估，并尝试改进实验方案。

2.通过交流组内的实验方案，能准确表达自己对本实验的观点，同时也能听取别人的意见，调整设计方案。

二、学习成果:学生对实验结果的评估、交流与合作的内容的表格的填写。通过之后分析他们的实验结果，判断学生在创新能力上的提升。

三、学习评价：

本项目有相应的评价机制,其中包含一下几个方面：

1、想象能力：以一定知识和经验为基础，通过直觉、形象思维或组合思维，不受已有结论、观点、框架和理论的限制，提出新设想、新创见的能力。想象力往往是发现问题和解决问题的突破口，

2、批判能力：在研究和创新方面，则质疑和批判是创新的起点，没有质疑和批判就只能跟在权威和定论后面亦步亦趋，不可能作出突破性贡献。科学技术史表明，重大创新成果通常都是在对权威理论进行质疑和批判的前提下做出的。

3、解决问题能力：针对问题选择和调动已有的经验、知识和方法，设计和实施解决问题的方案，对于难题，能够创造性地组合已有的方法乃至提出新方法来予以解决。

4、组织协调能力：能够和周围的同学一起制定计划，并合作完成。

物理实验创新能力	评价量化表			备注
物理实验创新能力	评估	交流	合作	备注
想象能力	×		×	每个能力满分为5分。根据评价维度打分，最高5分，最低0分。 ×不计分。
批判能力		×	×
解决问题能力			×
组织协调能力	×	×
综合评价：

四、驱动性问题与任务设计：

任务一：评估 探究浮力大小跟哪些因素有关实验

实验目的：探究浮力大小跟哪些因素有关

实验器材：大烧杯、小木块、小铝块、小铁块、细线、橡皮泥、浓盐水、酒精、弹簧测力计。

实验步骤：根据任务单表格的提示，完成实验探究，同时评估、交流与合作。

评估内容	实验探究过程中存在的问题	对实验结果是否认可，是否有批判的可能	是否可以改进
猜想一
猜想二

任务二：小组之间或者内部在合作探究的基础上进行交流，并完成下列表格

交流与合作	得到什么结论	如何得出结论	有什么体会
猜想一
猜想二

任务三：评价检测

1、小明游泳时发现，人在水中越往深处走就觉得所受的浮力越大．由此他猜想：“浮力的大小可能与物体浸入水中的深度有关或者与物体排开水的体积有关”，于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计、烧杯和水等器材进行了如图1所示的探究，并绘制了弹簧测力计对金属块的拉力和金属块所受浮力随浸入液体深度变化的图象，如图2所示．

（1）分析图象可知：描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况的图象是　　（选填“a”或“b”）；物体排开水的体积越大，物体所受的浮力就　　（选填“越大”或“越小”）．金属块浸没水中后所受浮力大小与金属块所处的深度　　（选填“有”或“无”）关．

（2）该金属块在空气中所受的重力为　　N，当金属块完全浸没水中后所受的浮力是　　N，

（3）在上述实验的基础上，请你再增加一个实验步骤，用来研究浮力大小与液体密度的关系：　．

任务四：作业

自己设计一个实验，探究大气压强大小与哪些因素有关，按科学探究的步骤完成。

l 项目实施

本项目具体实施流程是课前预习，发现问题，课堂教师引导学生解决问题，评价检测，课后总结与反思。

教师在整个过程中只是引导和解决部分问题；

学生以自主探究性学习为主，整个过程都是以小组合作的形式进行；

深入解决问题的过程就是我们这里的评估、交流与合作的过程。

评估的实质是对探究的反思过程，讨论科学探究中所存在的问题、获得的发现和改进建议等。评估有利于发展学生的批判性思维，教师要以多种形式引导学生养成对探究的过程和探究结果有评估的意识。可以通过问题的形式做如下评估：你的猜想与探究结果一致吗？实验过程中发现新问题了吗？此实验方案和探究工具有什么缺陷吗？你有更好的实验方案吗？等等。

交流与合作就是全班或同一组内围绕得到什么结论，如何得出结论，有什么体会等问题进行讨论与交流。探究实验是在小组合作的基础上完成的，教师要注意加强培养学生的合作意识。这个环节还要求学生能对探究过程做出简单报告。

工具运用和关键难点：项目运用的工具就是上课所用的实验仪器，以及展示过程中需要用到的同屏软件和班班通软件；难点的突破实际上就是让学生在自主探究过程中发现问题并解决问题的过程。

l 项目成果

项目成果就是在学习的过程，通过评估交流与合作来提升学生的创新思维能力，让学生不仅仅拘束在课本当中，而是应该让学生在学习过程中有所学，有所感，在学的过程中改变自己的思维方式，提升自己的想象力。项目的成果可以对初中八九年纪的学生公开共享。

外部评论者认为，本项目是针对物理学科进行的深度化探究性学习，在学习程中不仅仅教给了学生最基本的知识，同时还在某种程度上开阔了学生的眼界也提升了学生的思维和创新能力。这对于学生的物理科学素养有很大的提升。

l 项目评估与反思

本项目实施过程中得到了其他老师的大力支持，同时学生对于这种项目式学习非常感兴趣，当然了，本项目还需要注意一下几点：

一、要重视对学生实验过程的有序性指导。

进行有序指导，也就是教师在学生探究实验前和过程中，必须做到准备充分、目的明确、要求恰当、设计科学、组织严密，对实验的有关术语、观察方位（整体与局部，或先后、或主次、正确与错误）等，都要有意识地进行指导和强调，真正起到言传身教的作用，实现学生对实验技能的正迁移。

二、要重视对学生实验过程的规范性指导。

物理是一门以观察、实验为基础的科学，既然是科学，物理课就有其特有的严密性和科学性。尤其对于刚接触物理课的初中学生，为了从心理和方法两个方面奠定良好的基础，在学生探究实验中加强规范性指导尤为重要。

三、要求学生写出完整的实验报告。

探究实验后，必须将所测量的数据和观察到的现象进行理论上的分析总结，认识其本质，判断其合理性，从而巩固和提高实验的收获，这是十分重要的。从认识论角度来看，将实验中得到的感性材料进行提炼、加工，使之上升到理论认识的高度。这种把实验结果与已知的理论知识相对照，加以解释，是由感性认识向理性认识的过渡。所以教师必须引导学生在充分研究总结的基础上写出简要的实验报告，这是从感性认识到理性认识的提高过程和具体体现，也是科学探究过程中重要的收尾环节。