以问题链为主线构建物理模型课堂

复习课是初中物理教学中的一个重要课型，也是物理教学中较难上的一种课型，这也是许多教师经常发出的感叹.它不像新授课那样“有趣、新鲜”，而是担负着系统整理、查漏补缺以及巩固发展的重任.特别是在初三一轮总复习过程中，学生对初二的知识掌握是模糊的，如果此刻仅用传统的教学模式，选择好例题后在例题的基础上，教师将问题进行变式，再让学生反复练习，评讲、再练习、再评讲的教学方式，虽然经过大量的训练，学生能够掌握某类问题的解决方法，却不能体会老师为什么要选择这些例题，学生会觉得复习课没意思.因此在复习课上，虽然教学容量较大，教师疲惫，学生乏味，教学效果不明显.

笔者在浮力复习课教学过程中做了一些尝试，以问题链为主线引导学生先通过现象分析构建知识网络框架，继而用鸡蛋的沉浮实验巧妙的设计将浮力的三种计算囊括其中，最后以具体实物“鸡蛋”的浮沉为建模基础，围绕浮沉现象逐层完成浮力概念内涵的回顾和浮力知识应用性的外延拓展.解决相似问题和各种经典问题，探讨了浮力的方向、大小、测量及浮沉条件的应用.整节课以简明的问题链串接各环节，以定性探讨体现学生的思维和目标达成度.

一、问题链1：现象分析学习任务：建构浮力相关知识

提问1：谁有妙招？（小实验）塑料瓶中有一个乒乓球，你有没有办法可以手不碰塑料瓶就可以拿到乒乓球？

学生回忆浮力的定义：一切浸在液体（气体）的物体都受到向上的托力叫浮力.

提问2：还记得学过哪些浮力的知识？

学生回忆浮力的方向、部分浮力大小的计算方法和物体浮沉条件……

1.浮力的方向

竖直向上 ，施力物体：液体（气体）.

2.浮力的大小

（1）称重法：F浮=G-F′一般适用于下沉的物体.

（2）阿基米德原理：F浮=G排=ρ液gV排适用于所有浸入液体或气体的物体

若这一部分学生无法回忆完整，等待第二问题链归纳总结.

3.浮沉条件

提问3：既然同学们已经知道这么多有关浮力的知识，你感觉到最困难的是什么？

自然过渡到下一环节――浮力大小的测量

评析在回忆的基础上，让学生主动构建，再对知识进行分类，然后用文字或图表表示出来，这就是一个简单的整理过程.教师在此基础上，可以组织学生对所整理的每个知识点进行回忆，达到巩固的目的.而其中关于浮力大小的测量方法，通过构建过程发现学生遗忘的知识，可以留待问题链2来展开本堂课的重点教学，这样也是一种较为有效的教学方式.整个过程要求学生不必翻阅教科书，可通过小组合作交流相互启发.然后把学到了什么，写在对应的知识点下面.对于整理的形式，教师不必作统一要求.可以是图表，也可以是知识网络等.

二、问题链2：设计实验学习任务：从探究鸡蛋在液体中所受浮力大小归纳所有计算浮力的方法

提问1：有几种方法求鸡蛋在水中所受浮力的大小？选择所需实验器材，设计实验方案. 提供器材：溢水杯、烧杯、量筒（天平）、液体（盐水可以让鸡蛋漂浮）、密度计等.

生1：阿基米德原理……溢水杯、烧杯、量筒（天平）、液体、密度计……

生2：称重法……弹簧测力计.

师： 请学生到前面来实际测量一下.提醒弹簧测力计的使用（细节――调零）

发现问题――鸡蛋无法沉入水中.

提问2：这种方法是否适用？

生1：不可行，因为无法浸入液体.

生2：可行的，因为此刻F拉=0 （边操作边讲解）

师： 状态分析法就是称重法的极端表现.F拉=0时，适用于哪些状态？

生： 漂浮和悬浮（补充板书）

提问3：所以我们该怎样选择合适的方法求浮力大小？

生：根据公式的特点归纳出下列方法：

（1）有弹簧测力计用称重法：F浮=G-F′一般适用下沉物体.

（2）若是特殊状态漂浮或悬浮用状态法：F浮=G物适用.

（3）已知V排大小等条件用阿基米德原理：F浮=G排=ρ液gV排.

师：选择合理的方法，解决浮力的大小问题.

评析看似简单的测量浮力实验，让学生落入陷阱，也是笔者设计的目的.多种测量工具以多媒体图片形式呈现出来.学生只需按照阿基米德原理找出所需的测量工具，可以容易解决问题.

但因为开始并未告诉学生液体是盐水，所以在学生的头脑中想当然地认为鸡蛋在液体中一定下沉，所以有学生选择了弹簧测力计想用称量法来进行实验，结果大大出乎意料，鸡蛋居然漂在液面上，弹簧测力计示数变为了零，让上台做实验的学生无从下手，问题随即产生――“这种方法是否适用？”从而顺利地引出了特殊状态法的计算.让学生更深刻地认识到在不同的状态下可用不同的测量方法来计算浮力.这种以简单的“知识模型”为基础，基于“知识表象”到“概念形成”最终到“知识网络”的完整建构过程.从学生学习的角度而言，问题链引起学生持续性的思维，载体设计保障了学生的探究性学习行为的有效展开.

三、问题链3：知识应用浮力测量的不同方法选择

（以类似题型引出知识点，建立鸡蛋模型解决相似问题，学生强化巩固知识点）

1.同一个鸡蛋，两种不同的液体

提问1：用什么方法比较？（提醒学生深入思考）

生：状态法 ，因为漂浮，所以F浮=G物，同一个鸡蛋，G物相同，所以浮力大小相同（图2）.

师：在学习知识的过程中，可以建立模型，用思维的力量将这只鸡蛋看成密度计.

是否可以模拟密度计在不同液体中所受浮力大小？

提问2：同一只密度计在不同液体中谁的浮力大？

生：一样大.因为F浮=G物.

提问3：哪种液体密度更大？

生：阿基米德原理：F浮=ρ液gV排，浮力相同，因为VAρB.

师：所以密度计的刻度是上小下大.

提问4：是否只有这样一种现实情境？可以不可以模拟轮船，从河里开到海里是上浮一些还是下沉一些？

轮船从大海开到河里或者从河里开到海里，浮力大小怎么变？

生：浮力不变.根据阿基米德原理：F浮=ρ液gV排，ρ液变大，V排变小，上浮一些.

2.两个不同的鸡蛋，同种液体

已知VA

生：阿基米德原理：F浮=ρ液gV排，ρ液相同，因为VA

提问5：生活中有没有这样的模型？

师：生汤圆沉在锅底，熟汤圆浮起来，为什么熟汤圆浮起来？

生：V排变大，浮力变大.

师：这样说严密吗？只要浮力稍微变大？

生：必须满足上浮条件F浮>G物.

3.两个不同的鸡蛋，同种液体

已知mA

生：根据状态分析，因为漂浮，F浮=G物，因为mA

提问6：生活中有没有这样的模型？

生：我们可以模拟万吨巨轮装卸货物时.

师：还可以体现潜水艇在水面上时.

生：通过改变自身的重力，实现上升或下降.

师：若在水下时，潜水艇应该是浮沉条件中上浮和下沉两种情况.

师：建立模型是很好的研究物理的方法，浮力知识千变万化，但万变不离其中，我们要选择合适的方法，同学们会学得更轻松.

评析物理模型就是在物理学中人们为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本质而对研究对象一种简化描述或模拟.物理模型是物理知识的载体，通过把实际问题理想化，可以忽略各种次要因素的干扰，直接深入到问题的本质，准确的认识问题的性质.使学生获得知识，更培养学生创造性思维.

本节课笔者以鸡蛋构建物理模型，学生看到鸡蛋在水中，思考如何比较鸡蛋的浮力大小.同时采用了问题链引领的方式来层层深入，使学生的学习过程带有主动性.通过分析得出正确结论后，进行建模假设，延伸到生活中的一些物理问题、观察到的现象及提供的有关信息进行研究，排除次要因素， 使学生将复杂的物理问题简单化、理性化；使抽象问题更直观具体.问题的设置还能起到检测和反馈的目的，解决问题之后又能及时总结得出一般方法，一系列的教学活动紧凑而且有效.

如轮船从河里开到海里就是同一个鸡蛋在不同液体中的具体生活体现.所以这节课的三种鸡蛋模型的建立，是对生产生活中出现的较为抽象的物理对象出现相关问题的简化体现，因为他们在变化过程中满足同样的物理规律.同时通过层层递进，知识迁移，一步步将浮力的大小和沉浮条件加以应用，体现了从生活走向物理.

正确使用物理模型对学生的理解分析能力，运用所学物理知识解决实际问题的能力提高起到了至关重要的作用，很多难题必将迎刃而解.有学者说过“平时教学是栽活一棵树，复习过程是育好一片林”.这句话，充分说明了复习课的重要性和必要性.而复习课设计的过程中，笔者认为如果能通过问题链有效的引导学生掌握物理模型的建构方法，将建立的物理模型贯穿于我们教学的始终，学生不再是“死做题”、做“死题”，而是通过自主思考学会了灵活变通，通过对模型问题的变式训练，充分体现了对学生学习能力的培养，创新精神的培养，长此以往，学生就会逐渐熟悉并掌握这种科学研究的思维方法，最终可以提高物理复习课教学的效率.若构建物理模型真正成为学生思考问题的方法和习惯，那么我们的初中物理教学才能真正做到“育好一片林”.