【摘要】文章通过综合实践活动——制作简易密度计，不仅培养了学生的动手操作能力，而且体现了密度计从无到有的产生过程，不断地在生产生活的需求中改进，不断地在改进中精细化。
【关键词】可视化教学；综合实践活动；简易密度计
一、研究背景
制作简易的密度计是苏科版初中物理教材2012年新增加的综合实践活动，体现了教学改革对学生动手实践操作能力的重视，但在实际教学过程中发现，学生不论在动手实践方面还是在知识产生方面都存在一定困难。因此，针对本节内容，笔者的教学策略是根据一些物理原理制作了一只“漂浮管”并在制作的过程中设置了一些问题，让学生应用物理知识不断地解决问题。将“漂浮管”不断地应用于生产生活，并在生产生活的需求中改进和优化，最终制成了测量液体密度的仪器——密度计，使学生不仅知道怎样做密度计，而且知道为什么制作。
二、教学过程
（一）创设情境，引入新课
教师组织学生观察鸡蛋在清水中的样子，发现是沉底的，不断向清水中加盐，发现鸡蛋会上浮，直到漂浮。教师再给出鸡蛋漂浮时的两张对比图片，让学生观察鸡蛋漂浮时盐少、盐多情况，询问学生有什么发现。学生发现：漂浮时 ρ盐越大，鸡蛋的V排越小。总结：对于同一物体来说，它漂浮时V排是由 ρ液决定的。由此联想：是否可以设计一个测量液体密度的工具？只要把它往液体中一放，就可以测量出液体的密度。设计目的：一节好课，不需要任何华丽的引入，教师还原了学生最原始的认知状态，从学生最容易理解的现象中获得灵感，从而产生设计灵感。这样简单的引入体现了知识逐渐由易入难、由浅入深推进的过程。
（二）自主研读，初步进行困惑交流
综合实践活动课的宗旨是培养学生的动手操作能力，仅在课堂内完成是远远不够的，所以笔者在假期前已经布置作业：参考课本第98页（选择铅笔、吸管、筷子等立杆及配重）制作简易密度计，收集制作过程中遇到的问题，将制作过程拍成简短的视频。教学目标明确以后的第一个问题就是在假期制作简易密度计过程当中遇到了哪些问题？听了三四位同学的回答以后，主要归结为两类：第一，吸管不能直立于水中；第二，密度计沉到底部浮不起来。这正好和预设的问题是一致的。大家共同探讨产生这两类问题的原因以及解决问题的办法。学生的回答非常精彩，针对第一点困惑，可能是因为配重加少了或者没密封住，导致漏水。针对第二点困惑，说明：F浮 （三）需求、探索、发现、改进 任务一：用吸管、小铅丸（配重）、石蜡、打火机（蜡油封底）制作一只竖直“漂浮管”，给出图片。要求：在沉底的情况下，进入水中的深度尽量深一些。友情提示：为保护桌面，请将蜡油滴在纸上，再用蜡油将吸管底端密封。每一个小组都能够成功把“漂浮管”竖直漂浮在水中，学生做成功以后很兴奋。1.需求：想在“漂浮管”上与水面齐平的位置处做标记，这样以后带着它就能检测我喝的无色透明液体是否是纯水。任务二：用红色记号笔在“漂浮管”上与水面齐平的位置处做标记，给出图片。2.探索：为了尽量准确标注记号线，你们小组具体打算怎么操作？在这里，学生有自己的标注办法。一位女生提到用一张纸条浸没在水里，然后看纸湿的位置。教师评价：“那个纸湿了以后，水会往上再漫一点。”有位女生提到可以用刻度尺测量纸条的全长，再测量纸条在水中的长度，然后相减得到纸条露在外面的长度。教师评论：“我就想在吸管和水面齐平的位置做一个记号线，而这种办法是不是有点麻烦了？”最后经过讨论，大家一致认为用刻度尺测出水面以上的长度最简单。教师提问：“大家标注的记号线是否准确呢？怎么检测？”学生：“放到别的水槽中，看看水面是否到标记处。”教师：“请大家把你们做的‘漂浮管’放到其他小组的水杯里互检一下，互检以后就确定‘漂浮管’的标准1.0的位置。”设计目的：为以后标注食盐水、酒精记号线做铺垫，使学生学会一种操作方法，并建立用物理测量仪器标定的思想，使学生产生一种认识，只要是水，液面就会到标记处，制作的“漂浮管”是可以鉴别物质种类的。教师：“将互检后的三只‘漂浮管’分别放到三杯无色透明液体中，你有什么发现？”（1）液面与红色记号线齐平的乙杯是水；（2） ρ甲>ρ水， ρ乙<ρ水。3.发现：可以用这种办法对小组刚刚制作的“漂浮管”标注刻度了。任务三：分别把“漂浮管”放到1.2g/cm3的食盐水和0.8g/cm3的酒精中，给你们小组的“漂浮管”标注刻度。友情提示：酒精会将记号线溶掉，请将划好的记号线绑一圈透明胶带，保护记号线不消失。观注：观察标注的刻度，你有什么发现？学生：不均匀，从上往下刻度变大，上疏下密。贴上标签，基本的密度计就做成了，就可以把它卖给三个工厂进行使用了：常州酒精厂——0.8g/cm3，娃哈哈纯净水厂——1.0g/cm3，武进食盐水厂——1.2g/cm3。图片呈现武进食盐水厂配置1.2g/cm3食盐水时的情景，此时需要加水还是加盐？直到液面与1.2齐平。4.改进：食盐水厂想要配制1.03g/cm3的医用生理盐水，怎样把1.03的刻度标上去？任务四：把1.03的刻度标在“漂浮管”上。小组讨论可行性方案。方案（一）用天平和量筒配置一杯1.03g/cm3的生理盐水，再把“漂浮管”放入生理盐水中，使其竖直漂浮，在液面齐平处标出刻度。方案（二）原理：漂浮条件和阿基米德原理。G=F浮1=ρ水SHg，G=F浮2=ρ液Shg即ρ水SHg=ρ液Shg，通过实验测出H，将1.03带入，计算出生理盐水密度对应的h，在吸管上标出相应的密度值。对比两个方案的优缺点，方案一麻烦但普遍使用，方案二简单但只适合水下部分是柱体。设计目的：通过互检，定标1.0的位置，到刻度线的标注，学生能从实际操作中看到标注刻度的不均匀，这种亲自体验和视觉效果远远胜过教师的受力分析和理论推导。通过产生新的需求——测量更多液体密度，探讨出对直柱体标注刻度的新方案。这样四个任务层层递进，环环相扣，体现了不断产生需求才能产生不断改进的设计思想，让学生体验和经历了密度计从无到有的产生过程，符合学生的认知规律。发现问题：不管用哪种方案都会出现两条刻度线间的距离太小，标注不精确，误差很大。 （四）揭示内在本质 思考：如何使自制密度计上两条刻度线间的距离大一些，以使测量结果更精确？体验一根重要的“线”——浸在水中的深度H。问题1：这根“线”谁影响了谁？从图上看出影响了h与Δh。问题2：谁影响了这根“线”？呈现两张图片：（1）“漂浮管”的粗细一样，一次轻，一次重；（2）“漂浮管”的轻重一样，一次粗，一次细。学生很容易发现：G增大些，S减小些，H会变大，Δh就会变大，从而确定影响刻度线间距的本质因素是G和S。回应了任务一中的要求：在沉底的情况下，进入水中的深度尽量深一些。设计目的：从现象入手，并借助“漂浮管”浸入水中的深度H作为中间桥梁，找到影响两条刻度线间距离的因素，避免了繁重数学理论推导，符合初中学生的认知规律，用图片呈现视觉效果，加深学生的印象。 三、结语 总之，“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”物理教学过程中不是缺少测量密度的仪器，而是缺少需要、探索、发现、改进的慧眼。密度计对初中生而言是个难点，很多学生无法获得直观感受，只能死记硬背结论。开展综合实践活动，不仅要重视学生的动手能力，而且应从理论上引导学生深入理解，抓住学生自主实践中遇到的困难和困惑，做到有的放矢，通过迁移，由浅入深，使学生建立“定标”这一物理思想。根据不同的需求改进“漂浮管”，体现了密度计从无到有的产生过程，使学生的物理科学素养得到空前激发，进而开启物理探索意愿的科学发明。 【参考文献】 ［1］韦叶平.指向思维发展的研学物理课堂的思考与构建探索——基于优课评比“功”课堂教学的观摩［J］.物理教师，2017（06）：14-18. ［2］何春生，郭玉英.基于学习进阶的课堂教学设计与实践——以“功”为例［J］.物理教师，2016（10）：23-26，31. ［3］刘霁华.物理学科有意义教学的实现途径［J］.物理之友，2014（08）：1-6. 作者：胡向华 单位：常州市武进区湖塘实验中学
