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摘 要：学生在初中物理学习过程中的素养提升不仅仅取决于课堂知识的掌握和训练，还在于知识与技能的灵活应用与实践。苏科版教材中设计的综合实践活动不仅可以很好地服务于学生知识与技能的巩固，还能促使学生灵活变通地提升学以致用的能力，更能促使学生综合素养的提升。
关键词：综合实践；素养；增长；液体密度计
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）7-0025-3
《压强与浮力》这一章节是苏科版教材中的一个重点和难点，对于初二学生而言，这是点睛之作。这章将初中物理的力学环节提升到较高的高度，一方面要求学生学会受力分析，另一方面要求学生学会结合受力分析解决更多的问题，比如物体的浮与沉、物体的密度等等。而这一章的提升点应该在本章的综合实践活动中，即制作简易的液体密度计。笔者利用课堂内外的活动，进行如下的安排。在学生的努力下，教师的引领下，努力让学生素养得到进一步的增长。
1 课外实践，巩固并提升
教师布置学生结合书本中的实验让学生利用吸管、石蜡、铁丝、水、盐水等材料来制作一个简易的液体密度计。虽然课本上简单介绍了液体密度计的制作，并配上简易的图片，但是在实际的制作过程中学生还是会遇到如下困难：（1）吸管长短无法确定；（2）配重多少无法确定；（3）标度位置很难确定。这三个困难对于第一次去制作密度计的学生而言，需要多次实验和分析，这对于学生而言是一个很大的挑战。对于第一、第二个困难，需要考查學生对前面所学知识的变通，即学生要想办法让学过的知识灵活变通到这个器材的制作之中，比如密度计要漂浮在水面上，而且要让密度计能测量其他不同密度的液体的话，密度计至少有三分之一露出水面，但是露出的部分又不能太多，如果大于二分之一以上的话，密度计就很难竖直漂浮在液面上。所以这里重心必须低一些，一般要低于整个密度计下面的三分之一的地方，此时我们就要结合这个需要慢慢地调整配重的多少。我们建议学生选取老式的镍铬合金的保险丝作为配重，它不仅密度大，而且硬度小，易于折断。而整个吸管长度如果在20 cm左右的话，要让它漂浮在水面上，学生做实验的容器水位必须在20 cm左右，家里普通的容器无法完成这个实验。在这个困惑的过程中，我们学生又要考虑改变密度计的长度。为此，如果选择一半长度的吸管可以顺利实现刚才的目标。除此以外，我们在解决第三个困难的时候，标度位置用水笔画的话，很难画出来，也很难画准，即使画的话，也有可能画得太粗，而直接影响实验测量的精确性，这些困难都需要学生在实践中不断思考和改进。
这些学生可以预设的问题，教师可以先提醒学生。因为只有提醒学生以后，让学生带着问题去研究的话，学习会更具有目的性和针对性，这样可以提高学生制作密度计的成功概率，也提升了学生的学习兴趣。而整个课外实践的过程，不仅让学生巩固了相应的学习内容，更让学生在实践中有新的发现。这些发现将学生的知识储备和技能素养融为一体，充分考查学生的综合能力水平，达到很好的训练、反馈、提升的效果。
2 课堂深入，思维并生长
学生一旦能制作出一个可以粗略测量液体密度的密度计以后，那么我们的课堂就是学生的了，其中有很多舞台可以留给学生去充分展示。笔者就在这节课中把舞台还给了学生，在教师的引导下，让每个学生利用自己的制作经历和成果，在课堂活动中得到更深一步的思考和研究，以此促使学生的进一步提升。
2.1 成果展示，原理揭秘
教师课前给学生准备两个完全一样的烧杯，分别装有水和浓盐水，让学生利用自己制作的密度计来鉴别一下哪一杯是水、哪一杯是浓盐水，并说说其中的原理。在实践的过程中，学生会发现密度计静止时，浸在水和浓盐水中的深度是不一样的。综合已学的知识和所做的现象来分析其中的道理。为了让学生对其中的原理有更加清晰的认识，教师可以开启问题的启迪模式。
问题1：密度计在水中和浓盐水中受到的浮力相等吗？
生：浮力是相等的。
问题2：为什么浮力都是相等的。
生：因为它们都是漂浮在液面上的，漂浮时密度计受到的浮力都等于它自身的重力。
问题3：那么浮力又等于什么？
问题4：对于利用圆柱体吸管制作成的密度计而言，表达式还可以进行深一步化简吗？
生：ρgsH=ρgsh，化简后可得ρH=ρh。
问题5：那么，谁能结合这个表达式再来说说刚才鉴定水和浓盐水的物理原理吗？
到此为止，学生在实践、思考、原理解读的过程中对密度计的原理也一目了然，并且由于学生参与的深入和问题的循序性，直接导致学生对密度计原理掌握的深入。而教师在设计的教学过程中也可以根据学生的实际水平，将问题再进行简化或细化，无论是简化还是细化，关键是让学生在这些问题的引导下真正达成思考方向的明确，思考价值的达成。
2.2 仪器成型，意外突破
原理的呈现并不是太难，而我们一旦完成原理的揭秘以后，我们还有引导学生去制作一个可以测量未知液体密度的密度计，用这个密度计去测量多种未知液体的密度。并在标注的过程中，我们就引导学生去帮密度计标注相应的密度值，而在标注的过程中发现，学生会发现刻度值是不均匀的，下面的数据大，密度值与密度值之间更紧更密一些。这些出乎意料的现象再次引发了学生的思考，在这个过程中，学生会自发地思考两个问题：（1）为什么刻度是不均匀的？（2）为什么会出现下面大、上面小的这种出乎意料的刻度特征？
面对两个问题，学生的思考是自发的，学生的研究也会随着自发性的行为而慢慢深入。一般学生通过思考和交流可以达成两种方法：
方法1：学生会发现ρH=ρh，发现h=ρH/ρ。此时，h和ρ成反比。结合图1，学生可以进一步取h为等值长度，可以找出相应ρ的值，对比这些值可以发现，h越大，ρ越小，而ρ越小，ρ的间隔就越大。 方法2：特殊值代入是学生在遇到困难时经常想到的一种方法，在这里，学生可以取固定的h值，然后结合已知的H值求出相应的ρ值，很快也可以发现和方法1同样的结论。
这种思维的自发深入无形之中让每个参与的学生经历了发现问题、分析问题、解决问题的过程，这种思维的性质是自发的，思维的形式是发散的，思维的效果是深刻的。這样的思维训练是真正提升学生“社会参与”这一核心素养的有效策略，真正开辟了学生通向智慧的大道。
自发的问题解决了，学生所制作的液体密度计也就成型了，这时是学生最为幸福的时刻。这种幸福也远大于学生习题训练所得到的幸福。拿着自己或和小组同伴一起完成的劳动成果，格外欣喜，这种欣喜让学生迫不及待地想要用自己的液体密度计来测量一下未知液体的密度，为后续活动的进一步开展和思维的深入奠定了基础，激发了学生思维和活动参与的又一兴奋点。
2.3 测量对比，器材优化
为了验证我们自己制作的密度计是否准确，我们进行两组对比测量，在比一比哪一种测量得更精确的过程中，并对测量差异进行进一步的分析和优化。
比如：两组学生用自己制作好的液体密度计去测量同一杯酒精的密度，而学生却发现测量的结果并不一样。学生会发现在测量的过程中两者测量的差异非常大，而且与我们平时已知的ρ=0.8×103 kg/m3相差太大。这时，误差分析成为学生自发的首要问题所在。学生经过交流、对比、再实验可以发现很多地方会导致误差的产生。
误差1：原先在标注h值时，我们给它标注的线较粗，这给后续的长度测量和估读带来很大的误差。
误差2：后续在标注h值所对应ρ的时候也存在很大的测量误差，而这个一点点的误差核算到ρ中，是非常惊人的，给学生一种差之毫厘谬以千里的感觉。一种“科学的严谨”自然而然地涌入学生的脑海。
误差3：密度计本身质量不大，而横截面积S也较大，此时h随着ρ的变化非常小，小得给测量、估读带来了很多的误差。
误差4：被测液体和液体密度计之间由于受表面张力的影响，在读数的时候并不是水平，而是有一定的凸液面，这种凸液面对读数再次产生很明显的干扰。
……
这种误差分析经历以后，学生也会基于这些误差而自发思考如何改进我们自己设计的密度计。比如，在保持密度计重力一定的情况下，选取更细一些的吸管制作密度计；再比如在标注记号的时候我们不用记号笔，改用细线系在吸管中，等等。此时，我们可以发现，学生在分析误差中所发现的误差原因远远大于任何一道习题所设计的答案，这种在实践、对比、再实践中的误差分析是真正的误差分析，是基于学生发现问题后的自发思维的深入，是学生思维能力的无形升华。学生在解决这个问题的过程中没有任何先例，也没有任何模型可以参考，完全考查学生基于自己已有的所有知识与技能背景下的自发思考和研究，从方法到实验，从现象到分析，学生的科学素养得到真正的考查和反馈，学生的思维也得到了真正的训练和提升。而且，学生的思维越深入，学生的情感世界也会被这种深入所感触，感触科学研究的严谨性，感受科学探究的艰巨性。
素质教育改革到现在，学校教育的价值观已经达到更高、更明朗的水准。我们的教育不再只是为了升学和考试，也不仅仅为了传递知识与技能，而是让学生在深入的、自发的学习行为中提升自己的综合素养。而在初中物理课堂中充分开展综合实践活动，正是迎合学生核心素养提升的有效策略之一。
参考文献：
[1]毛国永，谢学芳.情境·联想·探究·体验——浮力教学札记[J].物理教师，2006，27（12）：20-22.
[2]易其顺，蒋志年.物理学科中“浮力”实验教学的研究[J].教学与管理，2006（12）：101-102.
（栏目编辑 刘 荣）
关键词：综合实践；素养；增长；液体密度计
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）7-0025-3
《压强与浮力》这一章节是苏科版教材中的一个重点和难点，对于初二学生而言，这是点睛之作。这章将初中物理的力学环节提升到较高的高度，一方面要求学生学会受力分析，另一方面要求学生学会结合受力分析解决更多的问题，比如物体的浮与沉、物体的密度等等。而这一章的提升点应该在本章的综合实践活动中，即制作简易的液体密度计。笔者利用课堂内外的活动，进行如下的安排。在学生的努力下，教师的引领下，努力让学生素养得到进一步的增长。
1 课外实践，巩固并提升
教师布置学生结合书本中的实验让学生利用吸管、石蜡、铁丝、水、盐水等材料来制作一个简易的液体密度计。虽然课本上简单介绍了液体密度计的制作，并配上简易的图片，但是在实际的制作过程中学生还是会遇到如下困难：（1）吸管长短无法确定；（2）配重多少无法确定；（3）标度位置很难确定。这三个困难对于第一次去制作密度计的学生而言，需要多次实验和分析，这对于学生而言是一个很大的挑战。对于第一、第二个困难，需要考查學生对前面所学知识的变通，即学生要想办法让学过的知识灵活变通到这个器材的制作之中，比如密度计要漂浮在水面上，而且要让密度计能测量其他不同密度的液体的话，密度计至少有三分之一露出水面，但是露出的部分又不能太多，如果大于二分之一以上的话，密度计就很难竖直漂浮在液面上。所以这里重心必须低一些，一般要低于整个密度计下面的三分之一的地方，此时我们就要结合这个需要慢慢地调整配重的多少。我们建议学生选取老式的镍铬合金的保险丝作为配重，它不仅密度大，而且硬度小，易于折断。而整个吸管长度如果在20 cm左右的话，要让它漂浮在水面上，学生做实验的容器水位必须在20 cm左右，家里普通的容器无法完成这个实验。在这个困惑的过程中，我们学生又要考虑改变密度计的长度。为此，如果选择一半长度的吸管可以顺利实现刚才的目标。除此以外，我们在解决第三个困难的时候，标度位置用水笔画的话，很难画出来，也很难画准，即使画的话，也有可能画得太粗，而直接影响实验测量的精确性，这些困难都需要学生在实践中不断思考和改进。
这些学生可以预设的问题，教师可以先提醒学生。因为只有提醒学生以后，让学生带着问题去研究的话，学习会更具有目的性和针对性，这样可以提高学生制作密度计的成功概率，也提升了学生的学习兴趣。而整个课外实践的过程，不仅让学生巩固了相应的学习内容，更让学生在实践中有新的发现。这些发现将学生的知识储备和技能素养融为一体，充分考查学生的综合能力水平，达到很好的训练、反馈、提升的效果。
2 课堂深入，思维并生长
学生一旦能制作出一个可以粗略测量液体密度的密度计以后，那么我们的课堂就是学生的了，其中有很多舞台可以留给学生去充分展示。笔者就在这节课中把舞台还给了学生，在教师的引导下，让每个学生利用自己的制作经历和成果，在课堂活动中得到更深一步的思考和研究，以此促使学生的进一步提升。
2.1 成果展示，原理揭秘
教师课前给学生准备两个完全一样的烧杯，分别装有水和浓盐水，让学生利用自己制作的密度计来鉴别一下哪一杯是水、哪一杯是浓盐水，并说说其中的原理。在实践的过程中，学生会发现密度计静止时，浸在水和浓盐水中的深度是不一样的。综合已学的知识和所做的现象来分析其中的道理。为了让学生对其中的原理有更加清晰的认识，教师可以开启问题的启迪模式。
问题1：密度计在水中和浓盐水中受到的浮力相等吗？
生：浮力是相等的。
问题2：为什么浮力都是相等的。
生：因为它们都是漂浮在液面上的，漂浮时密度计受到的浮力都等于它自身的重力。
问题3：那么浮力又等于什么？
问题4：对于利用圆柱体吸管制作成的密度计而言，表达式还可以进行深一步化简吗？
生：ρgsH=ρgsh，化简后可得ρH=ρh。
问题5：那么，谁能结合这个表达式再来说说刚才鉴定水和浓盐水的物理原理吗？
到此为止，学生在实践、思考、原理解读的过程中对密度计的原理也一目了然，并且由于学生参与的深入和问题的循序性，直接导致学生对密度计原理掌握的深入。而教师在设计的教学过程中也可以根据学生的实际水平，将问题再进行简化或细化，无论是简化还是细化，关键是让学生在这些问题的引导下真正达成思考方向的明确，思考价值的达成。
2.2 仪器成型，意外突破
原理的呈现并不是太难，而我们一旦完成原理的揭秘以后，我们还有引导学生去制作一个可以测量未知液体密度的密度计，用这个密度计去测量多种未知液体的密度。并在标注的过程中，我们就引导学生去帮密度计标注相应的密度值，而在标注的过程中发现，学生会发现刻度值是不均匀的，下面的数据大，密度值与密度值之间更紧更密一些。这些出乎意料的现象再次引发了学生的思考，在这个过程中，学生会自发地思考两个问题：（1）为什么刻度是不均匀的？（2）为什么会出现下面大、上面小的这种出乎意料的刻度特征？
面对两个问题，学生的思考是自发的，学生的研究也会随着自发性的行为而慢慢深入。一般学生通过思考和交流可以达成两种方法：
方法1：学生会发现ρH=ρh，发现h=ρH/ρ。此时，h和ρ成反比。结合图1，学生可以进一步取h为等值长度，可以找出相应ρ的值，对比这些值可以发现，h越大，ρ越小，而ρ越小，ρ的间隔就越大。 方法2：特殊值代入是学生在遇到困难时经常想到的一种方法，在这里，学生可以取固定的h值，然后结合已知的H值求出相应的ρ值，很快也可以发现和方法1同样的结论。
这种思维的自发深入无形之中让每个参与的学生经历了发现问题、分析问题、解决问题的过程，这种思维的性质是自发的，思维的形式是发散的，思维的效果是深刻的。這样的思维训练是真正提升学生“社会参与”这一核心素养的有效策略，真正开辟了学生通向智慧的大道。
自发的问题解决了，学生所制作的液体密度计也就成型了，这时是学生最为幸福的时刻。这种幸福也远大于学生习题训练所得到的幸福。拿着自己或和小组同伴一起完成的劳动成果，格外欣喜，这种欣喜让学生迫不及待地想要用自己的液体密度计来测量一下未知液体的密度，为后续活动的进一步开展和思维的深入奠定了基础，激发了学生思维和活动参与的又一兴奋点。
2.3 测量对比，器材优化
为了验证我们自己制作的密度计是否准确，我们进行两组对比测量，在比一比哪一种测量得更精确的过程中，并对测量差异进行进一步的分析和优化。
比如：两组学生用自己制作好的液体密度计去测量同一杯酒精的密度，而学生却发现测量的结果并不一样。学生会发现在测量的过程中两者测量的差异非常大，而且与我们平时已知的ρ=0.8×103 kg/m3相差太大。这时，误差分析成为学生自发的首要问题所在。学生经过交流、对比、再实验可以发现很多地方会导致误差的产生。
误差1：原先在标注h值时，我们给它标注的线较粗，这给后续的长度测量和估读带来很大的误差。
误差2：后续在标注h值所对应ρ的时候也存在很大的测量误差，而这个一点点的误差核算到ρ中，是非常惊人的，给学生一种差之毫厘谬以千里的感觉。一种“科学的严谨”自然而然地涌入学生的脑海。
误差3：密度计本身质量不大，而横截面积S也较大，此时h随着ρ的变化非常小，小得给测量、估读带来了很多的误差。
误差4：被测液体和液体密度计之间由于受表面张力的影响，在读数的时候并不是水平，而是有一定的凸液面，这种凸液面对读数再次产生很明显的干扰。
……
这种误差分析经历以后，学生也会基于这些误差而自发思考如何改进我们自己设计的密度计。比如，在保持密度计重力一定的情况下，选取更细一些的吸管制作密度计；再比如在标注记号的时候我们不用记号笔，改用细线系在吸管中，等等。此时，我们可以发现，学生在分析误差中所发现的误差原因远远大于任何一道习题所设计的答案，这种在实践、对比、再实践中的误差分析是真正的误差分析，是基于学生发现问题后的自发思维的深入，是学生思维能力的无形升华。学生在解决这个问题的过程中没有任何先例，也没有任何模型可以参考，完全考查学生基于自己已有的所有知识与技能背景下的自发思考和研究，从方法到实验，从现象到分析，学生的科学素养得到真正的考查和反馈，学生的思维也得到了真正的训练和提升。而且，学生的思维越深入，学生的情感世界也会被这种深入所感触，感触科学研究的严谨性，感受科学探究的艰巨性。
素质教育改革到现在，学校教育的价值观已经达到更高、更明朗的水准。我们的教育不再只是为了升学和考试，也不仅仅为了传递知识与技能，而是让学生在深入的、自发的学习行为中提升自己的综合素养。而在初中物理课堂中充分开展综合实践活动，正是迎合学生核心素养提升的有效策略之一。
参考文献：
[1]毛国永，谢学芳.情境·联想·探究·体验——浮力教学札记[J].物理教师，2006，27（12）：20-22.
[2]易其顺，蒋志年.物理学科中“浮力”实验教学的研究[J].教学与管理，2006（12）：101-102.
（栏目编辑 刘 荣）