“停课不停学”网络直播课——巧用浮力“测”密度

张宇

天津市第一中学，天津， 300054

论文摘要：疫情时期，“停课不停学”的网络教学给教育教学工作带来了新的元素和新的挑战。物理是以实验为基础的学科，线下教学我们可以充分利用实验器材进行演示实验，学生们可以走进实验室进行分组实验，感受物理的研究思想和方法，从而提升物理的科学素养。而在网络教学中，教师虽然可以亲自利用实验器材录制实验视频，辅以教育平台现有的实验视频资源进行实验讲解，但是并不能实现双向互动，也不能直观地感受物理实验的魅力。面对这种困难，教师可以利用任务驱动，给学生们设置一些小实验，器材就来源于生活中的物品，给学生们更多空间和时间去应用物理规律和物理方法解决问题，从而达到学会、会学、用活、活用物理知识，从生活到物理，从物理到生活的目的。

关键词：网络直播；虚拟实验；密度测量；任务驱动；进阶挑战

一、引言：

对于初中的学生来说，物理实验很有趣，学生也愿意积极参与，但是如何设计好物理实验就有一定的难度了。在复习了密度及其测量和浮力知识的基础上，如何设计实验，就会有更多的方法。面对多种测量工具的选择和实验设计精准性的要求，会让学生觉得无从下手。尤其是当考查的实验题目不是教材上的分组实验，而是设计类型的实验时，需要学生将已学知识进行分类、选择正确的原理、适当的器材和优化的步骤来解决问题，这时学生会觉得没有头绪，产生畏难情绪。

本次课程研究以分组实验为依托，设计思路为线索，抓住物理实验设计的要点和原则，让学生在理论设计与实际操作中，感受不同设计方案和不同测量工具的优缺点，逐步培养科学严谨的实验设计思路以及规范熟练的实验实操能力。教师利用任务驱动，结合课程主题，提前给学生布置实验测量任务并录制视频，课上分享并引导学生总结测量物体密度的多种方法。

二、教学设计的亮点

1、利用no book 虚拟物理实验室，设计测量小石块密度的实验。课下学生边做边讲边录，课上分享，对于学生自主学习物理实验设计很有帮助。

2、适时地辅以手写板配合教学，让学生在更直观地理解和掌握知识，丰富线上教学的表现形式。

3、布置课前自主学习任务，课上对学生上传的任务反馈进行点评。在鼓励学生们勇于展示的同时，也能及时发现问题并进行点拨指导。

4、在直播课堂中，让学生们连麦讲解题思路，老师投屏帮助总结完善，既锻炼了学生的分析、表达能力，又了解了学生们的知识掌握情况，一举多得。

5、甄选出有代表性的学生实验，加以展示（如图1所示），并引导学生总结实验心得，梳理实验思路。

图1

6、充分挖掘平台中的辅助功能，让线上教学更加高效，教学模式更加丰富，第一时间了解学生的情况反馈，加强后续教学的针对性。

7、学生辩论交流也是一种很好的尝试。提出问题，限定范围，让学生们畅所欲言，并适时地进行追问，引导学生开展思维碰撞，突破知识难点。

三、教学过程

1、知识梳理

利用天平可以测量物体的质量，量筒可以测量物体的体积。根据测量密度的实验原理：ρ=m/v，可以测量物体的密度。如果只有一种测量工具，我们又该如何测量物体的密度呢？

利用弹簧测力计测量物体密度的思路：弹簧测力计可以直接测量物体的重力并计算出质量；对浸没水中的物体进行受力分析，列出力的平衡式，利用弹簧测力计两次示数之差计算出浮力的大小，就可以间接计算出物体的体积。可见，利用浮力的知识借助受力分析的方法可以测量物体的密度。利用量筒测量物体密度的思路：量筒可以直接测量出物体的体积，小玻璃瓶是空心的，可以漂浮在水面上，对其进行受力分析，列出力的平衡式，就可以间接计算出物体的质量，从而得出物体的密度。利用天平测量物体密度的思路：天平可以直接测量物体质量，将物体浸没水中进行受力分析，列出力的平衡式，结合浮力知识可以间接计算出物体的体积，从而得出物体密度。

2、方法应用

利用电子秤测量物体密度的思路：电子秤可以直接测量物体的质量，将物体浸没水中进行受力分析，结合浮力知识可以间接计算出物体的体积，从而得出物体密度。量筒可以直接测出物体的体积，利用浮力知识，对物体进行受力分析，列出平衡等式，浮力等于重力也等于排开液体重力，利用量筒测量出排开液体的体积，就可以间接计算出物体的质量，从而得出物体的密度。

3、进阶挑战

精确测量轻质泡沫塑料的密度，学生通过辩论选测量工具。天平升级为高精度电子天平，请同学讲实验方法。

4、科技与文化

除了生活中常见的物体外，还有很多物体的密度不容易测量。比如文物，有的质量大，有的体积大或外形不规则，还有的放入水中会对其造成二次伤害。在这种情况下，我们该如何测量呢？影片“十二生肖”中成龙佩带的手套具有3D扫描功能，利用3D打印技术根据扫描数据可以打印出1:1的仿真模型，从而可以间接测量出物体密度。科技改变生活，如今3D扫描和3D打印技术，已广泛应用于文物保护与研究。

5、课程小结

利用不同测量工具测量物体密度时，先考虑直接测量的物理量（测m，测V或测G算出m），再考虑结合浮力知识借助受力分析方法（画出受力分析图，列出力的平衡式）来间接计算的物理量（m或V）。

当设计要求提高，需要精确测量物体密度时，抓住物体特点，根据数据估算筛选出分度值合适的测量工具，再设计出合理的实验方法。

在网络平台聊天区学生留言或者申请开麦现场连线，让学生们成为课堂的“主播”，讲讲密度实验设计中的物理知识。教师可以留空，让学生课下总结本节课的思维导图。

四、教学反思

本次展示课从教情和学情出发，充分发挥线上教学的优势，展现多样化的教学方式，实现信息技术与物理教学融合，指导学生自主学习，提炼隔空传递的学习内容，虚拟实验和真实实验在网络课堂中互动交融，达到在教师引导下学生自主学习的目的。网络直播教学是疫情期间教学的主要方式，在线上的教学实践中，老师虽然“看”不到学生，却要努力“了解”学生，课堂上突出学生的“主体性”，能真正做到“以学生为本”让“线上学习”的实效性不断提高。教学中充分发挥网络的优势，提供多样化的学习方式，比如：在家中完成实验任务、在课前微课分享热身、在课上分组讨论互动、在课后延续项目学习等。本次课结合教师长期线下和短期线上教学的经验，探索更适合网络教学的模式和授课方法。

3