密度教学设计知网论文

在教学中将重要概念蕴含于情境中，既可激发学生的学习动机，又可引领学生在解决实际问题的过程中获得概念，得到核心素养的提升，还可通过新情境的创设考查学生的核心素养。正因为其诸多好处，所以教师在进行教学设计时越来越看重教学情境的设计，可是要为一个重要概念或一节课选择贴切的教学情境不是一件容易的事，常会面临无素材可选的困境。为解决这一困难，笔者以教材的章目录为线索在电脑上建立了相应的文件夹，通过多种途径搜集素材以形成了教学情境的素材库。 1. 在生活中搜集素材 在日常生活中有很多现象与生物学知识关系紧密，在生活中搜集素材是简单易行的途径。如一天早晨笔者走进教室时，发现讲台上的一盆观音莲因为缺水而萎蔫，于是用手机拍摄下照片，浇水两小时后，观音莲重新挺立起来，笔者又及时拍摄下来。在学习“水分子的跨膜运输”时，利用这两张照片为情境引入新课，引导学生从该现象入手，从个体到细胞再到水分子，由宏观到微观层层剖析物质跨膜运输的特点。因为这一情境就发生在真实生活中，每个同学都曾观察到，所以对于激发学生的学习兴趣起到了很好的效果。平常笔者也常拍摄照片并分类保存以用于教学的情境创设，比如学习群落的结构时利用原始森林的照片，学习遗传规律时呈现豌豆花的照片，学习顶端优势时呈现被掐去顶芽的油菜照片等等。 2. 在实验中搜集素材 生物教学离不开实验，在实验的过程中亦可搜集到很多素材。比如在探究“植物细胞的吸水和失水”的实验中，笔者发现学生利用洋葱细胞开展了多项探究。除了利用洋葱外表皮细胞进行了质壁分离及其复原的实验观察外，还利用洋葱内表皮细胞和加入红墨水的的蔗糖溶液观察到红墨水进入到了细胞壁与原生质层的间隙；将洋葱内表皮细胞放入加了红墨水的高浓度蔗糖溶液中，观察到红墨水进入到原生质层；将烘干的洋葱内表皮细胞放入红墨水中，发现红墨水也进入到原生质层。笔者将不同小组的实验结果拍摄下来作为教学情境，既可引导学生探寻其中的原理以形成概念，也可以请学生解释这些现象以检测概念。又如“制作泡菜”“酿果酒”“培养微生物”等实验耗时较长，在实验过程中拍摄视频或图片作为素材，方便引领学生回顾整个实验过程以创设相应的问题情境辅助于教学。 3. 在科研论文中搜集素材 通过中国知网、万方数据知识服务平台等专业网站查找科研论文也是教学情境的素材来源之一。比如笔者曾在新闻中看到：“2016年，世界自然保护联盟公布最新版濒危物种红色名录，大熊猫的受威胁等级下降一级，从‘濒危’降至‘易危’”。联想到学生对大熊猫的浓烈兴趣，笔者决定选择该资料用于“种群的特征”一课中的情境设置。但仅此一则新闻，信息量较少，难以与学习内容相联系提出连贯的问题，于是笔者以“大熊猫”“种群”为关键词搜索相关科研论文，并进行筛选，设计了连续的情境，以体现学习内容的内在逻辑和递进关系，促进学生的深度学习。 情境一：通过“大熊猫保护等级降级”这一情境激发兴趣，并请学生分析：确定大熊猫濒危等级的主要依据是什么？以该问题引出种群密度这一最基本的数量特征。 情境二：全国第四次大熊猫调查结果显示，截至2013年年底，全国野生大熊猫种群数量达1864只，平均种群密度只/平方公里，相比于“第三次熊口普查”有明显增长。引导学生思考：如何调查大熊猫的种群密度？ 情境三：第四次大熊猫普查利用了DNA检测方法，即从大熊猫粪便中提取大熊猫肠道脱落细胞的DNA进行分析。每一组DNA分子探针，便是一只大熊猫的“遗传身份证”。通过该资料，帮助学生认识到在调查分布范围较小、个体较大的种群时，可以利用逐个计数法。继续设问：要了解大熊猫的生活状态，还需要调查其食物——箭竹的种群密度，该如何调查箭竹的种群密度呢？以引导学生学习种群密度的估算方法。 情境四：对于大熊猫的“降级”，我国国家林业局第一时间作出回应：“着眼于实际情况和保护形势，将大熊猫保护等级降低还为时过早。”有关负责人表示，继续强调大熊猫的濒危性并不是危言耸听。由此情境请学生分析：“强调大熊猫的濒危性”有哪些方面的依据？除了种群密度外，还需要了解种群的哪些特征，以判断该种群发展趋势？通过分析，建立关于种群数量特征的概念框架。 情境五：呈现马边大风顶自然保护区内大熊猫各年龄段的个体数量，请据此预测该保护区大熊猫种群数量的变化趋势，并说明原因。通过该情境检测学生是否可以运用年龄组成等相关概念解决实际问题。 情境六：我国林业部门和世界自然保护联盟都认为大熊猫依然面临生存挑战。科学家们提出，保护大熊猫既需要加强现有栖息地的保护，还需要恢复各小种群之间的走廊带，以形成一个足够大的种群。请问该措施的原理是什么？通过这一具有开放性的问题，既综合地检测了学生本节课所学的概念，又引导学生关注到种群与种群之间的关系，种群与环境之间的关系，帮助他们从种群这一生命系统的层次领悟稳态与平衡观这一生命观念。 4. 在公众号文章中搜集素材 在这个信息时代，资讯非常发达，使得公众号也成为教学情境素材的重要来源之一。它因为更新快、免费、紧跟时代热点而备受欢迎。笔者常通过果壳、京师生物圈、生命科学教育、生物学互动平台、微生物研究所等公众号搜集素材。在2020年新冠疫情爆发之后，这些公众号快速更新的最新研究成果就被笔者多次用于教学中。 除了以上搜集途径之外，高考经典题、文学作品等也都可以作为教学情境的素材来源。无论是哪条途径，都需要教师做一个有心人，在一点一滴的积累中充实教学情境的素材库，以使备课时可以游刃有余地选择贴合学生、贴合学习内容的素材，将其精心设计为教学的情境，以达到“以境激情、以情启智、以智善行、以行养德”的教学效果。

邢红军1，胡扬洋1陈清梅2 （1，首都师范大学物理系，北京 100048;2，北京中医药大学基础部，北京 100102) 密度作为初中物理引入最早、抽象程度较高的概念，一直以来都是传统教学的重点和难点，因此，如何以更宽广的视野透视密度教学的内涵，并彰显其物理本质与教学逻辑，就成为物理高端备课研究的重要内容。 一、现行教材的逻辑偏误 现行人教版教材（2012版）密度一节安排在质量概念之后，教材首先通过举例提出假设：“同种物质的质量与它的体积成正比吗？”旋即安排了实验：“探究同种物质的质量与体积的关系”，以铝块为例，取大小不同的铝块分别测量质量和体积，将数据填表并绘制图线（如表1和图1所示），由此，引导学生得出铝块质量与体积成正比的结论，并推广至其他物体，在此基础上，教材提出：“同种物质的质量与体积的比值是一定的，物质不同，其比值一般也不同，这反映了不同物质的不同性质。”就此得出密度概念：“某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫作这种物质的密度( density)”，并进一步给出了密度的公式，教材编写所传达出的信息就是，密度概念得出的原因就是质量与体积的“比值一定”。 教材的这种处理方式主要存在三个问题，第一，教材编写的逻辑谬误在于，完全回避了比值定义法而试图得出密度概念；第二，它忽视了密度教学中的一个关键问题——为什么要用质量与体积相比来定义密度，只回答是什么（比值是常量），而不回答为什么（为什么要比），这反映了教材对密度概念引入的理解缺陷与生硬处理；第三，通过描点、画图，用图线的斜率得出密度概念并不必要，已经偏离了密度概念得出的逻辑路线。 我们认为，密度概念教学困难的原因在于，教材对物理概念教学基本逻辑的忽视，突出表现为密度教学中比值定义法未被显化，这不仅造成了概念引入的逻辑颠倒，而且使得教材没能处理好“变”与“不变”的关系，即没能回答各个物理量为什么变？为什么不变？使得学生无法理解三个物理量之间的关系，这将导致学生只会背密度公式，但对密度概念并没有深刻理解的教学结果。 事实上，现行所有的初中物理教材对密度概念教学的深刻内涵以及面临的特殊困难都缺乏清醒的认识，就密度概念教学而言，由于它是将学生引入经典物理体系的一个“关键概念”和“节点概念”，并且还要面对学生头脑中存在的大量关于密度的日常观念或直觉意识。所以，一旦不能恰当地处理，就很容易导致逻辑失序，并使学生的大量前概念裹挟、夹杂进来，由此就为后续的物理学习埋下隐患，遑论给学生打好坚实基础，分化和学习困难现象就在所难免。 二、彰显教学逻辑的高端备课 现行教材之所以未能合乎逻辑地得出密度概念，归根结底还是因为没能解决为什么要用两个量相比来定义密度这一核心问题，因此，由“比值一定”导出密度概念，就必然导致逻辑上倒果为因的错误，由此引发的教学偏向也就可想而知，对此，我们认为，只有依据比值定义法的内涵，才能展现本节课的教学过程并有力地表达密度教学的逻辑，以下是我们设计的“密度”概念高端备课的四个教学环节。 1，有心栽花花不成：直接比较两个不同物体的质量 事实上，权衡、掂量不同的物体是人们对经典物理世界最朴素、最本原的感知，因此，在明确质量这一描述物体量化属性的物理量之后，如何比较不同物体的质量就是一个需要解决的问题了，而密度概念的教学就应立足于“比较”物体“谁轻”、“谁重”这种本原的、朴素的动机，所以我们提出，教材应该将长期以来用作引入密度的“鉴别物质”思路转变为“权衡轻重”的思路，这既与源于学生日常经验的认知倾向相一致，又符合比值定义法的核心思想与本质内涵，所以，密度概念引入的后续操作都应在这一思想引领下展开，据此，可以引导学生提出：通过直接比较两个不同物体的质量来判断物体的“轻”“重”，从而得出密度的表达式，根据作文起、承、转、合的章法，这一教学环节由直接比较物体轻重发端，谓之“起”。 选择一小块铁（质量m1=×l0-3kg，体积vi=×10-6m3）与一大块石头（质量m2= x10-3kg，体积v2=×l0-3m3）进行比较（如图2所示），结果发现，直接比较无法得出符合学生日常经验的结论，因为石头比铁更重！针对这一困惑和认知冲突，教师可以引导学生分析原因：导致直接比较出现错误的原因是没有选取相同的标准，于是，解决问题的方法就是在比较时选取相同的标准。 2，栽花不成选标准：选取相同的标准继续比较不同物体的质量 3，无心插柳柳成荫：诠释比值的物理意义 在本环节，我们选择多组不同的铁块与石块进行测量、比较，用来解答上述两个问题，并通过量化分析研究比值的内涵与变化趋势，测量与计算结果如表2所示。 研究多组数据发现，比值同物体的质量和体积均无关系，至此，研究思路发生了重大变化，因为我们原本是要比较质量大小，结果却出现了一个与质量无关的常量，如果说，第二环节是“有心栽花花不成”，那么第三环节就可谓“无心插柳柳成荫”，这一步的教学经历了研究结论从“有心栽花”到“无心插柳”的微妙变化，谓之“转”。 至此，比值“m/v”更深层次的物理意义才被顺利得出，即比值是物质的疏密程度，它把物体量的差异进一步抽象到了致密度(density)这一更深、更抽象的层次上，它反映了物质本身的一种属性，我们将其称为物质的“密度”，在这一环节结束之后才给出“密度”的称谓，充分体现了高端备课的精妙逻辑要求。 4，世事洞明皆学问：联系学生的生活经验理解比值定义法 比值定义法不是一整套机械的操作，而是有核心思想的驱动与思维方法的调控，具体而言，比值法不是抽象的，而是有深刻的物理内涵，所以，第四个教学环节就要联系学生朴素的生活经验，增加对比值定义法的体认，使学生对科学方法的认识更加丰满。 实际上，比值定义法有着广泛的日常经验基础，认为其抽象是因为不理解这一方法的本质内涵，即只知道比，而不知道为什么要比，而“比较要选取相同的标准”，这种思想与学生已有的经验是高度一致的，进一步教师可以举出这样的例子：小明的爸爸下班，走到小区门口，买了4斤2两橘子，花了元，小明的妈妈也下班，走到小区门口买了斤橘子，花了元，问小明的爸爸和妈妈谁买的橘子更便宜？在这里，学生很容易理解，比较选取相同的标准就是一斤橘子的价钱，奥苏贝尔认为，有意义学习就是符号代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立了非任意的和实质性的联系，显然，这种举例与奥苏贝尔的理论具有一致性。 除的概念非常抽象，而这一环节的教学意义在于它很好地表达了密度概念是用学生已经拥有的“比较要选取相同标准”的思想来解决这一问题的，从而使学生产生成功的体验，因此，该教学环节就绝非画蛇添足，而是锦上添花，这一教学环节我们谓之“合”。 三、对教学的启示 物理高端备课不仅要明确“做什么”、“如何做”，还要基于深度的理论思考，在教学中论证“为什么要这样做”，物理教育家乔际平曾指出：物理教学法只回答了教学过程中“是什么”的问题，而没有从根本上清楚明确地回答物理教学中的“为什么”的问题，而物理教学论则要对物理教学过程中的各种问题作出“为什么”的回答，从这个意义上讲，密度概念教学的高端备课事实上是从物理教学论的视角诠释了密度概念引入的教学逻辑，正是基于这种视角，我们展开了密度概念教学的四个逻辑步骤（如表3所示）。 纵览密度概念的起、承、转、合四个教学逻辑环节，我们得到了三点启示。 1，深入理解物理教学的逻辑 物理教学对逻辑性有着特殊的要求，课程的模块、探究的步骤都无法代替对物理教学逻辑的认识，这种教学逻辑要求教师不仅要讲出“是什么”，还要讲出“为什么”，即每—个教学环节和行为都应有整体考量下的充分依据，这样才能使教学环环相扣、逐步深入，本节中，只有厘清比值定义与密度之间的逻辑关系，才能使教学有序深入、渐入佳境，否则学生只能掌握密度的表面特征，而不能明晰其来龙去脉，从而造成学生在现象上打转而不能深入到本质。 2，充分显化物理教学中的科学方法 科学方法显化教育的意义不仅在于科学方法的应用价值，还因为科学方法独特的动因、内涵与逻辑，这些都显示了科学方法独立于知识的表达体系，也显示了科学方法作为表达并落实教学逻辑的主线与关键，在密度概念教学中，学生大多都有关于密度的前概念，但是经由科学方法得出的定量概念还未建立，正是在充分洞察并显化比值定义法内涵与操作的基础上，物理高端备课才使整个密度教学环节清晰、豁然开朗，学生的思维发展才找到了有力的、系统化的逻辑通道， 3，洞察并联系学生的朴素认识 密度教学由于面对初学物理的学生，所以特别需要关注学生的前概念和朴素认识，因此，初中物理教学就需要对学生给予一种特殊的关照，这种特殊的关照是指，通过体察入微的教学设计，从而在教学过程中使学生确证自己在教学中的主体地位，而教学“权衡轻重”“无心插柳”等环节都在潜移默化中彰显了这一考量，并在第四环节联系“买橘子”的日常经验中给予解释，第四环节看似冗余，实则体现了关注学生的教学理念，其核心内涵在于要让学生感受到密度概念是与自己的经验相一致，并且比值定义法的逻辑也是基于自己的知识和自己的努力思考而“想通”的，由此学生的主体地位得以确立，并最终使整个高端备课的教学达到水到渠成之境界。读了这篇文章感觉比较适合常规教学，从原始物理的角度来认识物理概念适应人的认知规律。

密度概念也是初中物理教学中的一个难点,下面我分享了初中物理密度教学设计，供你参考

一、课程标准的基本目标

(1)知识与技能：

1.认识物质的属性。理解密度的物理意义。

2.用密度知识解决简单的实际问题。

3.记录实验数据，知道简单的数据处理方法，会写简单的实验报告。

(2)过程与方法：

1.实验探究活动，找出同种物质的质量与体积成正比的关系，形成初步的信息处理能力。

2.以同种物质的质量与体积的比值不变性(物质的本质特征)来定义密度概念的科学思维方法。

(3)、情感、态度与价值观

1.通过探究活动，对物质属性的认识有新的拓展。

2.在活动中培养学生善于与其他同学合作的意识。

3.实验探究和用密度知识解决简单的实际问题，有将科学技术应用于日常生活、社会初中的意识。

二、教学背景分析

1.教材分析

“密度”是初中物理教学中一个非常重要的概念。由于概念本身较抽象，学生感性认识不足，密度概念也是初中物理教学中的一个难点，密度知识及应用常成为学生学习物理的分化点。关于密度教学的讨论和研究一直受到重视。但是，在“接受式教学”模式下，却较难有效地解决教学实践中遇到的困难。现代教学理论认为，学习科学的中心环节是探究，探究式教学是中学科学教学的一种有效方式。近来国家教育部颁发的新的义务教育科学类课程标准。其最显著的特征之一就是明确提出对探究教学的目标要求。本文尝试密度概念的探究教学设计。密度知识是力学的基础知识之一，它对理解压强、浮力也很重要的。所以说，本节是本章的重点也是为后续章节的学习准备必要的知识。在课时安排方面，本节将分2课时。

2.教学资源分析

(1)结合教材插图，查找一些互联网上的相关资料。

(2)利用多媒体演示、分析利用图像描述实验结果的方法。

(3)挖掘学生的创造潜能，自备部分实验材料。

3.学生学习背景分析

(1)学生对“密度”这一名词较为陌生，但有一定的“疏密”和“轻重”认识。

(2)由于新课程理念与应试教育观念的冲突，学生对探究教学形式还有某些不适应。

(3)八年级学生有一定的归纳能力、分析能力，能对较简单的物理现象进行归纳并得出初步结论，但用图像法收集与分析实验数据的能力较为薄弱。

三、教学重难点

1.重点：

(1)体验科学探究的一般过程和方法，并学习在这一过程中归纳出结论、总结出规律。

(2)初步学习用图像收集、整理、分析实验数据的方法。

(3)用密度知识解决简单的实际问题。

2.难点：

(1)学习用图像收集、整理、分析实验数据的方法。

(2)用密度知识解决简单的实际问题。

四、教学用具和实验器材

1.实验室准备天平(含砝码)-----学生分组实验。

2.学生自备待测物体、方形橡皮擦和小刀、刻度尺等。

3.两组10cm3的圆柱体。

4.教师自制课件。

五、探究活动的处理与设计

1.本节先以实验探究──“同种物质的质量和体积的关系”开展教学，然后归纳分析得出密度的概念，最后是用密度知识解决简单的实际问题。在教学中不强调科学探究的完整过程，重点强调“设计实验”、“进行实验与收集证据”、“分析与论证”、“评估”等要素。因为数学基础的原因，图像法对学生仍有一定的难度，在教学中将利用课件突破这一难点。

2.探究活动中可能出现的情况预测及处理方法：

(1)由于实验材料的尺度误差可能较大，学生的实验数据误差也会增大。

(2)学生可能无法将图像表述成“正比”关系。

(3)学生可能很难理解“正比”关系。

(4)出现教师也未曾预料的实验方法、现象。

3.探究物质过于单一。