物理高端备课课件

1、 “国培计划”2013 曲阜师范大学培训项目 初中物理高端备课 首都师范大学 邢红军 博士 教授 博士生导师 201312 讲座的基本内容一 物理高端备课二“密度”概念高端备课三. “压强”概念的高端备课四“物体内能改变”高端备课五“功的原理”高端备课 物理高端备课是指以物理课程与教学理论为指导，采用“备课”的形式，研究既符合物理学内在逻辑，又符合物理教学规律，同时符合学生学习规律并接受课堂教学实践检验的教学设计，体现“从物理知识传授到物理方法教育，再到物理思想形成”的核心理念。在此基础上，构筑一线物理教师参与的教学研究交流平台，从而达到物理教育理论与实践真正结合，促进教师专业提升与学生认知发

2、展向高水平跨越的物理教育研究活动。一物理高端备课1.教学设计要遵循简单性原则最简单的，就是最好的。牛顿：自然界不做无用之事，只要少做一点就成了，多做了却是无用，因为自然界喜欢简单化，而不爱用什么多余的原因夸耀自己。爱因斯坦认为物理之美的本质是简单性。 阿基米德原理实验 需要很多步骤才能做出来，违反了教学的简单性原则。有一步就能做出来的实验吗？有！ 麦克斯韦说：这些实验的教育价值，往往与仪器的复杂性成反比，学生用自制的仪器，虽然经常出毛病，但他却会比用仔细调整好的仪器学到更多的东西。仔细调整好的仪器学生易于依赖，而不敢拆成零件。2.教学设计要遵循直观性原则最直观的，就是最好的。 大气压强的引入，

3、许多老师花了很多心思做很多实验。 在超市买一个装棉被的塑料袋，把2双厚棉被装进去（高大约40cm)，把口封好，然后把吸尘器的吸管对准抽气口，打开开关，1分钟之内， 40cm高的2双厚棉被变成了10cm高. 吸尘器只是把塑料袋里面的空气抽走了，谁把棉被压憋了？大气压强！还能展现过程。好极了！3. 教学设计要把科学性与思想性相结合初中物理教材对“功的原理”的表述为：使用机械时人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功。即使用任何机械都不能省功。功的原理（使用简单机械不省功）为什么？本质：机械能守衡定律思想：守衡的思想（不变）不变的思想 4. 教学设计要把具体性与抽象性相结合 功的原理（使用简单

4、机械不省功）功W=FS 就象一个面团子，体积等于底面积乘高，高（F）可以变，底面积（S ）也可以变，但体积（W）不变。 自然界中有些东西是不变的（守恒的），包括人，每个人的DNA不变。 5.教学设计要明确科学方法每一个物理知识都要借助于科学方法而得到以“密度”为例比值定义法基本思想是比较，关键是选取相同的标准。依据是什么？科学方法中心理论科学方法中心论 科学方法 科学现象 延伸与应用 科学知识 数学 图知识 方法结构图 6.教学设计的每一步都要有依据（依据就体现了逻辑）以“液体压强的大小”为例演绎推理的科学方法必须特别强调、显化科学方法。7. 教学设计要把握教师的主导作用和学生的主体地位具体来

5、说，教师讲哪些？哪些不讲？如何把握？依据是什么？教学过程的自组织转变理论。一句话;把学生送到思维转变的临界区域 我们认为，采用协同学可以较好地描绘教学过程的机理，从而更科学地理解学习过程的规律性，并完备地认识教学主客体关系的真正意义。 根据协同学理论，教学过程从无序到有序的转变可以分为被组织和自组织两个阶段。在教学过程的大部分时间里，系统都处于被组织阶段。在这一阶段，教师的讲授、引导、启发属于系统的控制变量，控制变量对系统能否发生相变起决定性作用，如果系统没有到达临界区域，就根本没有出现相变的可能性。因此，协同学认为：外界条件对于系统能否发生相变有着决定性的意义。从这里，可以清楚地看出，在教学

6、过程的被组织阶段，只有通过教师的教学活动，才能使学生的学习系统向临界区域过渡，才能促使各个子系统完成量变的积累并最终达到质变。因此，我们认为，在教学过程的被组织阶段，教师起主导作用，是教学过程的决定性因素。 如何看待教学过程中教师的作用？ 同样，依据协同学理论，当教学过程进入从被组织向自组织转变的临界区域时，教学过程的转变不再需要外部指令。在这一阶段，只有通过学生的自主学习活动，才能使学生大脑中的大量子系统自行组织起来。此时，系统中一个随机的微小扰动或涨落，借助于非线性相干和连锁效应被迅速放大，表现为整体的宏观巨涨落，导致系统发生突变，使学生的大脑越过临界区域，形成新的有序结构，从而完成对知识

7、的真正掌握。因此，我们认为，在教学过程的自组织阶段，学生起主导作用，成为教学过程的决定性因素。 怎样看待教学过程中学生的作用？ 从协同学的观点看，教学过程的主要子系统学习系统（学生）的演化规律决定着教学的主客体关系。因此，只有学生才是教学的主体，教师、教材和环境都是教学的客体。对这一观点的正确理解是：教师是客体并不等同于只起非决定性作用，学生是主体也并不意味着都起决定性作用，它们在教学过程的不同阶段分别起决定性作用。这一观点的重要意义不仅在于确定了教师与学生之间的主客体关系，而且在于确定了双方在教学过程不同阶段的决定性作用。如下表。教学过程教师（客体）学生（主体）被组织阶段决定性作用非决定性作

8、用自组织阶段非决定性作用决定性作用 8.体现学科特色与教学特色 你所教学科的特色是什么？ 必须要清楚，并体现在你的教学设计之中如，语文教育就不能完全按照认知心理学的规律来进行教学。语文是一门心灵的学科，不能将语文当作语知让学生来认识，而要“以心会文”，“以情感悟”。 叶圣陶先生认为，感比知深一层。“知”是我与事物对立，从我知彼“感”是我与事物相融合，彼此不分以心会文 以情感悟原诗 曲径通幽处，禅房花木深永达旅游江西乐安千年古樟林永达传媒4000864000高铁坐椅背后的广告曲径通幽处(啤酒)，驻足品美景(苍蝇）曲径通幽处，斜阳照深林 物理学的特点： 1. 是一门实验科学；（实验） 2. 是一门

9、严密的理论科学；（理论） 3. 是一门定量的精密科学； （数学） 4. 是一门具有方法论性质的科学（方法） 5. 是一门应用广泛的基础科学； （应用） 初中物理教学设计要紧紧围绕5个特点进行。 什么是能力？ 能力的结构是什么？ 怎样围绕着物理能力进行教 学设计？9.掌握知识与发展能力统一 依据形式教育说与实质教育说相统一的思想，我们认为人的智力，就相当于人的能力的“硬件”，而人们通过练习而巩固的、自动化了的动作或智力的活动方式技能，也相当于人的能力的“硬件”。由于这两者均是人的大脑的功能，因此，我们定义其为“硬能力”。而人们通过后天学习在大脑中拥有的知识、科学方法所形成广义知识结构-即认知结构

10、，其功能就相当于人的能力的“软件”，因此，我们定义其为“软能力”。 在能力结构中区分“硬能力”与“软能力”有着重要的意义。因为根据这种区分，我们不仅清楚了能力中的智力、技能、知识和科学方法的不同属性，更为重要的是，进一步明确了在能力因素中，智力的提高和技能的形成主要是靠训练而达成的，而能力因素中的知识和科学方法则可以通过传授、探究或发现使学生掌握。由此，我们提出能力的组成结构。 智力+技能+认知结构（知识 + 科学方法） 能力 上式中的智力包括注意力、观察力、记忆力、思维力和想象力，其中思维力是智力的核心。思维的过程主要有分析、综合、抽象、概括等。思维的形式主要有概念、判断和推理等。技能包括动

11、作技能和心智技能。认知结构包括知识和科学方法。可以用表3概括如下。表3 ：能力的分类及构成因素 我们认为，“智力-技能认知结构”能力理论的提出，不仅融合了形式教育说（智力+技能）和实质教育说（知识+科学方法），而且与心理学的理论是一致的。定义分类成分培养方式能力硬能力智力、技能训练软能力知识、科学方法传授、探究或发现物理能力理论1.观察、实验能力；2.物理想象能力；3.物理思维能力；4.物理运算能力；5.运用物理知识和科学方法的能力。初中物理教学设计要紧紧围绕5个能力因素进行 高考物理能力理论理解能力推理能力分析综合能力应用数学处理物理问题的能力实验能力抽象概括能力呢？ 课堂教学设计不能以感性

12、经验为依据，而要以先进的教育思想和教育理论为指导，这样才能以先进的教育理论来规范教学实践，提高教学质量，以减少实践的盲目性，增加自觉性。正是为了发挥理论的指导作用，教学设计又必须把理论转化为教学行为，给出教学流程，明确可操作的方法。10.理论指导性与实践操作性相统一有人提出：绕开理论，直达实践开玩笑（我的评价）不愿学习理论的人，学不进去理论的人为自己开脱没有理论的教学设计如同瞎子摸象学习什么样的理论？关键在于，学习什么样的理论？有用的理论实用的理论朴实的理论简洁的理论学习什么样的理论？教学自组织理论科学方法教育理论物理能力理论原始物理问题教学理论 先整体思考，后要素分析。没有要素分析的综合是肤

13、浅的，难以揭示事物的本质，而只有要素分析，没有综合，必然是孤立的，并且缺乏整体功能。因此教学设计既需要以整体为背景进行要素分析，又需要以要素分析为依据进行综合优化，使教学系统各要素处于相互匹配和最佳结合状态。11.整体设计与要素分析相结合其中红色箭头为主要教学思路 .摩擦力的教学整体设计 深入影响滑动摩擦力大小因素摩擦力增大和减小摩擦的方法1.压力大小滑动摩擦探究1分类静摩擦滚动摩擦应用2.粗糙程度3.接触面大小探究2探究3摩擦力？引入？ 反映教学过程的发展是有客观规律的。只有规范才能保证教学质量和教学效率。但新思想、新理论的运用又必须创造，创造是对规范的完善与发展，二者是可以兼顾和统一的。

14、12.规范性与创新性相结合其中红色箭头为主要教学思路 .摩擦力的教学整体设计 深入影响滑动摩擦力大小因素摩擦力增大和减小摩擦的方法1.压力大小滑动摩擦探究1分类静摩擦滚动摩擦应用2.粗糙程度3.接触面大小探究2探究3摩擦力？引入？研究摩擦力的大小与接触面的关系就是创新设计！把力传感器引入就是创新教材上没有与学生的物理直觉不一样可以培养学生的思维能力13、自然认知与社会认知相结合 个体在成长阶段（从婴幼儿到青少年），由于社会文化因素的影响，使其在对待自己以及对待别人的一切行为，随年龄增长而逐渐变化的过程。这一过程也称之为社会化。个体在社会化的过程中，由原本单纯的自然人，通过社会环境中与人、事、物

15、的交互作用，而逐渐学会认识自己、了解别人，并进而在人际关系中学会如何待人、律己、循规、守纪等符合社会规范的一切态度、观念和行为。 学校教育对儿童社会行为发展的研究与了解，与 认知发展同样重要。 社会认知正确对待自己正确对待他人正确对待社会改变不了他人，改变不了社会，但可以改变自己 班杜拉的观察学习理论 在价值或行为准则的形成过程中，说教的方法无效，班杜拉的观察学习理论最适合解释这类学习。 四川雅安地震英语女教师在生与死的关头让学生先走，自己后走全国教师的楷模师德灵魂的真实展现，可歌可泣。 班杜拉的观察学习理论班杜拉把观察学习分为注意、保持、复制和动机四个过程。注意过程：是对观察对象的特征以及活

16、动的探究和知觉；保持过程：是将知觉到的行为转化为表象、符号等心理表征，进行编码，加以存储。 班杜拉的观察学习理论3。复制过程：是将头脑中关于行为的表象、符号等表征转化成适当的行为。4。动机过程：是在各种信诱因的激励下，决定是否观察某种行为，编码、维持、模仿有价值的行为。其中强化起着重要作用。14.教师与学生相互协调教学过程既是施教过程，又是学习过程。教学设计的关键是要促进两者的交互与协调，但交互的出发点与落脚点都应该以促进学生的全面发展为目的。 科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的正确的思维方式和行为方式，是人们认识和改造自然的有效工具。在科学发展史上，作出创造性贡献的科学

17、家，除了具有博大精深的理论知识外，还掌握了先进的科学方法。 科学课程整体上是由科学知识和科学方法组成的，通过科学方法揭示科学知识的获得和应用过程，并对科学知识在科学技术发展中的作用进行解读，有利于学生了解人类对自然界的认识，扭转传统科学教育由于缺乏科学方法而展现给学生被歪曲的科学世界图象，从而实现学生智力发展与知识体系建构之间的平行和同步。15.知识教学与方法教学相结合 科学方法与科学知识虽然在本质上是统一的，但严格说来，两者又有不同的特点。科学方法与科学知识不同，它所涉及的不是物质世界本身，而是人类认识物质世界的途径与方式，是高度抽象的。科学方法也不直接由科学知识来表达，而是有它自己独特的表

18、达方式，它往往隐藏在知识的背后，支配着知识的获取和应用。 众所周知，许多学生经过多年苦读，学习了大量科学概念、规律，做了许多习题，却不能有效地提高科学素养。他们的科学学习如同开了中药铺子，科学知识都被分散放在药柜上不同的小匣子里，由于缺少科学方法而不能形成一个有机的整体。这导致他们在面临科学问题时不能迅速判断，稍一动笔就错误百出。在理解科学问题的机制方面也是除了简单的分析外，不能准确表达自己的思想，不能完整地解决问题。许多人靠加倍的努力来改善这一状况，结果却是在药柜上开了更多的匣子。这种情况就很有可能导致我们的学生虽然学习了一门学科，但却没有掌握科学方法。因此，这样的科学教育充其量只能说是学生

19、学过了这门学科，而不是掌握了这门学科。 通过对科学方法的不断了解、积累和熟练，就能使学生形成一种借助于科学方法获取科学知识的心理定势。这样，学生就能够以快捷的速度去获取知识，进而通过在头脑中形成认知结构，深刻地领会和掌握知识，牢固地记住知识。还可以使学生产生一种对问题的敏感性，并能够用科学方法迅速地抓住问题的要害，找出解决问题的途径。这样一种心理定势，就是学生能力的表现。所以掌握科学方法，与学生能力的发展直接有关。 因此，科学知识只有借助于科学方法才有生命力，才能显示出其内涵、色彩，格调，才能显示出其内在的理由、作用和功能，学生学习过的知识才能真正活起来，这样才能提高学习效率。 最后，科学方法

20、作为科学的思维方式和行为方式，还蕴涵着能力价值。学生一旦将科学方法内化为自己的思维方式和行为方式，就能很好地促进能力的发展。 从心理学的观点看，方法包含强认知方法与弱认知方法，两者具有不同认知特点。强认知方法是特定专业领域的独特认知方法，往往与专业知识紧密结合，不容易区分，一般与专门知识有密切关系。弱认知方法是可以被运用到各种问题解决过程中的一般策略和方法，也属于通用问题解决方法，一般与智力因素有更密切的联系。强认知方法就是学科方法，而弱认知方法就是思维方法。表1：初中获得物理知识的方法 表2：初中应用物理知识的方法思维的基本过程： 分析 综合 抽象 概括思维的基本形式 概念 判断 推理16.

21、知识教学与思维教学相结合 沈南鹏(风险投资家，红杉中国创始合伙人)是个数学天才，获得过全国中学生数学竞赛一等奖，1989年考入美国哥伦比亚大学数学系。1990年，从哥伦比亚大学退学，到耶鲁大学管理学院攻读MBA。他的目标是到华尔街公司工作，不过，手拿着耶鲁大学MBA文凭也不管用。一次次向华尔街公司投递简历，一次次面试，一次次被拒绝，沈南鹏的这段经历并不好受。很多年后沈南鹏对媒体说：“我在毕业找工作时很不顺利，被很多投行拒绝，但是谁都不会写这段，别人只看到我今天的一点成功。”到底亏了几美元？ 最后沈南鹏获得了一个花旗银行的面试机会。投行的工作需要数据分析和判断，总会有一些投行在面试时注意到应聘者

22、的数学能力，而这就是沈南鹏等待的机会。 当天的面试题是：一个美国人在菜市场上做生意。第一次，8美元买了一只鸡，9美元卖掉了；第二次，10美元买了同样的一只鸡，11美元又卖掉了。那么，这个美国人到底是亏了，还是赚了？假如亏了，应该亏多少？假如赚了，又赚了多少？那天早上，一共有三个人面试。第一位是美国人，名字记不得了。第二位是日本人，名字忘记了。第三位是中国人，名字叫做沈南鹏。美国人认为是赚了2美元；日本人认为是亏了2美元；沈南鹏认为是亏了4美元。美国人的理由如下：同样的一只鸡，第一次买一只，第二次买一只。第一轮交易：8买9卖，9-8=1赚了1美元。第二轮交易：10买11卖，11-10=1赚了1美

23、元。两次交易相加：1+ 1=2所以赚了2美元。日本人的理由如下：同样的一只鸡，一口气买两只。第一次交易：8买9卖，9-8=1赚了1美元。第二次交易：8买11卖，11-8=1赚了3美元 两次交易相加：1+ 3=4本来要赚4美元，但是，他只是赚了2美元。所以，2-4=-2亏了2美元。 中国人（沈南鹏）的理由如下： 同样的一只鸡，一口气买两只。一次交易：8买11卖，（11-8）2=6可以赚到6美元。但是，他只是赚了2美元。所以，2-6=-4亏了4美元。算出赚了2美元的人，说明他是100%的保守，走一步， 算一步。算出亏了2美元的人，说明他保守一次，冒险一次。算出亏了4美元的人，说明他对自己非常自信，

24、决定全力以赴，愿赌愿输。风投要求的回报率是非常的高，不然就不叫“风投”了。通常的情况下，风投公司投资10家公司，只要1家公司能赚钱，整体上都不亏了。所以，投行项目经理的任务是，必须将现金利用到极量。这也是为什么沈南鹏能胜出的原因。 传统教学手段不可或缺，现代化教学手段是传统教学手段的延伸与补充两者相互补充，不能相互代替各有长处，各有所短17传统教学手段与现代化教学手段相结合 18、原始问题教学与习题教学相结合定义：原始物理问题是对物理现象的描述。指自然界及社会生活、生产中客观存在且未被加工的典型物理现象和事实。 典型的原始问题：定性 比如，女子撑杆跳高的世界记录接近5m ，比普通跳高的记录高得

25、多，这是为什么？请用你学过的物理知识进行解释。解答： 1.运动员助跑起跳时把动能转化为竿的弹性势能（1分） 2.跳起后，竿的弹性势能又转化为运动员的重力势能（1分） 3.因此，运动员能跳的的更高（1分） 典型的原始问题：定量 有些农村的家庭电路，在夜晚用电高峰时白炽灯昏暗，日光灯无法正常启动。而到了后半夜用电低峰时，白炽灯就正常发光，日光灯也能正常启动。请结合有关的物理学定律，画出相关的图象，设置相关的物理量，用表达式说明其原因。（20分） 3. 原始物理问题与习题的区别 （1） 物理 现象 原始问题物理习题解决对物理现象进行描述抽象、设置物理量 演算、推导（2）（3）图2 19.主线与辅线相

26、结合以知识展开为主线以学科方法为主线以思维方法为主线以实验操作为主线以技能训练为主线以时间发展为主线以空间（地点）变换为主线 教学设计的主线就是教学设计的逻辑、脉络，教学设计缺少了主线，教学就是一个没有灵魂的教学。我的观点一般以科学方法为主线（科学方法中心论）知识与方法的关系珍珠项链的珍珠（知识，显性）与细线（方法，隐性）的关系当然，也可以以其他为主线，比如实验。 20.教学设计要了解心理学理论牛顿第一定律教学设计的关键是什么？我的观点：不是新课教学，而是如何破除学生头脑中错误的前科学概念。学生头脑中原来就有一个错误的牛顿第一定律：力是维持物体运动的原因。有力则物体运动，无力则物体静止。亚里士

27、多德的观点。 当教师的新课讲完后，实际上学生的头脑中有2个牛顿第一定律。1.正确的2.错误的两者互不干扰，和平相处。当学生解决简单的问题时，就会用正确的牛顿第一定律当学生解决复杂的问题时，就会用错误的牛顿第一定律如何办？运用认知冲突的方式，破除学生头脑中的前科学概念。 1.火车上扔钥匙2.飞机扔炸弹3.轮船上跳水4.车厢里飞的小蜜蜂 二从密度概念的高端备课谈起初中物理密度的教学一个引自网站的教学设计 一、学习目标 知识与能力目标：1、通过探究认识同种物质的质量与体积成正比，比值一定；不同物质的质量与体积比值不同；2、知道密度的定义、公式、单位，理解密度的物理意义会查密度表；3、能用密度知识解决

28、简单的实际问题。过程与方法目标： 在探究认识同种物质的质量与体积的关系，引入密度的概念过程中，体会利用比值不变反映的数量关系来定义物理量的方法；情感态度与价值观目标： 在生活中有应用密度的意识，通过了解密度知识在生产、生活中的应用，感受物理知识在解决实际问题中的价值。 二、重点难点学习重点：密度的定义学习难点：理解比值定义物理量的方法 三、教学方式及课型教学方式：引导-探究；参与-活动课型：实验探究四、教具与媒体天平、砝码、木块、铁块、铝块、铜块（金属圆柱体）等五、教学程序（一）创设情景，新课引入 （二）进行新课、科学探究密度的概念密度的应用（一）创设情景，新课引入师上节课我们学习了质量的概念

29、，下面我们看一个问题。【图片1】如何鉴别两个貌似相同而实质不同的物质呢？是银制品还是不锈钢？【图片2】是金条还是镀金铜条？【故事1】2005年，家住望江县赛口镇红旗村的何家贵老人和老伴被两个上门的骗子骗走2000元血汗钱，换到手的只有一块一文不值的破铁块！据何老汉介绍，几天前来了两个中年人，自称是上海来的地质队员，判断这里肯定埋藏了稀世宝物。两个人随即掏出了工作证、身份证等证件给何老汉“检查”，之后又神神秘秘地拿出了一个据说是探测器的黑盒子，在何老汉的陪同下上了老汉后院的小山坡上，果然挖出了一块亮闪闪的“金块”，说这是清朝的文物，价值15万元，不如大家各自分5万元算了。最后两人哄得老两口拿出了

30、2000元钱。临走时，两人留下一张欠条，一再表示他们会尽快赶回来拿钱赎宝，并叮嘱老两口“千万不要走漏风声，以防坏人来偷”。到了晚上，何老汉两口子越想越不对劲，拿着金块到乡里的派出所报案，据民警介绍，这宝贝应该是铁一类的金属，仅仅镀了一层铜粉而已。【问题】为什么这些人会被骗呢？单靠测物体的质量能不能将其辨别出来？要想揭穿这些骗人的把戏，就要用到我们今天要学习的密度知识了。(板书课题)六.进行新课、科学探究师通常我们可以用气味、软硬度和外观的颜色等来区分常见物质。显然识别上述的物质无能为力，怎么办？【图片3】同体积的圆柱体，质量不同。【图片4】比较相同体积物体的质量。密度的概念【问题提出】1.不同

31、种物质，它的质量和体积有什么关系？2.对于同一种物质，它的质量和体积有什么关系？【制定计划】(1)用天平测出金属块的质量(m)(2)用量筒测出金属块的体积(V)(3)分别计算出金属块的质量与体积的比值（m/V）。【播放视频】量筒、量杯的使用方法。设计记录数据的表格 【图像】在图中将质量与体积的关系通过描点画出来。【分析和论证】1、实验结论一：相同体积的不同物质质量不同；2、实验结论二：同种物质，不同体积的物质质量不同。即：不同的物质，单位体积的质量是不同的。相同物质，单位体积的质量是相同的。3、实验结论三：铝块体积增大2倍，质量也增大2倍；铝块的质量和体积的比值是一定的，铁块体积增大2倍，铁块

32、的质量也增大2倍，铁块的质量和体积的比值是一定的。【推论】1.同种类的物质，它的体积增大几倍，它的质量也增大几倍；且质量跟体积的比值是个定值。2.不同种类的物质，质量跟体积的比值是不同的。【明确】质量跟体积的比值就等于单位体积的某种物质的质量；不同种类的物质，单位体积的质量不同。可见单位体积的质量反映了物质的一种属性；我们就用密度来表示物质的这种属性。【密度的概念】单位体积的某种物质的质量叫做这种物质的密度。密度用符号表示。【公式】密度的公式： =m/V【单位】kg/m3、或写成kgm-3；还有一些常用单位：g/cm3等，其换算关系为1kg/m3=103g/cm3。如何换算其单位呢？学生练习换

33、算1kg/m3=_ g/dm3。【一些物质的密度】找出最大密度的物质？最小密度的物质？同种物质，状态变了，其密度变了吗？ 密度的应用1. 密度公式的变形：求质量m=V；求体积 。2.看课本例题，然后出示变式习题：如果一块大石头的长为10m、宽为5m、高为9m，则这块石头的质量是多大？请同学们完成这道计算题，解题步骤要求与课本上保持一致，解中含有已知条件，计算过程要求有必要的文字说明，中间的物理量尽量采用国际单位等。【想想议议】一卷细铜丝，如何方便快速地知道它的长度？需要什么器材？如何测量？如何计算？ 六、小结 这节课我们学习了密度的知识，它是这章最重要的一个物理量，因为我们经过实验知道了同种物

34、质的质量与体积的比值是相等的，不同种物质的质量与体积的比值是不同的，则质量与体积的比值正好反映了某种物质的一种属性，什么属性呢？就是单位体积的物质的质量是多少的属性，这对于区分不同的物质是很有帮助的，所以我们把这个比值定义为密度。其公式、单位和单位的换算都是由此概念延伸出来的。七、教学流程八、板书设计密度一、密度实验结论：1、同种类的物质，它的体积增大几倍，它的质量也增大几倍；2、且质量跟体积的比值是个定值，不同种类的物质，质量跟体积的比值是不同的概念：某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。表示符号：密度的公式： ；单位：kg/m3、g/cm3等。1kg/m3=103g/cm3。二、密度的

35、应用求质量m=V；求体积 九、课后反思 密度是一个应用十分重要的物理概念，也是今后学习液体内部压强、大气压强、阿基米德原理和物体浮沉条件的基础。所以该节内容重在讲清密度概念的来龙去脉，为什么要建立这个概念，而密度又是建立在实验现象的基础上的，所以本节的重点是做好实验，通过对数据的分析，认识到这些数据间的差异，学生自动就会有疑问、有想建立概念的冲动，所以实验的成败是概念得出的关键。 由于是分组学生实验，势必存在一定的误差，对这些误差的处理要建立在大量的数据基础之上，这样那些有问题的数据就自动浮出水面了。 本节课内容多，如果时间不够的话，可以将想想议议安排到下节课进行，这节课光让学生练习计算就可以

36、了。 我们的密度概念高端备课 何谓高端备课？ “高端”一指基于专家支持和现代科学教育理论和方法(理念)指导; 二指不断地超越和创新已有的教学设计水平;三指基于研究的教学设计与实践.（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） /mg3/Vcm图1 表1 /mg 3/Vcm 铝块1 铝块2 铝块3 铝块4 由此，引导学生得出铝块质量与体积成正比的结论，并推

37、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她的体积之比叫做这种物质的密度（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

38、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。 （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 我们提出，教材应该将长期以来用作引入密度的“鉴别物质

39、”思路转变为“权衡轻重”的思路。 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。 （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（4）世事洞明皆学问：联系学生的生活经验理解比值定义法 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16.38元。小明的妈妈也下班，走到小区

40、门口买了5.7斤橘子，花了21.09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

41、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”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）。（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”，即每一个教学环节和行为都应有

42、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 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

43、。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。 第四环节看似多余，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。 三、压强概念的高端备课 思考： 压强的建立应当采用控制变量法，还是比值定义法？压强概念的

44、科学方法教学 初中物理压强一节作为一个比力更为抽象的概念，不仅有丰富的应用情境，而且是后续液体压强、气体压强、浮力等复杂知识的基础。我们的高端备课以科学方法中心理论为基本依据，对压强一节的教学展开了系统的研究。一、现行教材的处理方式：隐晦的科学方法脉络 现行人教版教材（2012版）将压强单列一章，前承动力学知识，后启浮力部分的内容，在整本教材中占有枢纽性的地位。首节是压强概念的引入。教材通过滑雪、蚊子用口器叮人、骆驼宽大的脚掌走路等感性实例入手，试图引导学生“想到”：“压力对物体的作用效果不仅跟压力的大小有关，还应该跟受力面积有关。”随后，为了验证这一猜想，安排了一个“小桌压海绵”的实验。 如

45、图1所示，教材将该实验的研究聚焦于压力和受力面积两个因素，通过两两实验的对比，导出了实验结论：“压力作用效果不仅跟压力的大小有关，而且跟受力面积有关。要比较压力作用的效果，就应取相同的受力面积。”进而，导出了压强的概念：“物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。”并得出表达式： 我们认为，教材对本节的处理充分体现了我国传统物理教材对科学方法的隐处理方式。压强概念得出过程中使用的比值定义法在课文中含而不露、点而不破。在“要比较压力作用的效果，就应取相同的受力面积”一句中，从“比较”到“相同受力面积”其实潜藏着重要的逻辑环节与方法内涵，然而教材却采用一句话掠过，未能使其中的科学方法要素显性展开。

46、这势必导致学生的思维趋于表面，教学逻辑产生断点。就是不告诉你。二、压强的高端备课：依据比值定义法的逻辑 针对传统教学中科学方法的隐晦状态，我们以显性的比值定义法逻辑展开压强概念的教学设计。事实上，压强概念的得出究竟是经由比值定义法还是控制变量法，一直是一个未被洞察的问题，这也反映了科学方法隐性教学的不良影响。对此，我们认为，比值定义法才是获得压强概念过程中的核心与主线，也只有明晰了这一比值定义法展开的过程，对概念的理解才能足够深刻。依据比值定义法的基本逻辑，我们将本节教学分为三个环环相扣的步骤。（一）有心栽花花不成：直接比较压力的作用效果 事实上，科学方法并非无本之木、无源之水，比值定义法的原

47、始动因就是企图比较各种力的作用效果，这是人们在认识“力”之后，企图更深刻、稳定地把握这一概念的自然心理动机。秤砣1秤砣2图2 （二）栽花不成选标准：选取相同的标准继续比较压力的作用效果（三）比值的物理内涵：诠释压强的物理意义GDP是指在一定时期内（一个季度或一年），一个国家或地区的经济中所生产出的全部最终产品和劳务的价值，常被公认为衡量国家经济状况的最佳指标。它不但可反映一个国家的经济表现，还可以反映一国的国力与财富。2012年，中国GDP总量8.3万亿美元，瑞士GDP总量6324.18亿美元。中国的GDP远大于瑞士，这就相当于两个不同大小的压力作用。然而，我们要比较不同国家人民的生活水平，也

48、应该选取相同的标准。中国人口为137053.69万人，瑞士人口760.4467万人，这相当于压力的作用面积。两国GDP总量与人口的比值就是人均GDP，中国为6100美元，瑞士为79866.543美元，这可以从一个侧面表征各国人民生活水平。至此，借助这一生动的例子，学生对压强概念和比值定义法的理解就有了可凭借的支撑。事实上，压强概念的建立具有更深刻的必要性，在后续学习过程中，学生会学习到，固体可以传递压力，而气体和液体传递的是压强，可见，压强实则描述了一类物质压力作用的特征。所以，教师在此应该洞悉压强概念在整个章节中的教学逻辑，而在高端备课的第三环节，生动阐释压强的物理意义之后，还应引而不发，为

49、后续的教学埋下伏笔，维持学生一种健康的心理定势和积极的心理动机。总之，本环节要实现的目标就是，既要让学生认为建立压强这一概念有充分的必要，又有意犹未尽之感，而对后续教学充满期待。三、对教学的启示：实施显性的物理科学方法教育 归结压强一节以显化比值定义法为主线的高端备课可见，三个教学环节，从“比较作用效果”的原初动机，到“选取相同标准”的核心思想，再到“生动诠释比值的物理意义”；从“比较”到“度量”，再到表征不同物质压力作用的特性。操作条理清晰、从容严密，思维过程有始有终、环环相扣，时而云遮雾罩，时而柳暗花明，由比较压力作用效果的朴素动机出发，借助有序的、结构化的操作，最终不仅达成了目标、解答了

50、疑惑，而且触及了研究对象更深刻的特征。在整个过程中，学生不仅深刻体察了压强概念的来龙去脉，而且经历了思维训练的曼妙心理体验，并能收获到精神的愉悦，对物理学习开始渐入佳境。这些都是显化物理科学方法教育的重要作用。这种方式应该在教材编写与教学实践中被有意识地贯彻下去并不断探索。这就是压强高端备课最为重要的启示。四、“物体内能改变”的高端备课 物体内能的改变一直是传统教学的重点与难点，主要原因在于内能本身是一个抽象的概念，而在抽象的基础上进行更深层次的教学操作，更是增加了本节课的难度。对于初中生而言，他们很难深刻把握这种“双重抽象”概念的本质。有鉴于此，本文拟提出彰显物理本质与逻辑的教学设计。一、内

51、能教学困境 内能教学的问题有多大？文献指出，在北京市某区青年初中物理教师内能的说课比赛中，每一位教师都按照教材的编写指导学生通过“科学探究”得到物体内能的两种方式做功与热传递。当评委询问“为什么改变内能的方式只有两种？有没有第三种或者第四种方式？”，没有一位教师能够回答上来。青年教师基本上是照本宣科，教学中没有思想、没有观点，不能把所讲的知识与相关的物理学理论联系起来，导致他们教学没有启发、没有逻辑联系，而是“硬生生”的“探究”。绝大多数青年教师只知道将物理知识“是什么”，不知道讲物理知识“为什么”。他们不能把改变内能的两种方式与热力学第一定律联系起来。而根据热力学第一定律，改变内能的方式有且

52、仅有两种。事实上，热力学第一定律分别在高中物理、普通物理及理论物理课程中三次涉及，他们却不知道改变内能方式只有两种。 由此可见，教师尚且不能很好地把握改变内能方式背后隐含的物理思想，又怎么能正确的将知识传授给学生呢？究其原因，与教材编写方式不无关系。首先，选用日常生活中的现象探究改变内能的方法，进而归纳总结出改变内能的方式，这种方法本身并无不妥，至于为什么做这样的实验，教材则没有说清楚。其次，教材试图通过探究实验让学生归纳总结出改变内能的方式，就有可能使学生误以为改变内能的方式是由实验探究得到的。第三，教材所传达的信息就是通过实验总结出了改变内能的两种方式，至于有没有第三种方式却未曾涉及。这样

53、就很难打破学生思维中已有的平衡，从而产生思维定势。 我们认为，改变内能方式教学存在困难的原因在于，教师在讲授过程中并没有从本质上阐述其中蕴含的物理思想，致使学生在学习过程中只能死记硬背，而对内能改变方式的本质缺乏深入理解。二、彰显教学逻辑的高端备课 由于教材未能真正彰显改变内能方式中所蕴含的物理思想，未能给出合乎逻辑的教材设计，从而导致在一系列的探究实验之后，并未使学生真正理解这一问题的物理本质，因此我们提出如下教学设计。1、思考：有没有第三种方式 通过“乙醚棉花压缩燃烧”、“空气推动塞子内能减少”两个实验进行具体操作，学生可以初步总结出改变内能的两种方式，即做功与热传递。如此处理虽然条理清晰

54、，但是缺失了物理教学的逻辑，没有体现物理现象的本质与内涵，仅仅停留在现象层面，远未达到教学应有的效果。 众所周知，热力学第一定律明确指出，U = Q+ W，即一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和。显然，改变内能是不会存在第三种方式的，而教学中很多教师却并没有这样的物理思想，而是生硬的将知识灌输到学生头脑中。这样就很难打破学生思维中已有的平衡，学生的主体作用也很难充分发挥出来。由此，教学的重点就是如何打破学生思维的平衡状态，使学生的思维向临界状态过渡。此时，教师应提出这样的问题：改变内能的方式有没有第三种？如果有是什么？如果没有为什么？教师应鼓励每一个学生大胆提出见

55、解，刺激学生的思维，通过学生与教师和其他同学进行对话争论乃至辩论，发现改变物体内能方式的结论。将学生的想法进行一一总结。最后告诉学生，改变物体内能背后隐含的物理规律即热力学第一定律，该定律决定了改变内能的方式有且仅有两种，不可能有第三种方式，而这两种方式不是由实验探究得到的，而是由其背后隐含的物理规律所支配。2、比喻：教学中的朴素认识 改变内能的两种方式背后隐含着热力学第一定律？这一理解对于初中学生并非易事。对此，教学中采用打比方的方式，可以将这种抽象的物理规律直观化，借助植根于学生内心深处最朴素的认识思维的拐杖，让学生完成知识的建构。可以举出这样的例子：煤矿井底发生冒顶事故时，煤矿工人被困在

56、井下，原来有150斤，过了十几天被营救出来之后为什么变成了140斤？通过激发学生的兴趣，引导学生寻找质量减少的原因有哪些？ 大家知道，发生冒顶事故时井下温度较低，这段时间内由于热传递，工人在井下要消耗一部分能量。此外由于人体做功，也需要消耗一部分能量。所以为了保存体力，工人应该尽量避免不必要的能量损失，等待救援。表一：工人在井下做功、热传递形式 教师还可以进一步举出关于“猪坚强”的新闻报道。在汶川地震中，成都村民万兴明家的大肥猪，震后被埋废墟下36天后奇迹生还，而猪的体重从近150公斤变成了现在可怜的50多公斤，由于喝雨水猪没有被渴死。“猪坚强”与外界环境发生热传递与做功都需要于消耗自身的能量

57、。至此，借助这两个生动的例子，学生对热力学第一定律的理解就有了可凭借的支撑。 内能的概念很抽象，通过对抽象概念的朴素认识，能够使学生主动参与到学习中，在深入理解改变内能方式的基础上，“悟出”其中的物理内涵，体会其中的物理思想，进而很好的训练思维能力。这一环节的教学意义就在于，既要让学生认为建立内能这一概念的实验是必要的，又要让学生认识到实验背后物理规律的深刻性，并产生成功的体验。三、对教学的启示 事实上，改变的内能方式为什么有且仅有两种，一直是一个未被洞察的问题，而本教学设计对改变内能方式是否有第三种的提问，是对物理教学内涵的发展与充实。纵览以上高端备课过程，我们得到以下几点启示。1、重视训练

58、学生思维 本节教学的关键就在于如何使学生大脑开放，让学生的思维由平衡态向非平衡态转变，从而训练学生的思维。所以 “有没有第三种方式”的富有哲理性的提问，就成为一大亮点。根据自组织理论，当系统远离平衡态时，才能够使学生原来的认知状态被远离平衡态的刺激所打破，使认知结构得到充实或变革，达到新的水平和新的平衡。在本节课的教学中，“是否有第三种方式”问题的提出，就使得原本思维处于平衡态的学生不满足已有的实验，通过重构尚未知晓的东西，从而刺激了学生的思维，达到了训练学生思维的效果，随着结论的浮现，也将“热力学第一定律”渗透到教学中。2、把握教学中的物理思想 改变内能方式的教学设计中涉及热学现象、朴素认识

59、、热力学第一定律三个方面，学生借助思维的拐杖理解物理规律，从中明白热学现象是由热力学第一定律支配的。因此，只有能真正体会物理本质的学生才能对物理学拥有“感觉”，并发展出对物理现象的洞察力。所以，改变内能方式的教学不能一味迷信探究而导致学科逻辑、教学逻辑的散碎，而应当循序渐进的把物理思想传授给学生。在本节课教学中，热力学第一定律的引入才让能使学生真正把握内能改变的物理思想。3、注重教学的生态化 鉴于大部分初中生尚未达到形式运算的物理认知水平，加之内能相关知识的高度抽象性，这就要求教师应当特别关注学生的前概念和朴素认识。本节教学设计为了更好地让学生掌握改变内能方式背后蕴含的物理思想，以“煤矿工人体

60、重改变”与“猪坚强”为例，让学生自己“悟出”其中所蕴含的物理思想，从而达到“教是为了不教的目的”。学生通过结合日常生活与实际经验，可以将新知识与已有的观念建立起非任意的和实质性的联系，使晦涩难懂的物理概念变得浅显易懂，这不仅彰显了物理高端备课的逻辑性，也很好的体现了学生的主体地位。五：功的原理的高端备课功的原理：一节初中物理规律课的高端备课“功的原理”作为初中阶段十分重要的物理规律，历来是教学的重点与难点。它既与简单机械联系密切，又是学习机械效率的基础。该节课不仅能使学生对功的概念有更深次层的理解，也将简单机械和能量的关系融入其中。因此，对这节课的教学进行深入研究，具有重要意义。 功的原理：一