實驗為主線的高效物理課堂教學實踐
——以“流體壓強與流速關系”為例

江耀基

(江西省安福中學,江西 吉安 343200)

實驗為主線的高效物理課堂教學實踐
——以“流體壓強與流速關系”為例

江耀基

(江西省安福中學,江西 吉安 343200)

實驗是物理教學的基礎,也是提高初中物理課堂教學有效性和學生科學素養必不可少的重要手段．本文以“流體壓強與流速關系”為例，分析說明了只有緊抓實驗這根教學主線,才能真正實現物理課堂的高效．

實驗教學;流體壓強與流速;高效課堂

物理是以實驗為基礎的一門學科,實驗能喚起學生的求知欲,同時也是建構物理概念和物理規律的基礎;實驗不僅能降低學生理解物理知識的思維門檻,有助于物理知識的理解,同時還能培養學生嚴謹的科學態度,提升了學生的科學素養．下面以“流體壓強與流速關系”為例,進行分析與說明．

1 課標要求及學情分析

新課程標準對“流體壓強與流速關系”的要求是:通過實驗,能總結出流體壓強與流速關系,能利用流體壓強與流速關系解釋升力產生的原因,能用流體壓強與流速關系解釋生活中有關的現象．從新課標要求來看,本節課體現了“從生活走向物理,從物理走向社會”的新理念．

初中生的生理和心理發育還不成熟,思維處在形象思維向抽象思維轉化的過渡期．他們的思維主要以形象思維為主,喜歡動手動腦,對直觀內容比較感興趣，但欠缺對問題的深入思考及理性化的思維過程．

2 實驗教學流程設計

基于上述分析,結合學生的認知特點,我們可緊抓實驗這根主線,設計圖1中實驗流程來完成本節課的教學內容．

圖1

3 實驗教學過程的開展

依據上面的教學流程,我們可以設計出5個相關的實驗教學片段,并有序地進行課堂實驗教學活動．

3.1 課堂導入,喚起學生求知欲

片段1： “隔空點火”實驗.

師： 同學們,現在我手中有3根蠟燭,用火柴點燃兩邊的蠟燭,同學們想一下,中間的蠟燭我不用火柴能不能點燃呢(如圖2甲)?

圖2

生： 能……

不能……

師： 那么,請大家拭目以待,見證奇跡的時刻……(用吸管對準兩火焰中間輕輕的吹) 看,蠟燭被點燃了(如圖2乙所示)．

生： 課堂中響起了雷鳴般的掌聲……

師： 這是為什么呢?

設計策略與意圖：“隔空點火”小實驗喚起了學生的求知欲,學生非常想知道這是為什么.

新課導入是課堂教學的一個重要環節,愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師”．課堂教學一開始,教師就應該想辦法創造一個能激發學生興趣和求知欲的氛圍．物理小實驗的導入就能很好地創造這種氛圍[1]．因為小實驗不僅可以將抽象的物理知識演變成生動、形象的物理現象,直觀地展示在學生的面前,它還把學生對物理現象的興趣和求知欲引導到對物理知識的學習上來．學生通過對小實驗的觀察獲得了感性材料,為進一步理解和掌握教材內容做好了鋪墊．這種將生動直觀和抽象的思維相結合導入新課方法,對培養學生的思維能力和學生的科學素養有非常明顯的作用．

3.2 進行新課,開啟課堂探究之門

片段2： “吹紙”實驗.

師： 提出問題:氣體壓強與流速之間有什么關系呢?

生： 猜想與假設: (1) 在氣體中,流速越大的位置壓強越小……

(2) 在氣體中,流速越大的位置壓強越大……

圖3

師： 下面就讓我們一同來探究教材44頁的“吹紙”實驗．手握如圖3所示的兩張紙,讓紙自由下垂．在兩張紙的中間向下吹氣,這兩張紙應該怎樣運動?做一做,檢驗你的猜想．

生： 動手實驗……

師： 兩張紙為什么向中間靠攏呢?

學生討論回答:原來向兩張紙中間吹氣,中間空氣的流速大,壓強小,而兩張紙兩側空氣的流速慢,壓強大,從而形成向內的壓強差,所以兩張紙向中間靠攏．

師生總結:在氣體中,流速越大的位置,壓強越小．

設計策略與意圖：課堂上大多數教師大致都有個通病,那就是為了使得自己的課堂更加出彩、出亮點、與眾不同,通常會想出很多新的實驗方法,而把教材提供的一些簡單實驗方法給丟棄了,實在有點舍本逐末．我們不妨采用教材上的“吹紙”實驗進行實驗探究,因為“吹紙”實驗不但器材簡單易得、就地取材、方便操作,而且還能提高學生的動手能力,符合學生認知特點,學生非常容易從這個實驗中得出氣體壓強與流速的關系,這就要求教師在課前的準備上,需要花大量時間精力鉆研教材,研析實驗,尤其要抓準教學的重點和難點,設計好相關的實驗教學活動,才能突破該教學的重點和難點,做到心中有數[2]．

3.3 自制教具,填補實驗探究空白

片段3： 針筒噴泉實驗.

師： 氣體壓強與流速有這樣的關系,液體和氣體都是流體,那么液體壓強與流速又有什么關系呢?

生： 猜想與假設: (1) 在液體中,流速越大的位置壓強越小……

(2) 在液體中,流速越大的位置壓強越大……

師： 為了探究這個問題,今天老師自己自制10個“針筒噴泉”教具(如圖4),該教具用大小不同的A、B、C、D4個針筒,用膠粘起來,然后在B、C、D3個針筒上分別扎上小孔,讓3個小孔在同一直線上．然后將針筒中裝滿水,注意裝水時一定要讓3個小孔沒入水中,接著把針筒放水平,然后在相同推力作用下推動A針筒中的活塞,注意觀察實驗中出現的現象．下面我把針筒噴泉教具分別發到各個小組,大家開始實驗．

圖4

生： 各個小組開始實驗……

師： 通過實驗,大家注意觀察到從B、C、D3個小孔中噴出水柱的高度是否相同呢?

生： 不相同,B針筒中噴出的水柱最高,D針筒中噴出的水柱最低．

師： 這又是為什么呢?大家可以分組討論討論……

學生討論回答:B針筒粗,水流速度慢,壓強大,噴出的水柱高度最高;D針筒最細,水流速度快,壓強小,所以噴出的水柱最低．

師生總結:在液體中,流速越大的位置,壓強越小．

設計策略與意圖：物理課程標準指出，教師應大力提倡用身邊的物品做實驗,利用身邊隨手可得的物品材料進行物理實驗,不僅能激發學生的學習興趣,還能拉近物理與生活的距離,讓學生深切體會科學的真實性．由于教材中沒有列舉液體壓強與流速關系相應的實驗,既然問題提出來了,學生一定充滿好奇,非常想知道液體壓強與流速之間的關系．作為授課教師,為了滿足學生的好奇心,自制了針筒噴泉實驗．選擇塑料針筒自制實驗教具是因為塑料針筒價格便宜,選材方便,用熱熔膠沾上就可以完成,演示起來視覺效果良好,新穎、簡單直觀[3]．這個教具雖然不是其他教師們想象的那么“高、大、上”,但卻非常實用,且說明問題．更難得的是教師采用“低成本”實驗教具,不僅能讓學生經歷知識被發現的過程,學會通過觀察與實驗,從簡單的物理現象中歸納物理規律這個過程,還填補了教材上的探究實驗空白,本身就是一個亮點．

3.4 情景再現,降低物理思維門檻

片段4： “飛機升力再現”實驗.

師： 剛才我們只是理論方面分析飛機升力產生的原因,下面讓我們用實驗的方式來驗證飛機升力產生的原因,大家想不想看看．

生： 想!

圖5

師： 好,大家先看看機翼的形狀,接著我們進行實驗(如圖5),改變吹風機中的風速,觀察飛機機翼的升降情況．

生： 哦,原來是這樣(發出贊嘆聲)．

通過拋磚引玉解釋了飛機升力產生的原因,瞬間點燃學生的表達欲望,學生紛紛說出如氣流偏導器、站臺安全線、汽車過后樹葉飛向、艦船航行等等生活中的實例中運用的物理知識.

設計策略與意圖：飛機升力產生的原因是本節課的一個教學難點,學生難以理解,是因為他們的思維沒有達到應用的高度．在講授該知識點時,相信很多教師采用的“講解”式或“講解+視頻播放”方式進行的．可是大家忽略一個問題,那就是講解得再好,若沒有實驗做支撐,那也是空中樓閣,部分學生始終不懂,效果永遠比不上實驗在學生腦海中留下的烙印．教師利用身邊的物品進行實驗,不僅相當于給學生鋪臺階,提高思維的高度,還會讓學生感到親切,學生能敏銳地洞悉其中發生的物理過程,使學生對知識的理解更加透徹．所以教師在講解該知識點之后,再次采用圖5所示的實驗方式再現飛機升力產生的原因,降低學生理解疑難物理知識的思維門檻[4],從而能輕松理解該知識點．

3.5 創新實驗,提升學生科學素養

片段5： 小組創新實驗.

師： 通過前面的實驗探究,我們已經得出流體壓強與流速的關系,并能用其解釋生活中的一些現象．但是同學們,你們利用我提供的一些實驗器材,自己動手設計實驗,并把設計的實驗成果在全班同學面前展示,看看哪組同學設計最好,做的最棒？

師： 我提供的實驗器材如玻璃杯，乒乓球，吸管(若干根)，漏斗，水槽，注射器，塑料小船，試管，一杯帶藍色顏色的水.大家選擇其中一個或幾個實驗器材設計一個流體壓強與流速關系的實驗,并展示說明．

生： 每組選擇一些實驗器材進行實驗……

師： 下面有請幾個小組學生展示活動成果．

小組1:把乒乓球放入燒杯中,嘴水平對著燒杯口,用力吹氣,乒乓球跳出燒杯(如圖6甲),是因為乒乓球上方空氣的流速快,壓強小．

小組2:我們是用漏斗吹乒乓球,把乒乓球放入漏斗的下方,從漏斗的上方往下吹氣時,松手后發現乒乓球不會掉下來(如圖6乙),是因為乒乓球上方空氣的流速快,壓強小．

圖6

小組3:我們組是用大號吸管往兩個分開的乒乓球中間吹氣,發現倆乒乓球向中間靠攏(如圖6丙),是因為往乒乓球中間吹氣時,中間的流速快,壓強小．

小組4:我們組是把兩小船放在水槽的水面上,然后用注射器往兩小船中間快速注水,發現兩小船向中間靠攏(如圖6丁),是因為兩小船中間水流速度快,壓強小．

生： ……

師： 剛才所有展示成果的小組中,你們認為哪組實驗設計得最好、做得最棒、解釋得最合理呢?

生： 討論交流……

師： 下面我們對做得最棒的組進行頒獎．

生： 掌聲……

設計策略與意圖：學習物理知識的目的是會運用物理知識解決生活中的實際問題,該環節不僅能檢驗學生對前面學過的流體壓強與流速關系的知識掌握得怎么樣,還能讓學生體會物理與生活的密切關系．更重要的是在教師提供實驗器材的前提下,學生自主設計創新實驗并進行展示活動,不僅培養學生的動腦思考、動手操作,語言組織與口頭表達等能力,還能培養學生樂于實驗,善于合作,勇于創新的科學品質,提升了學生的科學素養,體現了教育的本質．更重要的是通過創新實驗,讓學生自主探究,通過主動發現來糾正學生根據生活經驗和潛意識得到的原來錯誤“前概念”．通過學生自主創新實驗,可以有效地開發學生的智力,挖掘學生的潛力,豐富學生的智慧,培養學生的創新精神和創新能力,促進教學相長．

4 結語

綜合上述可知,本節課的教學設計都是緊抓“實驗”這根主線,拉近了學生與物理的距離,激發學生好奇心,有效地開展課堂實驗教學,本節課在教學上層層推進, 淋淋盡致地彰顯物理課堂本質．整個教學過程的實施,都符合學生的認知特點,落實了新課程的三維目標,提升了學生科學素養,也能體現出一個教師過硬的基本教學素養．

1 劉志林.“物理小實驗”在初中物理教學中的作用初探[J].物理教師,1985(7)：17.

2 江耀基.從教學案例中談如何提高物理實驗教學的質量[J].物理教學,2017(1)：42.

3 劉占財.流體壓強與流速關系的實驗的改進[J].物理教學探討,2015(1)：59

4 湯金波.智慧的物理教學:從學生自主實驗入手[J].江蘇教育,2015(11)：46.

2017-03-12)