“項目+階梯+探究式”教學方法在“流體壓強與流速的關系”教學中應用

金行澤 沙琦波

（1.浙江省寧波市鎮海蛟川書院，浙江 寧波 315000；2.浙江省寧波市四眼碶中學，浙江 寧波 315000）

“流體壓強與流速的關系”是在液體、氣體壓強知識的基礎上的拓展和應用，為之后浮力學習奠定基礎.它是在對液體和氣體靜態壓強學習之后，對流體動態壓強的進一步探討和學習，是對液體和氣體靜態壓強知識的延伸和拓展.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，能利用流體壓強與流速的關系解釋生活中有關的現象.［2］從課程標準來看，本節課體現了“從生活走向物理，從物理走向社會，再從生活回歸物理”的教學理念.因此，本節課教學設計以實驗為主線，從創設情境、合作探究、拓展應用、點睛升華4個方面設置階梯情境，助推學生思維進階，基于以上分析設計了如圖1所示的教學流程.

圖1 教學流程

1 以具體情境引入新課，養成學生的問題意識

真實的情境源于現實生活，對學生來說是真實可感的情境.需要指出的是，使用“真實”的描述，［3］并非僅指現實生活中真實發生的事件，而是強調情境要與學生的經驗相聯系，要與學生的真實好奇相聯結，強調所學知識、能力的真實運用和學生在復雜情境中的真實思維.

教學的源泉很多時候是來自于生活.在日常生活中，流體壓強與流速的關系的相關現象及應用十分常見，但其中所包含的科學原理是很多學生不知道或者是解釋不全面的.因此在教學過程中，教師要通過創設具體物理情境，聯系生活實際，從而激發學生好奇心，引導學生思考其中所蘊含的科學原理.因此本環節，筆者設置了兩個情境：海上船只相撞以及隔空點火.

設計情境1：海上船只相撞.

筆者選擇了動畫片：海爾兄弟中的“兩船相撞”片段.通過片中人物的對話和行為以及兩船相撞前所呈現出來的效果，形象地展現兩船相撞的情景.

設計意圖：通過該片段，讓學生在學習新課前先簡要闡述其中所涉及的物理知識.學生會依據原有知識答出：慣性、浮力等物理知識.教師再進一步設疑：那為什么在船員發現兩船即將碰撞之前，迅速進行“轉舵”也無濟于事呢？ 進而激發學生的求知欲.

設計情境2：隔空點火

（1）點燃其中的1支蠟燭，用1根吸管向火焰的一側吹氣，觀察到火焰向吹氣的一側傾斜.

（2）將3只蠟燭并排靠近，如圖2，點燃兩邊的蠟燭，用吸管向中間未點燃的蠟燭芯方向水平吹氣，可觀察到中間的蠟燭被點燃.

圖2 隔空點火

設計意圖：在傳統觀念認知中，熄滅蠟燭的一種方式就是“吹”，而在這個實驗中，卻用“吹”的方法點燃了蠟燭，與學生已有認知產生強烈沖突，激發學生的好奇心和求知欲，從而引出流體概念，進而引導學生探究流體壓強與流速的關系.

2 以創設問題引出探究，培養學生的探究能力

以問題為導向的教學模式，圍繞知識和能力兩條主線展開教學過程，強調學生在真實情境中自主發現問題、以小組合作方式探究問題，并能夠借助教師提供的支架解決問題.科學教師運用問題為導向的教學模式時，要注重在課前分析教材內容，引導學生在原有知識的基礎上建構新知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力.

教師引導：物理學中把具有流動性的氣體和液體統稱為流體，氣體和液體流動時的速度稱為流速.在前面的學習中已經學過了液體內部的壓強和大氣壓，它們都是流體靜止時的壓強，當液體或氣體流動時，它們的壓強又會怎樣？ 接下來我們通過幾組演示實驗來探究流體壓強與流速的關系.

合作探究1：兩紙相吸.

取兩張白紙，用手抓住上端，使兩紙平行，使另一端自由下垂，如圖3，用嘴向兩紙中間部分使勁吹氣，觀察現象.

圖3 兩紙相吸

實驗現象：吹氣時，兩紙下端向中間靠攏，吹氣越用力，兩紙向中間靠攏越多.

設計意圖：取材簡單，學生可親身體驗、直觀感受，培養了學生的動手操作能力，加強學生對氣體流動與壓強之間關系的感性認識.［4］另外，物體運動狀態改變的原因是受到了力的作用，先從力的角度去分析：不吹氣時，兩紙周圍的氣壓都相等，紙受力平衡.吹氣時，紙下端向中間靠攏，說明紙受到不平衡力的作用，且左紙合力向右，右紙合力向左.從而說明吹氣的地方氣壓變小了，加強了學生對氣體流動與壓強之間關系的理性認識.

合作探究2：吹不走的乒乓球.

將乒乓球放在漏斗中，從漏斗底部向漏斗吹氣，如圖4，漏斗正放、倒放都做一次，觀察實驗現象.

圖4 吹不走的乒乓球

實驗現象：乒乓球吹不走.

合作探究3：跳動的“音符”.

取流體壓強與流速關系的演示器，如圖5，讓學生在一端吹氣，觀察實驗現象.

圖5 演示器

實驗現象：U 形管一端液面上升，另一端液面下降.

合作探究4：模擬兩船相撞.

準備一水槽，里面裝滿水，上面放兩只紙船，通過橡皮管向兩船之間吹氣，如圖6，觀察實驗現象.

圖6 兩船相撞

實驗現象：兩船相互之間靠攏.

設計意圖：以上4個探究活動要求學生4 人小組實驗進行探究，培養學生合作、交流的能力，鼓勵學生善于與他人合作、分享.以前面的實驗作為參考，學生自行設計實驗，培養學生自主學習、探究的能力，使學生保持對探究的熱情.

通過這4個實驗來探究其本質特征，引導學生總結流體的流速與壓強之間的關系.在流體中，流速越大的地方，壓強就越小；流速越小的地方，壓強就越大.學生通過自主地參與知識獲得的過程，掌握科學探究所必須具備的科學方法，探究性地獲得科學概念，并逐步形成探究能力和科學態度.

3 以合作探究得出原理，促成學生的歸納能力

學生利用身邊可利用的實驗器材來完成探究實驗，親身體驗科學家進行探究實驗的過程，有利于引導學生注重探究過程，體會探究的重要性.科學實驗教學要充分發揮學科的探究功能，使學生從知識發現的起源進行觀察，從而獲得完整的知識建構，提高學生科學核心素養.學生通過動手實踐、自主思考、科學探究和完成歸納，充分體現了以學生為主體的教學新理念，［5］進而培養學生實驗探究總結歸納能力，并把總結出來的知識運用到生活實際.

應用拓展1：飛機升空.

思考：幾十噸重的飛機為什么能騰空而起？ 如圖7，展示飛機升空模型.

圖7 飛機升空模型

設計意圖：生活實際與模型相結合，通過動手實踐認識機翼的特殊造型，讓學生明白機翼有什么特殊的造型，機翼的升力是從何而來.進一步讓學生利用所學習的知識對飛機升空的現象進行解釋，進而實現理論與實踐相結合.

應用拓展2：香蕉球.

假使你是個足球迷的話，一定見過這種精彩的場面：攻方球門發直接任意球時，守方球員五六個人排成一字“人墻”，企圖擋住攻入球門的路線，而攻方的主發球員卻不慌不忙，慢慢走上前去，把球放正位置，然后起腳一記猛射，只見球繞過“人墻”，眼看要偏離球門飛出界外，卻又轉過彎來直撲球門，守門員剛要起步撲球，卻為時已晚，球早已應聲入網了.這就是頗為神奇的香蕉球.因為球運動的路線是弧形的，像香蕉形狀，因此以“香蕉球”得名.

設計意圖：足球這項運動深受廣大學生喜愛，引出“香蕉球”這個概念，旨在吸引學生的眼光，激發他們的求知欲，讓學生能用所學知識對日常生活中的一些現象進行解釋，進而提高他們對學習科學的興趣.

根據所學知識，在速度較大一側的壓強比速度較小一側的壓強小，根據伯努利原理，球就受到了一個橫向的壓力差，使球向旁側偏離，而球又不斷向前飛行，在這種情況下，足球同時參與了兩個直線運動，便沿一條彎曲的弧線前進了，如圖8.同樣在乒乓球運動中，運動員在削球或拉弧圈球時，球的運動線路也會改變，原理與“香蕉球”一樣，這樣的現象被稱為馬格納斯效應.

圖8 香蕉球

應用拓展3：自制馬格納斯滑翔機.

設計意圖：通過制作馬格納斯滑翔機，如圖9，讓學生感受親自動手制作實驗教具的快樂，通過發射運動，非常容易觀察到其運動軌跡，這樣可以讓學生進一步探究科學原理，實現實踐應用.

圖9 馬格納斯滑翔機

應用拓展4：自制簡易噴霧器.

設計意圖：此項任務為課后回家實踐作業.旨在讓學生學以致用，通過課堂所學所得，把理論知識實際化，與生活生產相互結合.

4 以理論真知解釋自然，提高學生的釋疑水平

教師教學的目的就是要讓學生能靈活運用所學知識，在原有認知的基礎上加以提煉升華，將所學的科學知識科學原理在理解的基礎上遷移到未知的情境中，可以批判地進行學習.在遷移和運用知識的過程中，將所學的知識原理轉化為解決問題的綜合實踐能力和創新能力.

點睛升華：茅屋為秋風所破歌.

杜甫在《茅屋為秋風所破歌》當中寫道“八月秋高風怒號，卷我屋上三重茅”.大風為什么能掀翻屋頂？

設計意圖：新課程標準提到，同各分科課程相比，科學課程試圖超越學科的界限，統籌設計，整體規劃，強調各學科領域知識的相互滲透和聯系.這樣的課程，有助于學生從整體上認識自然和科學，根據統一的科學概念、原理和各領域知識之間的聯系建立開放型的知識結構；有助于學生知識的遷移和學習能力的發展；有助于對學生科學探究能力培養的總體安排，使學生得到全面的科學方法的訓練；有助于學生較為全面地關注和分析與科學技術有關的社會生活問題，獲得對科學、技術與社會關系的理解.本環節的設計就是試圖將科學學科知識與語文學科知識相結合，真正做到學科之間的有效聯系.

基于初中科學核心素養背景下的“項目+階梯+探究式”課堂教學實踐研究，初中科學項目化學習可以更好地讓學生在生活中發現科學知識的蹤跡.這樣，學生對于科學知識的學習變得更加主動，學生的科學知識儲備變得更加豐富.本文初步探討了初中科學“項目+階梯+探究式”教學中的運用，設計和結論都還值得進一步深入.項目化學習作為現代教育發展的趨勢，在促進科學教育發展上很有借鑒意義.