太空授課背景下“液體表面張力”教學(xué)的問(wèn)題與設(shè)計(jì)

劉銳+張婷玉+陸星琳

摘 要：液體的表面張力是高中物理知識(shí)的選修內(nèi)容，學(xué)生對(duì)該物理概念的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)有可能影響其它知識(shí)的學(xué)習(xí)，而本概念教學(xué)自身也存在諸多有待完善的方面。針對(duì)這些問(wèn)題，結(jié)合太空授課，我們提出了液體表面張力教學(xué)的新授課，并得出三點(diǎn)教學(xué)反思。

關(guān)鍵詞：液體的表面張力；太空授課；概念教學(xué)；認(rèn)識(shí)規(guī)律

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）9（S）-0047-3

2013年6月20日，我國(guó)首次太空授課在我國(guó)首個(gè)目標(biāo)飛行器天宮一號(hào)上成功舉行。在這次長(zhǎng)達(dá)四十分鐘的太空授課過(guò)程中，航天員王亞平先后演示了質(zhì)量測(cè)量、單擺運(yùn)動(dòng)、陀螺運(yùn)動(dòng)、水膜和水球四個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別涉及牛頓運(yùn)動(dòng)定律、角動(dòng)量守恒、液體的表面張力等物理知識(shí)。其中，水膜和水球的演示時(shí)長(zhǎng)達(dá)8分多鐘，講授清晰連貫，水的表面張力特性也呈現(xiàn)得淋漓盡致。

太空授課是具有歷史性的重要時(shí)事，液體的表面張力作為高中物理的知識(shí)內(nèi)容也同時(shí)被賦予了特別的意義。以此為契機(jī)，重新審視中學(xué)物理液體表面張力的教學(xué)，研究探討其存在的問(wèn)題并予以正確合理的解決，就具有重要的教學(xué)價(jià)值。

1 尷尬地位與重要意義

“液體的表面張力”一節(jié)位于普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《物理》（選修3-3），因此在高中物理的實(shí)際教學(xué)中，液體的表面張力因其“選修”身份，長(zhǎng)期被教師擱置于可選可不選的地位，這進(jìn)而也導(dǎo)致了教師對(duì)于該物理概念的教學(xué)相對(duì)其他一些知識(shí)而言未有深入全面的研究。而事實(shí)上，液體表面張力的教學(xué)具有十分重要的意義與價(jià)值。

在中學(xué)階段建立的物理模型中，液體表面張力一直是被忽略掉的因素，譬如浮力、液體壓力等知識(shí)。但現(xiàn)實(shí)中的學(xué)生對(duì)表面張力卻有大量頑固的前概念（Preconception），使得這些模型的建立面臨著特殊的困難。例如，有學(xué)生在學(xué)習(xí)浮力時(shí)始終無(wú)法忽略表面張力這一因素。在一次分組實(shí)驗(yàn)中，絕大多數(shù)學(xué)生都試圖通過(guò)將橡皮泥搟成“薄餅”而使其漂浮。在學(xué)習(xí)大氣壓強(qiáng)一節(jié)時(shí)，有的學(xué)生將教師演示的覆杯實(shí)驗(yàn)的原因歸結(jié)為紙片受到了水的“粘性”，而不是大氣壓強(qiáng)。這些都是液體表面張力因素?zé)o法忽略而對(duì)物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生的障礙。而學(xué)生對(duì)液體的認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程，從初中的物態(tài)變化、液體壓強(qiáng)和浮力到高中的表面張力，再到大學(xué)的流體力學(xué)，是逐步深化、細(xì)化的過(guò)程，每個(gè)階段都是學(xué)生形成液體的認(rèn)識(shí)中不可或缺的一部分。因此，必須正視并且重視液體表面張力的教學(xué)。

當(dāng)前，現(xiàn)行的各版本高中物理教材，以人教版為代表的講法對(duì)于液體表面張力的講解均僅限于表面張力的方向和形成的原因，絕大多數(shù)教學(xué)研究也都拘泥于實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與完善，而忽視了對(duì)表面張力全面認(rèn)識(shí)的形成。雖然實(shí)驗(yàn)是本節(jié)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，成敗直接影響著結(jié)論的得出以及學(xué)生對(duì)液體表面張力方向認(rèn)識(shí)的正確性，但倘若無(wú)視教學(xué)的整體過(guò)程，也容易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于液體表面張力的認(rèn)識(shí)只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林，甚至造成知識(shí)的負(fù)遷移，影響其他物理知識(shí)的學(xué)習(xí)。針對(duì)這些問(wèn)題，結(jié)合物理概念教學(xué)的一般原則，我們做出如下教學(xué)設(shè)計(jì)。

2 符合認(rèn)識(shí)規(guī)律的新授課

液體的表面張力是微觀分子間相互作用力的宏觀表現(xiàn)，具有較強(qiáng)的抽象性。要形成正確的概念，學(xué)生的學(xué)習(xí)一般要以感性認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，再上升為理性認(rèn)識(shí)，最后經(jīng)過(guò)更多方面的認(rèn)識(shí)和理解才能形成全面正確的認(rèn)識(shí)?；诖?，我們可將液體表面張力的教學(xué)分為四個(gè)主要部分。

2.1 感性認(rèn)識(shí)——“水膜”

從學(xué)生已有的生活觀念和樸素認(rèn)識(shí)入手是概念教學(xué)的一般方法。液體表面張力體現(xiàn)在生活中的各種現(xiàn)象是讓學(xué)生形成初步認(rèn)識(shí)的有效途徑。許多教材也都以“露珠呈球形”、“水黽可以停在水面上”等圖片展示水的表面張力。但在讓學(xué)生觀察的同時(shí)，教師必須注意給予合理的引導(dǎo)。太空授課作為重要的課程資源為液體表面張力的教學(xué)提供了新的思路。我們認(rèn)為，對(duì)于表面張力的感性認(rèn)識(shí)需要從“水膜”這一形象的直觀感受入手，即教師在讓學(xué)生觀察圖片的基礎(chǔ)上，要引導(dǎo)學(xué)生形成水的表面好像有一層“水膜”的初步認(rèn)識(shí)。

一方面，“水膜”是學(xué)生可以通過(guò)觀察直接得到的正確的感性認(rèn)識(shí)，能夠激發(fā)學(xué)生思考，也是形成理性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)。另一方面，“水膜”僅是液體表面張力的一種外觀的視覺(jué)表現(xiàn)，而并非其本質(zhì)。理解這一直觀現(xiàn)象產(chǎn)生的內(nèi)在原因能夠進(jìn)一步拓展和深化學(xué)生對(duì)表面張力的認(rèn)識(shí)，這點(diǎn)本文將在后面詳細(xì)敘述。這里，我們不主張?jiān)诮虒W(xué)伊始就向?qū)W生呈現(xiàn)太空授課的內(nèi)容，原因是考慮到學(xué)生本就不容易忽略表面張力，若再以凸顯表面張力的太空授課為開(kāi)端，有強(qiáng)化學(xué)生此類(lèi)錯(cuò)誤前概念的可能。

2.2 理性認(rèn)識(shí)——分子間的作用力

形成一定感性認(rèn)識(shí)以后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，觀察鐵絲環(huán)上肥皂膜與棉線的變化，學(xué)生對(duì)表面張力的方向也具有了初步的認(rèn)識(shí)，接下來(lái)就進(jìn)入引導(dǎo)學(xué)生的認(rèn)識(shí)從感性走向理性的階段。

在這個(gè)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)科學(xué)的思維，也即運(yùn)用比較、分析、綜合、判斷、推理、想象等方法來(lái)抓住事物的本質(zhì)特征以及事物間的聯(lián)系和制約關(guān)系。液體表面張力的實(shí)質(zhì)較為深?yuàn)W，而教材對(duì)其原因的解釋利用了分子動(dòng)理論，通過(guò)比較液體內(nèi)部和表層分子間距的大小，分析得到液體表層分子的間距大，從而判斷液體表層分子間的作用力為吸引力。在教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)想象液體表層的大量分子之間具有相互吸引的作用力，進(jìn)而抓住液體表面張力的本質(zhì)，認(rèn)識(shí)到表面張力的作用可以使液體表面“緊繃”。

我們認(rèn)為這不失為一種“權(quán)宜”解釋。在高中階段，物理教學(xué)不能棄學(xué)生的需求于不顧，但亦不可苛求準(zhǔn)確無(wú)誤；只能采取適當(dāng)方式，在學(xué)生的知識(shí)水平可以接受的范圍內(nèi)，讓學(xué)生形成較為深刻的認(rèn)識(shí)。分子動(dòng)理論就是中學(xué)物理教學(xué)中被廣泛使用的一種“權(quán)宜”解釋，水的蒸發(fā)和沸騰、電阻發(fā)熱等問(wèn)題都可以從分子動(dòng)理論的角度給予相對(duì)科學(xué)合理的說(shuō)明。

2.3 全面認(rèn)識(shí)——太空授課

現(xiàn)行的所有教材在“液體的表面張力”一節(jié)里都包含了以上兩個(gè)部分，但也都只是僅僅包含這兩部分。然而，學(xué)生的認(rèn)識(shí)過(guò)程在變得理性之后并不能完結(jié)，還需要結(jié)合更多方面的認(rèn)識(shí)去理解，才能達(dá)到對(duì)事物全面的、具體的認(rèn)識(shí)。因此，我們認(rèn)為本節(jié)教學(xué)的繼續(xù)展開(kāi)具有重要意義。

在實(shí)際教學(xué)中，研究液體的表面張力需要配置肥皂水，而在太空授課中，演示實(shí)驗(yàn)所用的是可飲用的純水。水的表面張力在失重狀態(tài)下得到完美呈現(xiàn)，這是學(xué)生在日常生活中從未接觸過(guò)的，也是學(xué)生憑借想象力難以預(yù)料的，在認(rèn)識(shí)了表面張力的本質(zhì)以后，通過(guò)觀看太空授課，從一顆水珠到一張水膜，再到一個(gè)大水球，學(xué)生的認(rèn)識(shí)也隨之逐步加深。視頻中航天員王亞平的一句話值得注意：“在失重狀態(tài)下，普通水也可以形成這么大的水膜，這在地面上可是很難做到的”。生活中，水的表面張力遠(yuǎn)沒(méi)有在太空中顯得那么有“威力”，這是教師教學(xué)時(shí)必須向?qū)W生強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)。正如前文所述，學(xué)生對(duì)于液體表面張力大小的認(rèn)識(shí)有可能會(huì)直接影響浮力以及大氣壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)，甚至有些教師都堅(jiān)持認(rèn)為覆杯實(shí)驗(yàn)中的液體表面張力是無(wú)法忽略的，而事實(shí)上，表面張力提供的向上的力對(duì)覆杯實(shí)驗(yàn)的作用非常之小，幾乎可以忽略不計(jì)。

2.4 拓展認(rèn)識(shí)——原始物理問(wèn)題

在物理教學(xué)中運(yùn)用原始物理問(wèn)題，契合學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)和間接經(jīng)驗(yàn)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，因此，選取合適的原始物理問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)具有重要的教育價(jià)值。太空授課之所以會(huì)給人震撼的感受，與選擇失重狀態(tài)下現(xiàn)象明顯的演示實(shí)驗(yàn)作為授課內(nèi)容分不開(kāi)，這也恰恰給了我們重要的啟示。

原始物理問(wèn)題即自然界及社會(huì)生活、生產(chǎn)中客觀存在且未被加工的物理問(wèn)題。 針對(duì)本節(jié)液體表面張力的教學(xué)，我們認(rèn)為，“縫衣針為什么能夠漂在在水面上”就是一道很好的原始物理問(wèn)題。曾有人提出，縫衣針能夠被水托住是受到了“水膜”的支持力。相信在學(xué)習(xí)了液體的表面張力以后，對(duì)于一開(kāi)始看到的水黽能夠停在水面上的現(xiàn)象，許多學(xué)生也很容易產(chǎn)生這樣的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，而事實(shí)上，“水膜”并不真實(shí)存在，同時(shí)也為了向?qū)W生澄清這一點(diǎn)，本節(jié)課的教學(xué)從“水膜”入手，最后還要再回到“水膜”上來(lái)。該問(wèn)題的解釋涉及浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)，手拿過(guò)以后，縫衣針表面會(huì)有一層油脂膜，水是不浸潤(rùn)的，縫衣針?lè)旁谒嫔?，水表面成“凹”狀，縫衣針受到水面的表面張力（如圖1）的合力向上，與重力平衡。因此，是液體的表面張力托住了縫衣針，而不是“水膜”。

3 教學(xué)反思

液體的表面張力是中學(xué)物理知識(shí)眾多概念中的一個(gè)，是學(xué)生建立“物理大廈”的一塊磚瓦，教學(xué)所存在的問(wèn)題必然會(huì)對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響，本概念教學(xué)亦然。反思我們提出的新授課，有以下三點(diǎn)啟示。

3.1 符合概念教學(xué)的一般規(guī)律

概念教學(xué)在中學(xué)物理教學(xué)中具有十分重要的地位，學(xué)生能否較好的掌握物理概念知識(shí)很大程度上取決于概念教學(xué)過(guò)程是否科學(xué)合理。一般情況下，概念教學(xué)要經(jīng)過(guò)“認(rèn)識(shí)”、“完善”、“拓展”三個(gè)階段，而不能畢其功于一役。“認(rèn)識(shí)”即讓學(xué)生對(duì)物理概念形成正確的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)；“完善”即讓學(xué)生從不同側(cè)面去理解概念，形成全面的認(rèn)識(shí)；“拓展”則是指學(xué)生對(duì)概念活化、鞏固的過(guò)程，是培養(yǎng)學(xué)生能力的良好時(shí)機(jī)。本節(jié)液體表面張力的新授課在原教學(xué)基礎(chǔ)上完善了概念教學(xué)的后兩個(gè)階段，并巧妙地將“水膜”貫穿于教學(xué)始終，使教學(xué)過(guò)程的三個(gè)階段形成連貫的整體，達(dá)到了物理概念教學(xué)的基本要求。

3.2 注重學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律

學(xué)習(xí)過(guò)程一般是從生動(dòng)的直觀開(kāi)始的，通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)等過(guò)程，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)是感性的、具體的。而當(dāng)學(xué)生了解了事物的本質(zhì)以后，認(rèn)識(shí)就變得理性并抽象。但此時(shí)學(xué)生的認(rèn)識(shí)并不是終結(jié)，還需要結(jié)合更多方面的認(rèn)識(shí)去理解，才能達(dá)到對(duì)事物全面的、具體的認(rèn)識(shí)。液體表面張力的新授課以“水膜”為開(kāi)端，讓學(xué)生有了感性而具體的認(rèn)識(shí)，而后通過(guò)分子間作用力的本質(zhì)原因的闡述又使學(xué)生的認(rèn)識(shí)變得理性而抽象，最后結(jié)合太空授課，使學(xué)生達(dá)到對(duì)表面張力全面而具體的認(rèn)識(shí)。這樣，最終使學(xué)生獲得對(duì)液體表面張力的真正認(rèn)識(shí)。

3.3 注意前概念對(duì)教學(xué)的影響

前概念是影響和制約物理概念教學(xué)的一個(gè)重要因素，有的前概念與科學(xué)概念相一致，有的卻與科學(xué)概念存在偏差或失真，因此，教學(xué)不能忽視學(xué)生的前概念。清楚了解學(xué)生的前概念，教師的教學(xué)才能做到有的放矢。學(xué)生腦海中液體表面張力前概念的存在可能給浮力和大氣壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)制造障礙，而想要轉(zhuǎn)化錯(cuò)誤的前概念，除了要讓學(xué)生正確認(rèn)識(shí)浮力和大氣壓強(qiáng)的概念以外，還要從問(wèn)題的源頭入手，讓學(xué)生形成液體表面張力概念的正確認(rèn)識(shí)，只有這樣，才能根除學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，建立正確的物理概念。

參考文獻(xiàn)：

[1]人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心. 物理（選修3-3）[M].北京：人民教育出版社，2010.

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[4]高嵩，廖伯琴.覆杯實(shí)驗(yàn)的若干問(wèn)題分析[J].物理教學(xué)探討，2011，（1）：31.

[5]邢紅軍，陳清梅.論原始物理問(wèn)題的教育價(jià)值及其啟示 [J].課程.教材.教法，2005，（1）：56.

[6]季永青.關(guān)于液體表面張力的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)[J].物理教師，2000，（12）：121.

（欄目編輯 陳 潔）

在實(shí)際教學(xué)中，研究液體的表面張力需要配置肥皂水，而在太空授課中，演示實(shí)驗(yàn)所用的是可飲用的純水。水的表面張力在失重狀態(tài)下得到完美呈現(xiàn)，這是學(xué)生在日常生活中從未接觸過(guò)的，也是學(xué)生憑借想象力難以預(yù)料的，在認(rèn)識(shí)了表面張力的本質(zhì)以后，通過(guò)觀看太空授課，從一顆水珠到一張水膜，再到一個(gè)大水球，學(xué)生的認(rèn)識(shí)也隨之逐步加深。視頻中航天員王亞平的一句話值得注意：“在失重狀態(tài)下，普通水也可以形成這么大的水膜，這在地面上可是很難做到的”。生活中，水的表面張力遠(yuǎn)沒(méi)有在太空中顯得那么有“威力”，這是教師教學(xué)時(shí)必須向?qū)W生強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)。正如前文所述，學(xué)生對(duì)于液體表面張力大小的認(rèn)識(shí)有可能會(huì)直接影響浮力以及大氣壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)，甚至有些教師都堅(jiān)持認(rèn)為覆杯實(shí)驗(yàn)中的液體表面張力是無(wú)法忽略的，而事實(shí)上，表面張力提供的向上的力對(duì)覆杯實(shí)驗(yàn)的作用非常之小，幾乎可以忽略不計(jì)。

2.4 拓展認(rèn)識(shí)——原始物理問(wèn)題

在物理教學(xué)中運(yùn)用原始物理問(wèn)題，契合學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)和間接經(jīng)驗(yàn)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，因此，選取合適的原始物理問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)具有重要的教育價(jià)值。太空授課之所以會(huì)給人震撼的感受，與選擇失重狀態(tài)下現(xiàn)象明顯的演示實(shí)驗(yàn)作為授課內(nèi)容分不開(kāi)，這也恰恰給了我們重要的啟示。

原始物理問(wèn)題即自然界及社會(huì)生活、生產(chǎn)中客觀存在且未被加工的物理問(wèn)題。 針對(duì)本節(jié)液體表面張力的教學(xué)，我們認(rèn)為，“縫衣針為什么能夠漂在在水面上”就是一道很好的原始物理問(wèn)題。曾有人提出，縫衣針能夠被水托住是受到了“水膜”的支持力。相信在學(xué)習(xí)了液體的表面張力以后，對(duì)于一開(kāi)始看到的水黽能夠停在水面上的現(xiàn)象，許多學(xué)生也很容易產(chǎn)生這樣的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，而事實(shí)上，“水膜”并不真實(shí)存在，同時(shí)也為了向?qū)W生澄清這一點(diǎn)，本節(jié)課的教學(xué)從“水膜”入手，最后還要再回到“水膜”上來(lái)。該問(wèn)題的解釋涉及浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)，手拿過(guò)以后，縫衣針表面會(huì)有一層油脂膜，水是不浸潤(rùn)的，縫衣針?lè)旁谒嫔?，水表面成“凹”狀，縫衣針受到水面的表面張力（如圖1）的合力向上，與重力平衡。因此，是液體的表面張力托住了縫衣針，而不是“水膜”。

3 教學(xué)反思

液體的表面張力是中學(xué)物理知識(shí)眾多概念中的一個(gè)，是學(xué)生建立“物理大廈”的一塊磚瓦，教學(xué)所存在的問(wèn)題必然會(huì)對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響，本概念教學(xué)亦然。反思我們提出的新授課，有以下三點(diǎn)啟示。

3.1 符合概念教學(xué)的一般規(guī)律

概念教學(xué)在中學(xué)物理教學(xué)中具有十分重要的地位，學(xué)生能否較好的掌握物理概念知識(shí)很大程度上取決于概念教學(xué)過(guò)程是否科學(xué)合理。一般情況下，概念教學(xué)要經(jīng)過(guò)“認(rèn)識(shí)”、“完善”、“拓展”三個(gè)階段，而不能畢其功于一役。“認(rèn)識(shí)”即讓學(xué)生對(duì)物理概念形成正確的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)；“完善”即讓學(xué)生從不同側(cè)面去理解概念，形成全面的認(rèn)識(shí)；“拓展”則是指學(xué)生對(duì)概念活化、鞏固的過(guò)程，是培養(yǎng)學(xué)生能力的良好時(shí)機(jī)。本節(jié)液體表面張力的新授課在原教學(xué)基礎(chǔ)上完善了概念教學(xué)的后兩個(gè)階段，并巧妙地將“水膜”貫穿于教學(xué)始終，使教學(xué)過(guò)程的三個(gè)階段形成連貫的整體，達(dá)到了物理概念教學(xué)的基本要求。

3.2 注重學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律

學(xué)習(xí)過(guò)程一般是從生動(dòng)的直觀開(kāi)始的，通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)等過(guò)程，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)是感性的、具體的。而當(dāng)學(xué)生了解了事物的本質(zhì)以后，認(rèn)識(shí)就變得理性并抽象。但此時(shí)學(xué)生的認(rèn)識(shí)并不是終結(jié)，還需要結(jié)合更多方面的認(rèn)識(shí)去理解，才能達(dá)到對(duì)事物全面的、具體的認(rèn)識(shí)。液體表面張力的新授課以“水膜”為開(kāi)端，讓學(xué)生有了感性而具體的認(rèn)識(shí)，而后通過(guò)分子間作用力的本質(zhì)原因的闡述又使學(xué)生的認(rèn)識(shí)變得理性而抽象，最后結(jié)合太空授課，使學(xué)生達(dá)到對(duì)表面張力全面而具體的認(rèn)識(shí)。這樣，最終使學(xué)生獲得對(duì)液體表面張力的真正認(rèn)識(shí)。

3.3 注意前概念對(duì)教學(xué)的影響

前概念是影響和制約物理概念教學(xué)的一個(gè)重要因素，有的前概念與科學(xué)概念相一致，有的卻與科學(xué)概念存在偏差或失真，因此，教學(xué)不能忽視學(xué)生的前概念。清楚了解學(xué)生的前概念，教師的教學(xué)才能做到有的放矢。學(xué)生腦海中液體表面張力前概念的存在可能給浮力和大氣壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)制造障礙，而想要轉(zhuǎn)化錯(cuò)誤的前概念，除了要讓學(xué)生正確認(rèn)識(shí)浮力和大氣壓強(qiáng)的概念以外，還要從問(wèn)題的源頭入手，讓學(xué)生形成液體表面張力概念的正確認(rèn)識(shí)，只有這樣，才能根除學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，建立正確的物理概念。

參考文獻(xiàn)：

[1]人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心. 物理（選修3-3）[M].北京：人民教育出版社，2010.

[2]喬際平.喬際平教育思想文集[M].北京：首都師范大學(xué)出版社，2011.

[3]王紹符.覆杯實(shí)驗(yàn)的科學(xué)解釋[J].物理通報(bào)，2003，（5）：26.

[4]高嵩，廖伯琴.覆杯實(shí)驗(yàn)的若干問(wèn)題分析[J].物理教學(xué)探討，2011，（1）：31.

[5]邢紅軍，陳清梅.論原始物理問(wèn)題的教育價(jià)值及其啟示 [J].課程.教材.教法，2005，（1）：56.

[6]季永青.關(guān)于液體表面張力的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)[J].物理教師，2000，（12）：121.

（欄目編輯 陳 潔）

在實(shí)際教學(xué)中，研究液體的表面張力需要配置肥皂水，而在太空授課中，演示實(shí)驗(yàn)所用的是可飲用的純水。水的表面張力在失重狀態(tài)下得到完美呈現(xiàn)，這是學(xué)生在日常生活中從未接觸過(guò)的，也是學(xué)生憑借想象力難以預(yù)料的，在認(rèn)識(shí)了表面張力的本質(zhì)以后，通過(guò)觀看太空授課，從一顆水珠到一張水膜，再到一個(gè)大水球，學(xué)生的認(rèn)識(shí)也隨之逐步加深。視頻中航天員王亞平的一句話值得注意：“在失重狀態(tài)下，普通水也可以形成這么大的水膜，這在地面上可是很難做到的”。生活中，水的表面張力遠(yuǎn)沒(méi)有在太空中顯得那么有“威力”，這是教師教學(xué)時(shí)必須向?qū)W生強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)。正如前文所述，學(xué)生對(duì)于液體表面張力大小的認(rèn)識(shí)有可能會(huì)直接影響浮力以及大氣壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)，甚至有些教師都堅(jiān)持認(rèn)為覆杯實(shí)驗(yàn)中的液體表面張力是無(wú)法忽略的，而事實(shí)上，表面張力提供的向上的力對(duì)覆杯實(shí)驗(yàn)的作用非常之小，幾乎可以忽略不計(jì)。

2.4 拓展認(rèn)識(shí)——原始物理問(wèn)題

在物理教學(xué)中運(yùn)用原始物理問(wèn)題，契合學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)和間接經(jīng)驗(yàn)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，因此，選取合適的原始物理問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)具有重要的教育價(jià)值。太空授課之所以會(huì)給人震撼的感受，與選擇失重狀態(tài)下現(xiàn)象明顯的演示實(shí)驗(yàn)作為授課內(nèi)容分不開(kāi)，這也恰恰給了我們重要的啟示。

原始物理問(wèn)題即自然界及社會(huì)生活、生產(chǎn)中客觀存在且未被加工的物理問(wèn)題。 針對(duì)本節(jié)液體表面張力的教學(xué)，我們認(rèn)為，“縫衣針為什么能夠漂在在水面上”就是一道很好的原始物理問(wèn)題。曾有人提出，縫衣針能夠被水托住是受到了“水膜”的支持力。相信在學(xué)習(xí)了液體的表面張力以后，對(duì)于一開(kāi)始看到的水黽能夠停在水面上的現(xiàn)象，許多學(xué)生也很容易產(chǎn)生這樣的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，而事實(shí)上，“水膜”并不真實(shí)存在，同時(shí)也為了向?qū)W生澄清這一點(diǎn)，本節(jié)課的教學(xué)從“水膜”入手，最后還要再回到“水膜”上來(lái)。該問(wèn)題的解釋涉及浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)，手拿過(guò)以后，縫衣針表面會(huì)有一層油脂膜，水是不浸潤(rùn)的，縫衣針?lè)旁谒嫔?，水表面成“凹”狀，縫衣針受到水面的表面張力（如圖1）的合力向上，與重力平衡。因此，是液體的表面張力托住了縫衣針，而不是“水膜”。

3 教學(xué)反思

液體的表面張力是中學(xué)物理知識(shí)眾多概念中的一個(gè)，是學(xué)生建立“物理大廈”的一塊磚瓦，教學(xué)所存在的問(wèn)題必然會(huì)對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響，本概念教學(xué)亦然。反思我們提出的新授課，有以下三點(diǎn)啟示。

3.1 符合概念教學(xué)的一般規(guī)律

概念教學(xué)在中學(xué)物理教學(xué)中具有十分重要的地位，學(xué)生能否較好的掌握物理概念知識(shí)很大程度上取決于概念教學(xué)過(guò)程是否科學(xué)合理。一般情況下，概念教學(xué)要經(jīng)過(guò)“認(rèn)識(shí)”、“完善”、“拓展”三個(gè)階段，而不能畢其功于一役。“認(rèn)識(shí)”即讓學(xué)生對(duì)物理概念形成正確的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)；“完善”即讓學(xué)生從不同側(cè)面去理解概念，形成全面的認(rèn)識(shí)；“拓展”則是指學(xué)生對(duì)概念活化、鞏固的過(guò)程，是培養(yǎng)學(xué)生能力的良好時(shí)機(jī)。本節(jié)液體表面張力的新授課在原教學(xué)基礎(chǔ)上完善了概念教學(xué)的后兩個(gè)階段，并巧妙地將“水膜”貫穿于教學(xué)始終，使教學(xué)過(guò)程的三個(gè)階段形成連貫的整體，達(dá)到了物理概念教學(xué)的基本要求。

3.2 注重學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律

學(xué)習(xí)過(guò)程一般是從生動(dòng)的直觀開(kāi)始的，通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)等過(guò)程，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)是感性的、具體的。而當(dāng)學(xué)生了解了事物的本質(zhì)以后，認(rèn)識(shí)就變得理性并抽象。但此時(shí)學(xué)生的認(rèn)識(shí)并不是終結(jié)，還需要結(jié)合更多方面的認(rèn)識(shí)去理解，才能達(dá)到對(duì)事物全面的、具體的認(rèn)識(shí)。液體表面張力的新授課以“水膜”為開(kāi)端，讓學(xué)生有了感性而具體的認(rèn)識(shí)，而后通過(guò)分子間作用力的本質(zhì)原因的闡述又使學(xué)生的認(rèn)識(shí)變得理性而抽象，最后結(jié)合太空授課，使學(xué)生達(dá)到對(duì)表面張力全面而具體的認(rèn)識(shí)。這樣，最終使學(xué)生獲得對(duì)液體表面張力的真正認(rèn)識(shí)。

3.3 注意前概念對(duì)教學(xué)的影響

前概念是影響和制約物理概念教學(xué)的一個(gè)重要因素，有的前概念與科學(xué)概念相一致，有的卻與科學(xué)概念存在偏差或失真，因此，教學(xué)不能忽視學(xué)生的前概念。清楚了解學(xué)生的前概念，教師的教學(xué)才能做到有的放矢。學(xué)生腦海中液體表面張力前概念的存在可能給浮力和大氣壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)制造障礙，而想要轉(zhuǎn)化錯(cuò)誤的前概念，除了要讓學(xué)生正確認(rèn)識(shí)浮力和大氣壓強(qiáng)的概念以外，還要從問(wèn)題的源頭入手，讓學(xué)生形成液體表面張力概念的正確認(rèn)識(shí)，只有這樣，才能根除學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，建立正確的物理概念。

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[6]季永青.關(guān)于液體表面張力的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)[J].物理教師，2000，（12）：121.

（欄目編輯 陳 潔）