建模思想在“氣體的壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”教學(xué)中的應(yīng)用

何方送

【摘要】如何解決“上課一聽(tīng)就懂，課后一做就出問(wèn)題”的現(xiàn)象？本文提出了建模教學(xué)可有效解決這一實(shí)際教學(xué)問(wèn)題的觀(guān)點(diǎn)。作者以“氣體的壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”教學(xué)設(shè)計(jì)為例闡述了建模前學(xué)生必具的兩個(gè)基礎(chǔ)條件，分類(lèi)建模教學(xué)的重要性，并從四個(gè)知識(shí)點(diǎn)的具體建模過(guò)程論述了建模思想在突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)所起的教學(xué)作用。

【關(guān)鍵詞】氣體壓強(qiáng) 流速 建模教學(xué)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）01-0130-02

這是一個(gè)毋庸置疑的教學(xué)現(xiàn)象。老師問(wèn)學(xué)生：“這堂課你聽(tīng)懂了嗎？”。學(xué)生回答說(shuō)：“聽(tīng)懂了”?？墒且桓淖鳂I(yè)，教師發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤率很高！如何解決“上課一聽(tīng)就懂，課后一做就出問(wèn)題”的現(xiàn)象？究其原因，還是出在“聽(tīng)”環(huán)節(jié)，沒(méi)有真正聽(tīng)懂！因?yàn)楫?dāng)老師輔導(dǎo)幫助學(xué)生糾錯(cuò)時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生能背原理、公式，但不知如何正確運(yùn)用這些原理、公式。學(xué)生腦子里沒(méi)有推導(dǎo)原理的模型，沒(méi)有理解公式的模型，自然題目一變，他就不知道朝哪個(gè)方向去思考，而是憑感覺(jué)想想去做題?？梢?jiàn)，教師在課堂教學(xué)中怎樣幫助學(xué)生建立正確理解知識(shí)點(diǎn)的模型是解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵所在！下面以浙教版《科學(xué)》八年級(jí)上冊(cè)第2章第3節(jié)第3課時(shí)“氣體的壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”為例論述建模思想在教學(xué)中的具體應(yīng)用。

1.好奇和興趣是建模的情感基礎(chǔ)

【引課】師：同學(xué)們見(jiàn)過(guò)乒乓球在空中跳舞的現(xiàn)象嗎？（生：搖頭一臉好奇）。師：想看嗎？（生：滿(mǎn)臉興奮表情）。教師取出吹風(fēng)機(jī)接上電，拿出1只桔黃色乒乓球放在吹風(fēng)口上，只見(jiàn)老師前后左右上下有節(jié)奏地慢移吹風(fēng)機(jī)，乒乓球跟著有節(jié)奏在空中慢舞起來(lái)（生：滿(mǎn)臉驚訝）。師：為什么乒乓球不掉下來(lái)，也不會(huì)飛走呢？這就是本節(jié)課要探究的課題。

2.前概念是建模的知識(shí)基礎(chǔ)

每個(gè)教師都知道，新課教學(xué)必須在學(xué)生前概念的基礎(chǔ)上才能有效實(shí)施教學(xué)。這個(gè)前概念包括兩方面內(nèi)容：一是學(xué)生已學(xué)的知識(shí)技能，能力在什么水平？二是學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)。

【復(fù)習(xí)回顧】①氣體流動(dòng)方向：高氣壓流向低氣壓；②氣體密度越大，則氣壓越大。

【生活經(jīng)驗(yàn)】①空中飄動(dòng)的紙片；②山頂與山腳的氣壓不同；③窗簾飄出窗外……等等。

3.科學(xué)建模，構(gòu)建知識(shí)體系

3.1 建模問(wèn)題必須是真實(shí)的。

科學(xué)知識(shí)源于生活，又應(yīng)用于生活。建模就是把抽象的科學(xué)知識(shí)通過(guò)模型較直觀(guān)、具體地呈現(xiàn)出來(lái)，便于學(xué)生更好地理解、記憶，是故建模過(guò)程必須建立在實(shí)際生活材料或真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象基礎(chǔ)上才能構(gòu)建。

3.2 建模過(guò)程必須分類(lèi)進(jìn)行。

如果把大腦比作貯存模型的倉(cāng)庫(kù)，那么人必須根據(jù)模型的構(gòu)造特點(diǎn)才能做到快速提取模型。同理，同一知識(shí)模塊中有不同的知識(shí)點(diǎn)，是故建模必須根據(jù)知識(shí)特點(diǎn)分類(lèi)進(jìn)行。學(xué)生只有清楚知識(shí)模型的構(gòu)造特點(diǎn)，分類(lèi)貯存，才能做到從大腦中快速提取模型，并通過(guò)模型特點(diǎn)準(zhǔn)確解決實(shí)際問(wèn)題。

3.2.1 建模一：氣流通過(guò)一個(gè)“面”

師：如果不考慮人的呼吸影響，那么教室內(nèi)的空氣可視作均勻分布，各點(diǎn)的氣體密度是相等的。說(shuō)完拿起一塊紙板豎立在講臺(tái)上，紙板兩側(cè)氣壓相等嗎？

生：相等。

師：取掉紙板中間塊（預(yù)先切割好）形成窗口結(jié)構(gòu)，左邊掛上若干紙條，紙板兩側(cè)氣壓相等嗎？

生：相等。（師追問(wèn)：你的判斷依據(jù)？生：紙條豎直下垂，沒(méi)有左右飄動(dòng)。）

師：拿起吹風(fēng)機(jī)對(duì)著右側(cè)平行面吹，看見(jiàn)什么現(xiàn)象？

生：紙條飄向右側(cè)（生活經(jīng)驗(yàn)：類(lèi)似窗簾飄出窗口）。

師：從紙條飄動(dòng)的方向（前概念）可以說(shuō)明氣體壓強(qiáng)哪邊大？

生：左側(cè)大。

師：對(duì)比剛才紙條下垂的情境，那個(gè)因素改變?cè)斐蓛蓚?cè)氣體壓強(qiáng)不同？

生：由于吹風(fēng)機(jī)對(duì)著右側(cè)平行面吹，使右側(cè)氣體流動(dòng)速度快，造成壓強(qiáng)減小，所以紙板左側(cè)氣體壓強(qiáng)大于右側(cè)。

結(jié)論：氣流通過(guò)一個(gè)“面”時(shí)，流速越大，氣體壓強(qiáng)越小。

【學(xué)生活動(dòng)】

（1）如圖所示，雙手分別捏著兩張紙條的一端，使它們垂掛在胸前，沿兩張紙條中間向下吹氣。你預(yù)測(cè)的現(xiàn)象是什么？實(shí)驗(yàn)結(jié)果你看到了什么現(xiàn)象？如何解釋?zhuān)?/p>

（2）拿一張紙條，將它放在下嘴唇底下，沿著紙條的上表面用力吹氣。你預(yù)測(cè)的現(xiàn)象是什么？你看到了什么現(xiàn)象？如何解釋?zhuān)?/p>

【設(shè)計(jì)意圖】①通過(guò)親身實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證模型的有效性，鞏固建模過(guò)程。②通過(guò)解釋讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何解模，達(dá)到內(nèi)化知識(shí)的目的。

【解模并總結(jié)】

【課堂練習(xí)鞏固】

（1）刮大風(fēng)的時(shí)候，雖然風(fēng)向與墻面平行，但掛在窗內(nèi)的窗簾卻會(huì)向外飄出，如圖（課本圖2-30）所示。你能夠解釋這一現(xiàn)象嗎？

（2）列車(chē)站臺(tái)上，都標(biāo)有一道平行于鐵軌的直線(xiàn)，叫做安全線(xiàn)（如圖）。當(dāng)列車(chē)駛過(guò)時(shí)，旅客必須站在這條線(xiàn)外，以保證人體與鐵軌有足夠的距離。你知道這一要求的科學(xué)原理嗎？

【設(shè)計(jì)意圖】①本節(jié)課的重點(diǎn)是理解“氣體的流速越大，壓強(qiáng)越小”，難點(diǎn)是應(yīng)用這一原理。是故本節(jié)課重心應(yīng)放在建模一的構(gòu)建上。②通過(guò)學(xué)生親身經(jīng)歷建模→驗(yàn)?zāi)！饽５娜^(guò)程，他們不僅掌握了知識(shí)，而且學(xué)會(huì)了如何應(yīng)用知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題。同時(shí)為后續(xù)建模提供了模仿的“原型”。

3.2.2 建模二：氣流經(jīng)過(guò)一個(gè)“點(diǎn)”（管口）

師：拿出裝羽毛球的紙筒（內(nèi)部預(yù)先裝入若干乒乓球、許多紙屑），平放打開(kāi)兩端蓋子，紙筒兩端氣壓相等嗎？

生：相等。

師：封閉一端，筒內(nèi)與筒外氣壓仍相等嗎？

生：相等。

師：拿吹風(fēng)機(jī)沿筒口平面吹，只見(jiàn)許多紙屑從筒口飄出、乒乓球連續(xù)滾出（學(xué)生興奮、笑聲不斷）。

4.總結(jié)語(yǔ)

①建模過(guò)程體現(xiàn)了建構(gòu)主義的核心思想：知識(shí)是在主客體相互作用的活動(dòng)中建構(gòu)起來(lái)的。②通過(guò)建模讓學(xué)生“做中學(xué)”，通過(guò)解模讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)與生活的密切聯(lián)系，真正體現(xiàn)出科學(xué)知識(shí)的價(jià)值。③課后讓幾個(gè)學(xué)生說(shuō)說(shuō)汽車(chē)尾部導(dǎo)流板的作用，學(xué)生都能做到先觀(guān)察導(dǎo)流板的外形特點(diǎn)，然后選擇模型進(jìn)行正確解模，說(shuō)明用建模思想組織本節(jié)課教學(xué)是有效的。