基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”的教學(xué)實(shí)踐

宋四華

摘?要：在流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的教學(xué)中，如果只停留在利用知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象，無(wú)法讓學(xué)生深刻體會(huì)到知識(shí)的真正價(jià)值.本文基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，以一個(gè)原始物理問(wèn)題為主線，在引導(dǎo)學(xué)生成功設(shè)計(jì)出解決方案的過(guò)程中，不僅使學(xué)生對(duì)所學(xué)規(guī)律有了更深層次的理解，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維和能力，發(fā)展了學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式學(xué)習(xí);核心素養(yǎng);創(chuàng)新思維

文章編號(hào)：1008-4134（2019）18-0026中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

現(xiàn)在很多中學(xué)物理教師反映：對(duì)物理核心素養(yǎng)的內(nèi)涵和外延等都能理解，但是如何在課堂中有效實(shí)施，卻不得要領(lǐng).近年來(lái)受到基礎(chǔ)教育工作者廣泛關(guān)注的“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”，為培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)提供了新的視野.

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是指學(xué)生圍繞某一特定的目標(biāo)或問(wèn)題，以學(xué)科概念和原理的應(yīng)用為中心，借助多種資源進(jìn)行調(diào)查、研究、合作、設(shè)計(jì)等自主探究活動(dòng)，自主地進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)，最終形成成果或解決問(wèn)題.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不是單純學(xué)習(xí)物理概念以及孤立地練習(xí)刻板的技能，而是在引導(dǎo)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的過(guò)程中，有效促進(jìn)學(xué)生“物理觀念”的建立，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，指向?qū)W生的終生發(fā)展.

在課程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上和有限的課時(shí)內(nèi)，如何通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)讓學(xué)生對(duì)概念和原理有深層次的理解，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，是有效實(shí)施培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)和能力的關(guān)鍵.本文以人教版八年級(jí)下冊(cè)“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”中的部分教學(xué)片段為例，進(jìn)行具體說(shuō)明.

1?在項(xiàng)目的選擇上引導(dǎo)培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

教學(xué)片斷1：創(chuàng)設(shè)情境，確定項(xiàng)目

師：同學(xué)們是否有印象，當(dāng)你乘坐火車到外地旅游時(shí)，從淮北市火車站的候車室到站臺(tái)要經(jīng)過(guò)一個(gè)老式的地下通道？（播放教師走過(guò)地下通道的視頻，圖1是走入向下的引道，圖2是展示中間的過(guò)道，圖3是老式地下通道的俯視圖.）

提出問(wèn)題：在通過(guò)引道和過(guò)道時(shí)感覺(jué)有何不同？

生：引道感覺(jué)有風(fēng)，但是經(jīng)過(guò)過(guò)道時(shí)總感覺(jué)氣悶空氣不流通，夏天甚至有難聞的氣味.

師：光憑感覺(jué)是不可靠的，讓我們通過(guò)模型來(lái)看看是不是過(guò)道空氣不流通.圖4是用玻璃制作的地下通道模型，兩個(gè)電吹風(fēng)對(duì)準(zhǔn)引道口吹風(fēng)模擬自然風(fēng)，模型過(guò)道中央有一根點(diǎn)燃的蠟燭，通過(guò)觀察燭焰是否擺動(dòng)判斷空氣是否流通.

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電吹風(fēng)同時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)燭焰幾乎紋絲不動(dòng)（如圖5所示）.

師：引道中即使有風(fēng)通過(guò)，中間過(guò)道空氣也不流通.污濁的空氣會(huì)對(duì)人的身體造成危害，也影響著出行人的心情.同學(xué)們能否想想辦法讓過(guò)道的空氣流通呢？

生1：可以在過(guò)道中安裝通風(fēng)系統(tǒng).

生2：可以向上鑿?fù)ǖ孛姘惭b排氣扇.

師：大家的設(shè)計(jì)方案，都要利用到消耗電能的設(shè)備，而我們現(xiàn)在倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保，用以節(jié)約現(xiàn)有能源的消耗.我們能否利用引道中的自然風(fēng)實(shí)現(xiàn)過(guò)道的通風(fēng)呢？

由此引出本節(jié)課的項(xiàng)目：利用自然風(fēng)實(shí)現(xiàn)老式地下通道通風(fēng)的可行性設(shè)計(jì)方案.

這種“老式地下通道”學(xué)生都很熟悉，教師通過(guò)播放視頻和展示玻璃模型等多種手段喚起學(xué)生對(duì)地下通道的回憶，但是對(duì)于不通風(fēng)的問(wèn)題很少有學(xué)生產(chǎn)生解決這一問(wèn)題的意識(shí).而學(xué)生的初步解決方案，都停留在打洞、裝換氣扇等傳統(tǒng)的想法上，教師引導(dǎo)學(xué)生從保護(hù)環(huán)境節(jié)約資源這一新的角度考慮解決問(wèn)題的方法，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感的絕佳途徑.

2?在項(xiàng)目實(shí)施中推進(jìn)科學(xué)探究和思維

教學(xué)片斷2：師法自然，探究規(guī)律

師：我發(fā)現(xiàn)大家遇到的困難是沒(méi)有處理這類問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn).同學(xué)們，我們?cè)S多的科技創(chuàng)新的靈感都來(lái)自于生活和自然界.自然界中很多動(dòng)物都是住在地下，它們也需要考慮地下通風(fēng)問(wèn)題，讓我們看看能否從中得到啟發(fā).

播放視頻：中央十套探索發(fā)現(xiàn)節(jié)目（如圖6所示）.視頻中是土撥鼠洞穴的切面圖.洞穴上方有兩個(gè)洞口，其中一個(gè)洞口上方有一個(gè)很大的土堆，另一個(gè)幾乎沒(méi)有土堆.白色的點(diǎn)模擬流動(dòng)的空氣.

師：視頻中當(dāng)洞穴上方有空氣從左向右流動(dòng)時(shí)，洞穴內(nèi)外的空氣發(fā)生了什么樣的變化？

生：大土堆上方的空氣流動(dòng)相比平的地方快，而且開(kāi)始不斷有空氣從右洞口進(jìn)入洞穴再?gòu)淖蠖纯诔鋈バ纬裳h(huán).

師：這就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)洞穴的通風(fēng).那是什么原因造成洞穴內(nèi)的空氣移動(dòng)呢？

生：大氣壓.

師：空氣能夠從右洞口被壓入進(jìn)洞穴，說(shuō)明左右洞口氣壓不同，導(dǎo)致氣壓不同的原因是什么呢？

生：我的猜想是空氣流速，流速越大好像氣壓就越小.

學(xué)生活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)探究氣體壓強(qiáng)與氣體流速的關(guān)系.請(qǐng)利用身邊的器材完成探究問(wèn)題……

拋出一個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生自己去研究這對(duì)于初中生來(lái)說(shuō)是存在很大難度的，教師的引導(dǎo)起著關(guān)鍵性的作用.通過(guò)土撥鼠的例子，不僅引導(dǎo)學(xué)生找到解決通風(fēng)問(wèn)題的可能方法，也是在引導(dǎo)學(xué)生掌握研究問(wèn)題的一種方法，在以后學(xué)習(xí)生活中遇到問(wèn)題時(shí)，知道如何去獲取解決問(wèn)題所需要的知識(shí)和靈感.

3?在項(xiàng)目的應(yīng)用中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和意識(shí)

教學(xué)片斷3：交流協(xié)作，完成項(xiàng)目

教師：土撥鼠利用流動(dòng)的空氣解決洞穴通風(fēng)問(wèn)題.請(qǐng)同學(xué)們借鑒土撥鼠的經(jīng)驗(yàn)，以小組為單位研討設(shè)計(jì)解決地下通道通風(fēng)問(wèn)題的設(shè)計(jì)方案，10分鐘后進(jìn)行交流評(píng)估.

交流展示：

生1：我們對(duì)其中一側(cè)引道進(jìn)行改造（如圖7所示），模仿土撥鼠的洞口，右側(cè)引道變窄可以使該側(cè)引道風(fēng)速大于另一側(cè)，導(dǎo)致兩側(cè)引道中氣壓不等，應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)過(guò)道通風(fēng).

生2：我們的設(shè)計(jì)也是對(duì)右側(cè)引道進(jìn)行改造（如圖8所示），使右側(cè)引道風(fēng)速變大.

生3：……

師：設(shè)計(jì)是否合理，我們需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證.以第一組同學(xué)的設(shè)計(jì)為例，我們將類似形狀的泡沫塑料放在過(guò)道口的位置上（如圖9所），蓋上玻璃密封.兩邊同時(shí)開(kāi)啟電吹風(fēng)，發(fā)現(xiàn)燭焰右偏（如圖10所示）.說(shuō)明過(guò)道中確實(shí)通風(fēng)了，第一組同學(xué)設(shè)計(jì)很成功，大家掌聲鼓勵(lì).讓我們?cè)賮?lái)看第二組同學(xué)的設(shè)計(jì)……

師：2007年廈門(mén)市當(dāng)時(shí)正上初三的方興同學(xué)，在學(xué)習(xí)過(guò)本節(jié)內(nèi)容后，利用與我們類似的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，成功地解決了地下通道通風(fēng)問(wèn)題，申請(qǐng)了國(guó)家專利——《可引導(dǎo)自然風(fēng)對(duì)流的不對(duì)稱型地下通道》，并

在國(guó)際上獲得大獎(jiǎng).由此看出，科技創(chuàng)新并不是大家想象的那么難.

學(xué)生設(shè)計(jì)方案過(guò)程中，既是知識(shí)遷移的過(guò)程，也是自我思維界限的突破過(guò)程.燭焰發(fā)生偏轉(zhuǎn)的那一刻，學(xué)生體驗(yàn)到成功的喜悅同時(shí)，也感受到了知識(shí)在生活中的價(jià)值.整個(gè)過(guò)程學(xué)生對(duì)知識(shí)規(guī)律有了更深層次理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理熱情的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí).

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)有諸多要素：?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng)、目標(biāo)設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、收集信息、探究實(shí)驗(yàn)、研討方案、解決問(wèn)題以及項(xiàng)目評(píng)估等.要將這些要素全部融入到教學(xué)設(shè)計(jì)中并有效實(shí)施，這需要花費(fèi)很多的時(shí)間從而影響正常的課時(shí)進(jìn)度，在現(xiàn)實(shí)中很難實(shí)現(xiàn).其次，在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，信息的查詢和收集非常便利，但是對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目，尤其是本文這種設(shè)計(jì)解決問(wèn)題方案的項(xiàng)目，學(xué)生課下在網(wǎng)上就有可能直接找到答案，這樣就會(huì)失去預(yù)期的教學(xué)效果.可以看出項(xiàng)目式學(xué)習(xí)會(huì)受到課堂時(shí)空的限制，因此教師應(yīng)該借助項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)不同課程內(nèi)容和課時(shí)要求，設(shè)計(jì)出符合本校學(xué)生實(shí)際情況的教學(xué)方案.

馮·勞厄說(shuō)過(guò)：教育給予人們的無(wú)非是當(dāng)一切已學(xué)過(guò)的東西都忘記后所剩下來(lái)的東西.學(xué)生所學(xué)習(xí)的物理知識(shí)隨著時(shí)間的推移可能會(huì)遺忘，“剩下的”是研究和解決問(wèn)題的方法和能力，所以教師應(yīng)致力于以下兩點(diǎn)：一是引導(dǎo)學(xué)生知道如何去探索解決問(wèn)題的知識(shí)、方法和靈感;再就是學(xué)生綜合使用這些知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)造的能力.

參考文獻(xiàn)：

[1]楊勇誠(chéng).項(xiàng)目引領(lǐng)下的物理深度學(xué)習(xí)策略[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2018，47（11）：1-4.

[2]張惠鈺.高中物理項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)策略探討[J].物理教師，2017，38（09）：26-28.

[3]邢宏光，麻少妮.基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的初中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)——以“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”為例[J].中學(xué)物理，2019，37（02）：60-62.

[4]韓祥，姜靜，高若陽(yáng)，等.飛機(jī)的升力高峰備課[J].中學(xué)物理，2019，37（02）：22-24.