江耀基 陳艷燕

摘?要：物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，本文以“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”為例，重點(diǎn)闡述如何巧用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)“激發(fā)興趣”“建構(gòu)規(guī)律”“應(yīng)用規(guī)律”“遷移知識(shí)”等教學(xué)策略撬動(dòng)物理課堂，啟迪學(xué)生思維，讓學(xué)生在課堂中獲得關(guān)鍵能力，養(yǎng)成核心品格.

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系;教學(xué)策略;核心素養(yǎng)

文章編號(hào)：1008-4134（2020）02-0050?中圖分類號(hào)：G633.7?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：江耀基（1976-），男，江西安福人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：物理教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué);

陳艷燕（1974-），男，江西宜春人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：初中物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué).

物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，物理概念的建立，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察認(rèn)真總結(jié)得來(lái)的.因此，創(chuàng)設(shè)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境是課堂精煉的重要舉措.下面以“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”為例，結(jié)合教學(xué)片段，重點(diǎn)闡述如何巧用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)“激發(fā)興趣”“建構(gòu)規(guī)律”“應(yīng)用規(guī)律”“遷移知識(shí)”等教學(xué)策略撬動(dòng)物理課堂，啟迪學(xué)生思維，讓學(xué)生在課堂中獲得關(guān)鍵能力，養(yǎng)成核心品格.

1?通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲

美國(guó)著名的心里學(xué)家布魯納指出：對(duì)所學(xué)的知識(shí)有濃厚的興趣是學(xué)習(xí)的最好動(dòng)機(jī)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)自己感興趣的一切事物、現(xiàn)象總是主動(dòng)、積極地去認(rèn)識(shí)和探究[1].因此，在物理教學(xué)中教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)一定實(shí)驗(yàn)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，使學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài).

【教學(xué)片段1】

師：能與同學(xué)們共度一節(jié)課的時(shí)間，老師非常開(kāi)心，現(xiàn)在我們來(lái)做一個(gè)游戲——“乒乓球爬坡投籃”.你們說(shuō)好不好？

生：好！

師：塑料水槽里有些乒乓球，看看它能不能爬上我手中的管子，跳入前面的網(wǎng)兜中（如圖1所示），請(qǐng)仔細(xì)觀察.

……（演示實(shí)驗(yàn)）

生：掌聲！

師：實(shí)驗(yàn)成功了嗎？

生：成功了.

師：一個(gè)普通的乒乓球?yàn)槭裁磿?huì)“爬坡投籃”呢？這就是今天我們要學(xué)習(xí)的內(nèi)容“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”.

【設(shè)計(jì)意圖】一節(jié)好課首先就要抓住學(xué)生的眼球，吸引學(xué)生的注意力，為了達(dá)到這個(gè)目的，在物理課堂教學(xué)中，教師們都會(huì)想很多的辦法，如利用生動(dòng)有趣的生活事例、游戲或引人入勝的實(shí)驗(yàn)等，在本節(jié)課中教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)有趣的“乒乓球爬坡投籃”實(shí)驗(yàn)情境，瞬時(shí)吸引了學(xué)生的注意，學(xué)生很好奇，乒乓球?yàn)槭裁茨堋芭榔峦痘@”呢？在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生只有對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生了興趣，才能夠在學(xué)習(xí)過(guò)程中迸發(fā)強(qiáng)大的內(nèi)驅(qū)力，才能使接下來(lái)的探究成為可能.

2?通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行科學(xué)探究，幫助學(xué)生建構(gòu)物理規(guī)律

德國(guó)教育學(xué)家第斯多德認(rèn)為：科學(xué)知識(shí)不應(yīng)只是簡(jiǎn)單地把現(xiàn)有的結(jié)論照本宣科地傳授給學(xué)生，這將剝奪學(xué)生鍛煉思維能力的機(jī)會(huì)，而是應(yīng)采用合乎邏輯的各種教學(xué)手段，啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入思考，在活動(dòng)中去總結(jié)、發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律[2].因此，在物理規(guī)律教學(xué)中，教師應(yīng)該創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，幫助學(xué)生建構(gòu)物理規(guī)律.

【教學(xué)片段2】

師：通過(guò)剛才的“吹紙”“吹乒乓球”和“模擬小船航行”體驗(yàn)活動(dòng)，我們初步得出流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.但是，上述體驗(yàn)中我們只能通過(guò)物理現(xiàn)象大致感知流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，無(wú)法準(zhǔn)確探究流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系.為了讓大家能更準(zhǔn)確探究流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，老師今天也帶來(lái)了實(shí)驗(yàn)，這個(gè)儀器叫流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系演示儀（如圖2所示）.這個(gè)儀器在底部?jī)?nèi)徑大小不同的連接處安裝了葉片，當(dāng)不同流速的流體經(jīng)過(guò)它，葉片的轉(zhuǎn)速不同，我們把它們的轉(zhuǎn)速顯示在電子顯示屏上，白色顯示屏對(duì)應(yīng)內(nèi)徑大的管子，藍(lán)色顯示屏對(duì)應(yīng)內(nèi)徑小的管子.流體流過(guò)時(shí)，同學(xué)們比較電子顯示屏上數(shù)據(jù)大小，就可以知道哪個(gè)管子中流體的流速更大.

師：下面請(qǐng)一個(gè)同學(xué)用電吹風(fēng)在最左邊灌風(fēng)，同學(xué)們注意觀察電子顯示屏上顯示數(shù)據(jù).

……（操作實(shí)驗(yàn)，如圖3所示）

師：哪個(gè)顏色顯示屏的數(shù)據(jù)更大？

生：藍(lán)色.

師：藍(lán)色數(shù)據(jù)大得出內(nèi)徑小的管子中的流速更大，流速不同會(huì)不會(huì)造成它們的壓強(qiáng)也不同呢？我們將它們豎直的管子連上液體壓強(qiáng)計(jì)（如圖4所示），內(nèi)徑大的管子連紅色壓強(qiáng)計(jì)，內(nèi)徑小的管子連藍(lán)色壓強(qiáng)計(jì)，通過(guò)壓強(qiáng)計(jì)U形管兩邊的液面高度差來(lái)告訴大家它們的壓強(qiáng)大小，請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察.

……（吹風(fēng)，如圖4所示）

師：哪個(gè)顏色的壓強(qiáng)計(jì)高度差更大？

生：紅色.

師：我們看到的現(xiàn)象是，空氣在內(nèi)徑小的管子里流速大，內(nèi)徑大的管子壓強(qiáng)大.水也是一樣的嗎？現(xiàn)在老師向里面灌水，請(qǐng)左邊同學(xué)觀察電子顯示屏數(shù)據(jù)大小，右邊同學(xué)觀察壓強(qiáng)計(jì)的高度差.

……（灌水，如圖5所示）

師：哪個(gè)顏色的壓強(qiáng)計(jì)高度差更大？

生：還是紅色.

師：通過(guò)上述的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們得到流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系是怎樣的？請(qǐng)同學(xué)們一起大聲地告訴我.

生：流體在流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大.

【設(shè)計(jì)意圖】 學(xué)生通過(guò)“吹紙”“吹乒乓球”和“模擬小船航行”等體驗(yàn)活動(dòng)對(duì)流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的結(jié)論獲得感性認(rèn)識(shí).但物理規(guī)律的得出不能光憑體驗(yàn)感知，體驗(yàn)不能代替科學(xué)探究，科學(xué)探究必須由學(xué)生通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再將鮮活的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)合起來(lái)，通過(guò)分析與論證得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的分析能力、探究能力和思維能力在不同程度上都得到了鍛煉和發(fā)展，物理規(guī)律在學(xué)生頭腦中自然建構(gòu).

3?通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)科學(xué)思維，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)物理規(guī)律的應(yīng)用

捷克教育家夸美紐斯在《大教學(xué)論》中寫道：一切知識(shí)都是從感官開(kāi)始的，情境使學(xué)生身臨其境，有助于學(xué)生感性知識(shí)的形成，可以使得學(xué)生從形象的感知達(dá)到抽象的理性頓悟，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒和學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)習(xí)成為一種快樂(lè).因此，在物理教學(xué)中教師應(yīng)盡可能把物理規(guī)律的應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)情境結(jié)合起來(lái).

【教學(xué)片段3】

師：飛機(jī)是怎樣飛向高空的呢？讓我們看一段飛機(jī)起飛的視頻.

師：視頻中，同學(xué)們看到飛機(jī)是蹭地一下飛起來(lái)的嗎？

生：不是，先滑了一段距離.

師：有哪位同學(xué)知道它滑行一段距離的目的嗎？

生：加速.

師：對(duì)，飛機(jī)一定要達(dá)到一定速度才能飛起來(lái)，為什么要達(dá)到一定速度才能飛起來(lái)？這就利用了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，讓飛機(jī)獲得了一個(gè)向上的力，這個(gè)力的產(chǎn)生離不開(kāi)一個(gè)重要的部件，那就是機(jī)翼，請(qǐng)仔細(xì)觀察機(jī)翼的剖面圖（如圖6所示），它的形狀有什么特點(diǎn)？

生：上凸下平.

師： 上凸下平的機(jī)翼為什么能讓飛機(jī)飛起來(lái)呢？我們?cè)僮鲆粋€(gè)實(shí)驗(yàn)：模擬飛機(jī)高空飛行.老師這里有一個(gè)機(jī)翼模型，我們保持模型不動(dòng)，讓空氣高速運(yùn)動(dòng)起來(lái)（圖7甲所示），大家注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;接下來(lái)我們把機(jī)翼側(cè)放、倒放，看看機(jī)翼還會(huì)不會(huì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？請(qǐng)同學(xué)們?cè)僮屑?xì)觀察（如圖7乙和丙所示）.

生：總是向凸起的一側(cè)運(yùn)動(dòng).

師：通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們看到機(jī)翼模型總是向凸起一側(cè)運(yùn)動(dòng)，飛機(jī)要飛向高空，就要把凸起的一側(cè)向上，機(jī)翼就要做成上凸下平的形狀.

師：上凸下平的機(jī)翼為什么能產(chǎn)生向上的升力呢？你能利用流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的知識(shí)分析解釋嗎？

生：飛機(jī)起飛時(shí)滑行一段距離后，高速飛行的機(jī)翼上方空氣的流速大、壓強(qiáng)小;下方空氣的流速小、壓強(qiáng)大.于是就產(chǎn)生了一個(gè)向上的壓強(qiáng)差，使機(jī)翼獲得向上的升力，速度大到一定時(shí)，升力足夠大了，飛機(jī)就飛起來(lái)了.

……（掌聲）

【設(shè)計(jì)意圖】飛機(jī)升力產(chǎn)生的原因是本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)，也是一個(gè)抽象的物理問(wèn)題，學(xué)生很難理解空氣經(jīng)過(guò)機(jī)翼上、下表面后為什么能同時(shí)到達(dá)機(jī)翼的尾部.因?yàn)閷W(xué)生的思維沒(méi)有達(dá)到一定的高度，所以教師若采用“講授”或“播放動(dòng)畫”的方式來(lái)解釋其原理，教學(xué)是低效的.此時(shí)教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)情境，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中身臨其境感知不同方向放置的機(jī)翼在氣流作用下的運(yùn)動(dòng)方向，從而找出機(jī)翼在氣流中運(yùn)動(dòng)方向的共性，再結(jié)合“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”物理規(guī)律，飛機(jī)升力產(chǎn)生的原因這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)就得以突破.所以，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，相當(dāng)于給學(xué)生鋪設(shè)思維臺(tái)階，提高了學(xué)生理解物理知識(shí)的關(guān)鍵能力.

4?通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)知識(shí)遷移，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)責(zé)任和科學(xué)態(tài)度

現(xiàn)代認(rèn)知理論認(rèn)為：學(xué)習(xí)總是相互影響的，舊知識(shí)和新知識(shí)之間相同或相似的地方越多，就越容易產(chǎn)生知識(shí)的相互遷移，教師在教學(xué)中如果能將新舊知識(shí)有效地結(jié)合起來(lái)，抓住新舊知識(shí)之間的共同因素，則能促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極遷移.因此，在教學(xué)中教師要善于創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，啟發(fā)學(xué)生的思維，積極促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)遷移，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)能力.

【教學(xué)片段4】

師：哪位同學(xué)能解釋一下開(kāi)始的乒乓球?yàn)槭裁茨堋芭榔峦痘@”？

生：電吹風(fēng)加快了上方管口的空氣流動(dòng)，使上方管口處由于流速增大，壓強(qiáng)減小，下方管口流速更小，壓強(qiáng)更大，這個(gè)壓強(qiáng)差讓乒乓球順利地“爬坡投籃”了.

師：剛才同學(xué)解釋得很好，謝謝！

師：這是非洲草原犬鼠洞穴的橫截面示意圖（如圖8所示），犬鼠的洞穴有兩個(gè)出口，一個(gè)是平的，另一個(gè)則是隆起的土堆.這是為什么呢？

生：露出驚訝表情……

師：這是一個(gè)草原上犬鼠的洞穴模擬裝置（如圖9所示），它的特點(diǎn)就在它的兩個(gè)洞口是不同的，一個(gè)洞口表面是平的，另一個(gè)洞口犬鼠會(huì)在上面弄成一個(gè)小土堆.現(xiàn)在我們就用實(shí)驗(yàn)裝置（如圖10所示）來(lái)看看它的奇妙之處.

師：平行兩個(gè)洞口吹氣，管中的泡沫都從凸起端飛出（如圖10所示），同學(xué)們討論交流出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因.

……（交流討論）

生：凸起地方流速大，壓強(qiáng)小;平的地方流速小，壓強(qiáng)大，這樣空氣就從平的洞口流入，從凸起的洞口流出，從而保證洞中空氣的流動(dòng).

師：這位同學(xué)解釋非常不錯(cuò)！犬鼠聰明吧，但人類比它更聰明，設(shè)計(jì)師巧妙地將犬鼠洞的設(shè)計(jì)用來(lái)改善地下通道的通風(fēng)情況，下面就讓我們一起來(lái)看看它的動(dòng)畫演示（如圖11所示）.

……（播放動(dòng)畫）

師：請(qǐng)同學(xué)們思考，改善后的地下通道的氣流方向?yàn)槭裁磿?huì)發(fā)生變化？哪個(gè)部位起了關(guān)鍵作用？

生：和犬鼠洞口一樣，通道內(nèi)凸起部分起了作用，氣流經(jīng)過(guò)凸起部分時(shí)流速大，壓強(qiáng)小，而另一個(gè)通道內(nèi)氣流流速小，壓強(qiáng)大，氣流就會(huì)通過(guò)中間的交叉口從一個(gè)通道進(jìn)入另一個(gè)通道.

【設(shè)計(jì)意圖】 學(xué)會(huì)對(duì)知識(shí)的遷移是物理學(xué)習(xí)的能力目標(biāo)之一，在物理教學(xué)中，將創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與生活實(shí)例相結(jié)合，可以使復(fù)雜的知識(shí)簡(jiǎn)單化，不僅使學(xué)生容易接受物理知識(shí)，讓學(xué)生了解“物理來(lái)源生活，服務(wù)于社會(huì)”的理念， 還有利于學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，深刻領(lǐng)悟物理方法，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)責(zé)任和科學(xué)態(tài)度.

5?結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，廣大教師要時(shí)刻緊抓實(shí)驗(yàn)教學(xué)這根主線，巧用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)撬動(dòng)物理課堂，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，讓學(xué)生親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)科學(xué)思維，建構(gòu)物理規(guī)律，在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，讓學(xué)生的關(guān)鍵能力、核心品格在物理學(xué)習(xí)中逐步得以培養(yǎng)和提升，課堂教學(xué)質(zhì)量也會(huì)上一個(gè)臺(tái)階.

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（收稿日期：2019-09-07）