大氣壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新及應(yīng)用的有效策略

摘 要：“大氣壓強(qiáng)”是初中物理知識(shí)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，為學(xué)生理解地球周圍的大氣存在壓強(qiáng)提供了重要體驗(yàn)，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)大氣壓強(qiáng)大小的知識(shí)建立了重要的前概念。文章作者在多年的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)《大氣壓強(qiáng)》這一節(jié)課的學(xué)習(xí)往往感到很困惑，因此立足于有效備課的視角，自制教具讓學(xué)生在課堂上可以直接體驗(yàn)到大氣壓強(qiáng)的存在，以提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);大氣壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn);反思

中圖分類號(hào)：G633.7?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：2095-624X（2020）23-0029-02

一、挖掘核心素養(yǎng)，形成教學(xué)策略

1.科學(xué)知識(shí)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對(duì)“大氣壓強(qiáng)”的教學(xué)要求為：“知道大氣壓強(qiáng)及其與人類生活的關(guān)系?！薄稄V州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（2013版，物理）對(duì)大氣壓強(qiáng)的具體評(píng)價(jià)為：“知道馬德堡半球?qū)嶒?yàn)和托里拆利實(shí)驗(yàn);了解測(cè)量大氣壓強(qiáng)的方法;了解大氣壓強(qiáng)與人類生活的關(guān)系”[1]。而本節(jié)課中學(xué)生需要構(gòu)建的核心知識(shí)為“大氣壓強(qiáng)的存在及其測(cè)量方法”“大氣壓強(qiáng)與人類生活的關(guān)系”。

2.科學(xué)方法

在進(jìn)行“大氣壓強(qiáng)”教學(xué)時(shí)，教師主要利用自制教具的演示，讓學(xué)生觀察到酒精在瓶子中燃燒后瓶子迅速變扁，同時(shí)聽到啪啪聲;看到瓶中和吸管中充滿牛奶時(shí)，牛奶吸不起來，以及吸管側(cè)面開孔后，牛奶也吸不起來，形成思維沖突，激發(fā)學(xué)生思考問題、分析問題的興趣。實(shí)驗(yàn)演示大大減少了教師的語言解釋，而且有利于學(xué)生物理核心素養(yǎng)的提高。

3.科學(xué)精神和態(tài)度

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》指出，“有將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活、社會(huì)實(shí)踐的意識(shí)”，“體驗(yàn)戰(zhàn)勝困難、解決物理問題時(shí)的喜悅”，“養(yǎng)成實(shí)事求是、尊重自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度”。教師應(yīng)該發(fā)揮物理學(xué)科優(yōu)勢(shì)，在大氣壓強(qiáng)的教學(xué)中立足于科學(xué)知識(shí)和方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，不能只停留在教授知識(shí)的層面，還要有培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的意識(shí)。教師要利用課堂讓學(xué)生形成終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生“有將科學(xué)服務(wù)于人類的意識(shí)，熱愛祖國，有振興中華的使命感與責(zé)任感”[2]。

4.科學(xué)應(yīng)用

學(xué)習(xí)物理知識(shí)的意義在于學(xué)生能利用所學(xué)的知識(shí)去分析問題和解決問題，特別是將所學(xué)知識(shí)和方法內(nèi)化成一項(xiàng)重要的生活技能。教師要與學(xué)生互動(dòng)進(jìn)行大氣壓強(qiáng)的教學(xué)，設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)并適時(shí)提問，驅(qū)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)象分析。筆者通過教學(xué)實(shí)踐認(rèn)為，在大氣壓強(qiáng)的教學(xué)過程中，教師應(yīng)該設(shè)計(jì)如下問題讓學(xué)生思考：（瓶子和吸管中充滿牛奶時(shí)）用力吸牛奶，牛奶沒吸到口中，吸這個(gè)動(dòng)作能讓牛奶到口中來嗎？（吸管有孔時(shí)）用力吸牛奶，牛奶也沒吸到口中，吸這個(gè)動(dòng)作能讓牛奶到口中來嗎？如果要讓池塘里的水通過管道到達(dá)高處，利用以上的原理我們應(yīng)該怎樣做呢？學(xué)生不一定在課堂上能夠回答出第三個(gè)問題，但教師可以激發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生在課后討論，也可以讓他們課后查找資料。教師要讓學(xué)生了解大氣壓強(qiáng)在生活中的應(yīng)用除了吸盤、吸管，在生產(chǎn)生活中的具體應(yīng)用案例還有抽水機(jī)和沐浴露瓶上的壓力泵等。

二、發(fā)現(xiàn)教學(xué)問題，創(chuàng)新教學(xué)儀器

人教版物理八年級(jí)下冊(cè)教材第九章第三節(jié)《大氣壓強(qiáng)》一課雖然沒有要求演示證明大氣壓強(qiáng)存在的實(shí)驗(yàn)，但建議講評(píng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)有：覆杯實(shí)驗(yàn)、吸管吸飲料、吸盤吸墻面、鐵桶壓扁實(shí)驗(yàn)。雖然覆杯實(shí)驗(yàn)、吸管吸飲料、吸盤吸墻面等實(shí)驗(yàn)操作都比較簡單，但學(xué)生對(duì)“飲料不是吸入口中的，而是大氣壓強(qiáng)壓入口中的”仍然存在較大的困惑：明明用嘴巴吸了吸管，飲料才進(jìn)入口中的，為什么是大氣壓強(qiáng)壓入口中的？而鐵桶壓扁實(shí)驗(yàn)，若教師在課堂上演示，則會(huì)由于操作抽氣機(jī)而耗費(fèi)較多的課堂時(shí)間，因此教師往往采用播放視頻的辦法，但教學(xué)的效果大打折扣。筆者經(jīng)過思考，并經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐證明，可以用比較簡便的實(shí)驗(yàn)解決以上兩個(gè)問題。

創(chuàng)新制作方法如下。

（1）取材：內(nèi)徑約1厘米的透明硬質(zhì)吸管兩根，透明玻璃瓶一個(gè)，與瓶口吻合的橡膠塞一個(gè)，容積18升的空飲用水桶一個(gè)，打火機(jī)一個(gè)，鑷子，酒精，棉花。

（2）制作流程：①在橡膠塞正中間打一個(gè)孔，使透明吸管能剛好插入孔中，在孔與膠塞之間用熱熔膠密封;②另一根透明吸管在靠近吸嘴2厘米處開一個(gè)直徑約1厘米的孔;③把容積18升的空飲用水桶桶口處的膠套去除，備用。

三、精心設(shè)計(jì)問題，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

1.導(dǎo)入情景

師：下面，我想請(qǐng)一位同學(xué)上來喝牛奶。誰愿意上來呢？（教師拿出玻璃瓶和橡膠塞。）

一名學(xué)生走上講臺(tái)，站在教師旁邊。

2.介紹器材

師：這是一個(gè)干凈的玻璃瓶，現(xiàn)在我向瓶中倒?jié)M牛奶，然后用這個(gè)帶透明吸管的橡膠塞塞緊瓶口，吸管與瓶塞之間是密封的?，F(xiàn)在我們看到牛奶已經(jīng)滿到吸管口了。（教師一邊解說，一邊操作。）

3.師生互動(dòng)

師：（對(duì)著上臺(tái)的學(xué)生說）我現(xiàn)在請(qǐng)這位同學(xué)來喝牛奶。規(guī)則是除了用嘴接觸吸管，不能用身體任何部位接觸瓶子。

學(xué)生用力吸吸管。

師：吸這個(gè)動(dòng)作能讓牛奶到口中來嗎？

生：沒有。

師：你認(rèn)為怎樣做才可以用吸管喝到牛奶呢？

生：打開塞子。

師：（打開塞子，換了一根側(cè)面開孔的吸管）我再請(qǐng)你喝牛奶。

學(xué)生再次用力吸吸管。

師：吸這個(gè)動(dòng)作能讓牛奶到口中來嗎？

生：（感到很困惑）還是喝不到牛奶呀！

師：你能否談一下兩次吸牛奶的感受，有沒有什么不一樣？

生：第一次感覺吸不動(dòng)。第二次感覺吸到的是空氣。

師：現(xiàn)在只有這兩根吸管，你怎樣才能用它們喝到牛奶呢？

學(xué)生吸取了前兩次的經(jīng)驗(yàn)，用帶塞子的吸管，但不塞緊瓶口，吸到了牛奶。然后換成用手指堵住小孔，也吸到了牛奶。

師：感謝你的配合，請(qǐng)坐下。我們發(fā)現(xiàn)封住瓶口，就算用力吸了吸管，牛奶也不能進(jìn)入口中;吸管有孔，牛奶也無法吸入口中?？磥砦覀兾嬃蠒r(shí)，是因?yàn)槲覀冎車写髿鈮旱拇嬖冢谴髿獍扬嬃蠅喝肟谥械摹?/p>

以下是飲水桶壓扁實(shí)驗(yàn)。

師：我們的周圍存在大氣，那么大氣壓強(qiáng)有多大呢？下面我們通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)來體驗(yàn)一下。（拿出容積18升的飲用水桶）請(qǐng)一位同學(xué)上臺(tái)來試試，能否壓扁這個(gè)飲水桶？

生：（嘗試用力壓飲水桶，用腳踩飲水桶，都只能稍微將桶壓凹陷。）

師：看來這位同學(xué)的力量不能把這個(gè)飲水桶壓扁呀！下面我們一起來看一股神奇的力量吧！教師把點(diǎn)燃的酒精棉放入飲水桶中，并用手掌蓋住桶口，請(qǐng)同學(xué)們觀察。（教師一邊講解一邊操作，舉高飲水桶，稍后看到飲水桶的大部分凹陷，同時(shí)聽到巨大的啪啪聲。）

學(xué)生驚嘆。

教師松開封住桶口的手掌，桶身快速恢復(fù)原狀，再次發(fā)出啪啪聲。

學(xué)生再次驚嘆。

4.實(shí)驗(yàn)小結(jié)

我們周圍存在著大氣。用吸管吸飲料時(shí)，是大氣壓在了液面，將飲料壓入了口中。飲水桶內(nèi)的酒精燃燒，桶內(nèi)氣壓減小，大氣壓將飲水桶壓扁了，證明大氣壓強(qiáng)還是很大的。

四、教學(xué)反思

以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的器材可以從生活中很方便地獲得，制作成本低，操作方法也十分簡單。帶密封橡膠塞的吸管和側(cè)面開孔的吸管，能夠有效幫助學(xué)生建立大氣壓強(qiáng)存在的感性認(rèn)知，而且實(shí)驗(yàn)過程的推進(jìn)自然而且有趣味性。通過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的演示和師生互動(dòng)，學(xué)生產(chǎn)生了思維沖突，啟發(fā)了學(xué)生用吸管喝牛奶的本質(zhì)原因是什么。學(xué)生未把飲水桶壓扁而大氣壓把飲水桶壓扁的實(shí)驗(yàn)形成了明顯的實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比。學(xué)生體驗(yàn)到了大氣壓強(qiáng)的存在，使學(xué)生對(duì)大氣壓存在和大氣壓很大形成了深刻的印象，為他們后續(xù)學(xué)習(xí)大氣壓強(qiáng)的測(cè)量作鋪墊，實(shí)現(xiàn)了課堂的有效性。

課堂是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的主陣地。教師圍繞教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)，以先進(jìn)的教學(xué)理念為指導(dǎo)，立足于物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)，反思教學(xué)問題，探索解決問題的方法，結(jié)合創(chuàng)新教具精心設(shè)計(jì)問題，以求課堂教學(xué)更加高效。教師創(chuàng)新教具的態(tài)度也激勵(lì)了學(xué)生勇于面對(duì)困難，有效培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，這就真正達(dá)到了立德樹人的教育目標(biāo)，這也是我們所有教育工作者共同奮斗的目標(biāo)[3]！

[參考文獻(xiàn)]

[1]廣州市教育局教學(xué)研究室.廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（物理）[S].廣州：廣東教育出版社，2013：60.

[2]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[3]馬朱林.以“楞次定律”為例踐行核心素養(yǎng)教學(xué)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2018（Z1）：8.

基金項(xiàng)目：廣州市第三批市教育系統(tǒng)創(chuàng)新學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)“中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新及其在教學(xué)中的應(yīng)用研究”（1201630019）。

作者簡介：覃燕娜（1985— ），女，廣東德慶人，中學(xué)一級(jí)教師，本科，研究方向：初中物理教學(xué)。