落實(shí)課程改革目標(biāo) 提高學(xué)生核心素養(yǎng)①
——以“氣體的壓強(qiáng)”教學(xué)為例

張晨曦 王 璐

(南京信息工程大學(xué),江蘇 南京 210044)

1 引言

初中物理課程不僅應(yīng)注重科學(xué)知識的傳授和技能的訓(xùn)練,而且應(yīng)注重對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、探究能力、創(chuàng)新意識以及科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。為此,教師在教學(xué)中應(yīng)樹立“以人為本”的學(xué)生觀,將課堂還給學(xué)生,不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),下面以“氣體的壓強(qiáng)”的教學(xué)為例進(jìn)行探討。

2 教材與學(xué)情分析

“氣體的壓強(qiáng)”是蘇科版初中物理八年級下冊第十章的第三節(jié),是在學(xué)習(xí)完固體壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)后,進(jìn)一步對氣體壓強(qiáng)進(jìn)行學(xué)習(xí)。相比于液體壓強(qiáng)和固體壓強(qiáng),“氣體的壓強(qiáng)”這一節(jié)更多地強(qiáng)調(diào)對大氣壓強(qiáng)的認(rèn)識以及相關(guān)規(guī)律的理解與應(yīng)用,總體上比較抽象。而由皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論可知,初中階段的學(xué)生大多處于由具體運(yùn)算向形式運(yùn)算轉(zhuǎn)換的時(shí)期,抽象邏輯思維能力較弱。因此,教師需要尊重學(xué)生的主體地位,運(yùn)用靈活的教學(xué)方法,促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展,提高學(xué)生的能力。

3 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

3.1 激發(fā)認(rèn)知沖突,促進(jìn)思維提升

良好的課題導(dǎo)入能充分調(diào)動學(xué)生的積極性,發(fā)揮學(xué)生的主動性。利用生活現(xiàn)象導(dǎo)入,不僅可以營造一個(gè)輕松的學(xué)習(xí)氛圍,提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情,同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生留心生活現(xiàn)象、進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的能力和習(xí)慣。對教師和學(xué)生來說,長此以往,形成一個(gè)良性循環(huán),能夠促進(jìn)整個(gè)教學(xué)方式

的優(yōu)化和革新。[1]

“氣體的壓強(qiáng)”這節(jié)可以趣味實(shí)驗(yàn)的形式導(dǎo)入,從生活中常見的現(xiàn)象入手,通過演示實(shí)驗(yàn),使學(xué)生直觀地感受大氣壓的存在,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)將物理和生活相聯(lián)系的意識。

教師拿出一個(gè)裝滿水且封口的塑料瓶,提問:如果在瓶底扎個(gè)洞,水會流出來嗎?

學(xué)生思考討論,有人說會,有人說不會。

教師演示,學(xué)生觀察,發(fā)現(xiàn)水并沒有流出。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析,是由于存在豎直向上的力,將水“托”起來了。

教師繼續(xù)演示,在瓶子的側(cè)面扎幾個(gè)小孔,發(fā)現(xiàn)各小孔都沒有水流出。

教師提問:小孔沒有水流出是由于什么原因?

學(xué)生回答:水受到來自大氣各個(gè)方向的力的作用。

師生共同總結(jié),得出本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論:存在大氣壓,且在各個(gè)方向上都有大氣壓。

根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn),水由于受重力作用向下流是常見的現(xiàn)象,而在密封的塑料瓶底部扎小孔后,水卻沒有流出來,這與學(xué)生已有的認(rèn)知相矛盾,這是第一個(gè)認(rèn)知沖突。因此需要引導(dǎo)學(xué)生分析是由于大氣壓的存在,使得水沒有往下流,幫助學(xué)生突破認(rèn)知沖突,建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。通常情況下,施力物體對受力物體產(chǎn)生力的作用個(gè)數(shù)是有限的,實(shí)驗(yàn)表明在各個(gè)方向上都存在大氣壓力,這是第二個(gè)認(rèn)知沖突。關(guān)鍵就是要讓學(xué)生理解:空氣中的氣體分子在做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動,所以大氣壓力在各個(gè)方向上均存在,由此突破第二個(gè)認(rèn)知沖突。為突破認(rèn)知沖突學(xué)生需要用新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu),這是掌握新知識的必由之路。而教師在這個(gè)過程中扮演著引導(dǎo)者的角色,教師需要充分了解學(xué)生,善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生思維的矛盾點(diǎn),并站在學(xué)生角度,引導(dǎo)其轉(zhuǎn)變觀念。

根據(jù)維果斯基的最近發(fā)展區(qū)理論,教師要基于學(xué)生既有的認(rèn)知結(jié)構(gòu),通過創(chuàng)設(shè)問題情境,引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突,使學(xué)生的認(rèn)知由已知區(qū)走向最近發(fā)展區(qū),從而將學(xué)生的認(rèn)知能力和潛能最大化地發(fā)揮出來。[2]上述教學(xué)設(shè)計(jì)并沒有將大氣壓的定義直接、生硬地灌輸給學(xué)生,而是通過演示實(shí)驗(yàn),不斷地追問,這樣的處理帶給學(xué)生的收獲遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止是那幾個(gè)問題的答案。

在教學(xué)過程中,教師要敏銳地抓住學(xué)生已有認(rèn)知與思維定勢,運(yùn)用提問的方式,與學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)不斷碰撞,引發(fā)認(rèn)知沖突,引導(dǎo)學(xué)生不斷地猜想與否定,最終得到正確的結(jié)論。巧妙地利用學(xué)習(xí)中的認(rèn)知沖突,有利于學(xué)生參與到課堂活動中來,充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位,激起學(xué)生的好奇心與求知欲,培養(yǎng)他們的批判性與創(chuàng)新性思維,提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

3.2 構(gòu)建前后聯(lián)系,理解概念內(nèi)涵

教材中隨后的知識點(diǎn)是大氣壓的數(shù)值。托里拆利測出了標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的數(shù)值,相當(dāng)于76 cm高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),約為1.01×105Pa。這是學(xué)生需要掌握的結(jié)論,但是更重要的是對這個(gè)結(jié)論的理解與應(yīng)用。教師在講解這部分內(nèi)容時(shí),可以結(jié)合學(xué)生已有知識,構(gòu)建知識的前后聯(lián)系,幫助學(xué)生理解新的概念。

首先,可以建立大氣壓與液體壓強(qiáng)的聯(lián)系,運(yùn)用上一節(jié)液體壓強(qiáng)公式估算大氣壓強(qiáng)。其次,還可以與導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)相聯(lián)系,根據(jù)演示實(shí)驗(yàn),大氣可以“托”起水柱,因此可以引導(dǎo)學(xué)生探究大氣能“托”起水柱的最大高度,進(jìn)一步強(qiáng)化對標(biāo)準(zhǔn)大氣壓數(shù)值的理解。

物理知識點(diǎn)之間存在內(nèi)在的邏輯聯(lián)系,教師應(yīng)在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識遷移,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。在講解該知識點(diǎn)時(shí),教師聯(lián)系液體壓強(qiáng)和導(dǎo)入實(shí)驗(yàn),可以進(jìn)一步加深學(xué)生對大氣壓數(shù)值的理解。將學(xué)生已有知識與新知識建立聯(lián)系,不僅可鞏固舊知識,而且能促進(jìn)學(xué)生深度思考,更好地理解新概念。在教學(xué)過程中,教師要讓學(xué)生體驗(yàn)知識形成的過程,并對知識點(diǎn)和知識點(diǎn)之間的連接點(diǎn)、連接點(diǎn)上繁衍出來的生長點(diǎn)有深刻的認(rèn)識,這就要建立起前后知識的聯(lián)系,形成完整的知識網(wǎng)絡(luò),[3]從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,提升物理教學(xué)質(zhì)量,進(jìn)而達(dá)成核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。

3.3 巧用實(shí)物直觀演示,促進(jìn)學(xué)生靈活應(yīng)用知識

教材中接下來的一個(gè)重要知識點(diǎn)是流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。這部分內(nèi)容比較抽象,且強(qiáng)調(diào)應(yīng)用。為了讓學(xué)生更形象地感知,可采用演示實(shí)驗(yàn)的方法,調(diào)動學(xué)生多種感官,先使學(xué)生“動”起來,再用實(shí)驗(yàn)詮釋規(guī)律,建立直觀的認(rèn)識,構(gòu)建清晰的認(rèn)知。

教師出示實(shí)驗(yàn)器材:乒乓球、塑料圓筒、吹風(fēng)機(jī)。

教師演示實(shí)驗(yàn):將塑料圓筒與水平面呈一夾角傾斜放置,乒乓球置于圓筒下端并靜止在水平面上,用吹風(fēng)機(jī)在塑料圓筒上端吹風(fēng),發(fā)現(xiàn)乒乓球自己順著圓筒“跑”上來了。

學(xué)生猜想、討論,得出結(jié)論:吹風(fēng)機(jī)在塑料圓筒上端吹風(fēng),導(dǎo)致上端空氣流速增大,壓強(qiáng)減小,塑料圓筒上下兩端產(chǎn)生壓力差,乒乓球就順著圓筒“跑”上來了。通過實(shí)驗(yàn),學(xué)生思考、討論,得出結(jié)論:流速越大,流體的壓強(qiáng)越小。

杜威提倡“活動中心”的教學(xué)理念,主張?jiān)凇白鲋袑W(xué)”,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)。體驗(yàn)比文字更能讓人記住,教師通過直觀體驗(yàn)的方式幫助學(xué)生理解知識,豐富直接經(jīng)驗(yàn)與感性認(rèn)識,有利于學(xué)生在頭腦中形成生動的表象。

物理概念具有一定的抽象性,教師若采用“填鴨式”的教學(xué)模式,并不能幫助學(xué)生理解知識,反而會加重學(xué)生的記憶負(fù)擔(dān)。為了提高教學(xué)效果,教師可采用演示實(shí)驗(yàn)的方法,幫助學(xué)生由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識,使學(xué)生更好地掌握新知識。同時(shí),教師通過演示實(shí)驗(yàn)鍛煉了學(xué)生的觀察、實(shí)踐能力。學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律,增強(qiáng)了學(xué)習(xí)物理的興趣,提升了核心素養(yǎng)。

物理教學(xué)應(yīng)關(guān)注與生產(chǎn)、生活以及科技發(fā)展的聯(lián)系,因此,流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系在生活中的應(yīng)用也是本節(jié)課的重點(diǎn)。以學(xué)生生活為切入點(diǎn),采用紙飛機(jī)模擬真實(shí)飛機(jī)的飛行,通過觀察紙飛機(jī)的形狀特點(diǎn),結(jié)合所學(xué)知識,讓學(xué)生思考紙飛機(jī)飛起來的原因。然后引導(dǎo)學(xué)生舉例分析飛機(jī)起飛時(shí)流體壓強(qiáng)與流速之間的聯(lián)系,踐行“從生活走向物理,從物理走向社會”的課程理念。

讓學(xué)生了解物理知識在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用,不僅能幫助學(xué)生認(rèn)識物理與社會、技術(shù)、環(huán)境的聯(lián)系,感受物理的巨大威力,而且能使其體會科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、刻苦鉆研的科學(xué)精神,養(yǎng)成理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)教學(xué)注重教師的教,而在新課改的形勢下,教學(xué)要從“關(guān)注教”轉(zhuǎn)向“關(guān)注學(xué)”,這就要求教師要注重學(xué)生的主體地位,改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)觀念,增強(qiáng)科學(xué)意識,養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度,提升應(yīng)用科學(xué)知識解決問題的能力。