楊 波

(蘇州市立達中學校,江蘇 蘇州 215002)

·初中園地·

淺談“壓強”教學中的問題情境設(shè)計

楊 波

(蘇州市立達中學校,江蘇 蘇州 215002)

本文對“壓強”這一課教學中如何引出課題、如何處理壓力和重力的關(guān)系、如何處理學生實驗和教師的引導(dǎo)等讓教師比較難以處理的問題進行了一定深度的研究，提出了通過情境設(shè)計得出壓強的概念的方法.

壓強;壓力;教學方法

“壓強”的教學是初中物理的一個重點內(nèi)容,也是實驗演示比較豐富、聯(lián)系生活實踐較密切的內(nèi)容.因而,中學教師經(jīng)常選它為公開課、評優(yōu)課的教學課題.筆者認為壓強概念的建立既不能完全用實驗探究得出(例如歐姆定律),也不能完全從比值定義法得到(例如物質(zhì)的密度)．應(yīng)當在研究影響力的作用效果的因素時通過控制變量進行實驗探究,在定義壓強時用比值定義法定義.本文從以下幾個環(huán)節(jié)對“壓強”教學的問題情境設(shè)計進行探討,以期拋磚引玉.

1 設(shè)置實驗情境引入課題

課題的引入是藝術(shù),是手段,課題引入真正的目的是激發(fā)學生興趣、引領(lǐng)學生主動思考、勇于探求新知、提升觀察能力和思維能力.那么如何設(shè)置情境更好地引起學生思考的興趣呢?筆者在教學中通過設(shè)置趣味實驗情境,取得了較好的效果,以下提供兩個實驗情境設(shè)計供參考.

圖1

設(shè)計1:將兩個相同的易拉罐,一個底部全部去掉,一個底部保留(事先不讓學生看到),插在沙中如圖1所示.開課時請兩位學生(小個子女生和大個子男生)分別對無底的易拉罐和有底的易拉罐豎直向下壓,請大家觀察易拉罐在沙中深度的變化(用實物投影或其他多媒體設(shè)備顯示).大個子男生使出了很大力氣易拉罐深度仍然比輕松的小個子女生要淺得多,這是為什么呢?效果非常明顯.

圖2

設(shè)計2:教師左手拿釘子右手拿氣球,用釘子快速刺破氣球,學生們馬上興奮起來,接著教師拿出事先備好的工具一塊訂滿了釘子的木板,如圖2所示,問有沒有哪位同學敢上去坐一坐?在經(jīng)過一番思想斗爭后有一名男生站出來坐上去,結(jié)果安然無恙,全班鼓掌同時思考這是為什么呢?

比較可知,設(shè)計1可順利引出課題,且可以前后呼應(yīng),在講完壓強的概念后最終揭秘.在男女生比賽過程中活躍了課堂氣氛,使學生的思維迅速活躍起來,達到了預(yù)設(shè)的目的.設(shè)計1操作穩(wěn)定,工具簡單易行,如果是教師在陌生環(huán)境下上課,可迅速拉近師生間的距離.設(shè)計2同樣可順利引出課題,且釘板的出現(xiàn)對學生的感官刺激非常大,特別是身邊的學生坐上去居然安然無恙，也可快速使學生的思維活躍起來,也不失為比較成功的引入方法,在后面壓強的計算方面可以讓學生計算釘子的數(shù)目最少多少,人坐在上面才安全,前后呼應(yīng),鍛煉了學生的思維能力和實際聯(lián)系較為緊密．其他的引出課題的方法還有很多,有氣球上放一塊板上面站人(不穩(wěn)定),復(fù)習力的三要素引入,視頻引入等.無論是采用哪一種引入一定要以能活躍學生思維,激起學生學習興趣為第一要務(wù),從而實現(xiàn)從“引課”向“引思”的升華.

2 巧用情境實驗區(qū)分壓力和重力

圖3

八年級學生學習壓力概念前,有以下一些對建立科學的壓力概念不利的前概念:壓力就是重力;壓力都是由于重力引起的；只有豎直方向才能產(chǎn)生壓力等.也存在有利于建立科學的壓力概念的前概念:壓力是物體對支持面的作用力,放在水平面上的物體對水平面的壓力等于重力,但壓力和重力的施力物和受力物不同;水平方向也有壓力,且大小與重力大小無關(guān).在大部分學生的前概念中對壓力的概念基本停留在生活中豎直方向的壓力,對于斜面上物體對斜面的壓力大小和重力的大小關(guān)系大部分學生都不是很清楚,此處如果展開來講由于課堂時間有限后面的教學可能會受到影響.從蘇科版物理教材來看,編者顯然回避了這個問題,只舉水平和豎直方向兩例,通過復(fù)習力的示意圖并進行比較兩個方向上力的相同之處自然得出什么叫壓力.這樣的處理有利于學生迅速建立壓力的概念,但是之前的問題依然存在.筆者贊成教材的處理方法,但同時也建議把壓力和重力大小關(guān)系的比較放在課堂小結(jié)來處理,可以在課堂小結(jié)中提出斜面上物體對斜面的壓力和重力的大小關(guān)系問題讓學生思考,最后用實驗說明,例如在一根彈性較好的鋼尺上用海綿膠粘一個較大的鉤碼,隨著鋼尺角度的改變,觀察鋼尺受壓后形變程度的改變,如圖3所示.也可以用一個小的電子秤,稱量同一個物體,水平時的稱量結(jié)果和電子秤傾斜后的稱量結(jié)果進行比較,讓學生分析原因,教師引導(dǎo)歸納后再讓學生說出壓力與重力其他方面的不同,最終幫助學生加深對壓力的理解．

3 創(chuàng)設(shè)探究實驗，豐富學生的學習體驗

從壓力向壓強過渡環(huán)節(jié)的實驗還是比較多的,涉及到控制變量法的處理.前后關(guān)系安排的不合理很容易影響整個課堂的效率，也會使課堂變得平淡.在壓力概念出來后,教師即可安排學生利用手邊的器材體驗壓力并觀察壓力的作用效果,筆者建議此處最好還是限定學生的體驗方法,因為在真實的課堂環(huán)境下有時學生面對桌面上眾多的器材會不知所措.此處可讓學生利用一支一端削好的短鉛筆,用食指和大拇指輕輕夾著兩頭,詢問兩個手指的感覺一樣嗎?接著讓筆尖壓在手指上,先輕壓后重壓,比較兩次疼痛的感覺,請學生猜想影響壓力作用效果的因素．然后教師提供器材： 海綿,細沙,鉤碼,小桌子,礦泉水,氣球等.讓學生自己去設(shè)計實驗方案并操作，請不同小組的學生上臺展示說明.大部分學生在順利猜想出影響因素后,都能思考如何設(shè)計實驗去探究壓力的作用效果與影響因素之間的關(guān)系,此處教師要在ppt上以問題的形式對學生進行暗示.例如如何體現(xiàn)壓力的作用效果,如何改變影響因素等.在學生自主展示過程中,不用強調(diào)某一設(shè)計最優(yōu).只要學生的方案合理,能得到正確的結(jié)論都應(yīng)該予以鼓勵,通過創(chuàng)設(shè)合理的情境讓學生體會成功的喜悅是這個環(huán)節(jié)的一大亮點.

4 創(chuàng)設(shè)問題情境，提升思維品質(zhì)

學生在完成探究壓力的作用效果并得到了相關(guān)的結(jié)論后,如何引導(dǎo)他們得出壓強公式呢?此處處理得好就是本節(jié)課的另一個亮點.可以通過比較3種情況下木塊對平面的壓力作用效果誰更明顯?如圖4所示.

圖4

在前2幅圖的過渡下,對第3幅圖要提出讓學生用兩種方法來比較.相同面積比壓力的方法學生容易得出,另一種方法學生往往是對第3幅圖把力化成相同的來處理(采用的是力和面積同時擴大相同的倍數(shù)),很少有學生能想到直接用面積去除以力來進行比較.此處教師通過分析引導(dǎo)讓學生意識到無論是用壓力除以面積還是用面積除以壓力都可以用來描述壓力的作用效果,但用壓力除以面積的方法和描述對象是正相關(guān)的,符合人們的思維習慣,由此得出壓強的概念.

5 提供真實情境，提高應(yīng)用能力

壓強概念得出后,其在學生頭腦中仍是抽象的語言,通過應(yīng)用知識幫助學生從抽象概念上升到具體概念,也鼓勵學生經(jīng)過思考檢查一下自己對概念的理解是否正確,即在頭腦中把抽象概念轉(zhuǎn)換為具體形象,此處應(yīng)該注意首尾照應(yīng),在引出課題時提出的問題可以用壓強概念來解釋了.對于壓易拉罐進入沙子不同深度的問題可以具體化為一道應(yīng)用題讓學生進行計算來說明.同理,坐在釘板上的學生安然無恙,需要具備怎樣的條件呢,難道只要有勇氣就行了嗎?以釘板為例,筆者提供如下問題．

問題1:假設(shè)學生所穿褲子被扎破的極限壓強為1.0×106Pa,一個質(zhì)量為50kg的中學生要想安全地坐在釘板上,若每根釘尖的面積為1mm2,求至少需要多少根釘子?

此處讓學生通過計算熟悉公式,還可通過分析公式發(fā)現(xiàn)增大壓強和減小壓強的方法,并通過新的問題讓學生思考．

問題2:鐵軌為什么要鋪枕木?大型貨車為什么裝那么多車輪?刀刃為什么要磨得鋒利?而刀把為什么做得很寬?

問題3:去超市買了好多東西,拎著很勒手,有什么解決方法嗎?

這樣壓強的概念越來越具體化了.最后小結(jié)時請學生觀看一段海灘上漁民幫助陷在沙灘中不能自拔的老人的視頻讓學生對現(xiàn)實生活中的壓強認識進一步強化.該視頻內(nèi)容為一個漁民先是將受困老人所攜帶的重物拿開,然后去直接拉他,結(jié)果拉的過程中自己也要陷下去,這時暫停播放．問:漁民該怎么辦?讓學生幫助想辦法．然后再繼續(xù)放視頻,看漁民利用自己趴在濕沙地上讓受困老人踩在自己背上從而進行脫困，使學生既發(fā)現(xiàn)生活中的美好,又體會到物理知識在現(xiàn)實生活中應(yīng)用.

1 毛卓飛.初中物理“學程導(dǎo)航式教學”的研究與實踐[D].蘇州： 蘇州大學,2009.

2 劉炳昇,李榮.物理[M].第3版.南京:江蘇鳳凰科學技術(shù)出版社,2012.

3 孫莉.壓強概念的建立及其過程中對思維的培養(yǎng)[J].新教育時代,2015(2):202.

4 鄭淵方.壓強概念的辨析與教學設(shè)計[J].物理教師，2014(12)：32-34.

2017-04-24)