江耀基

(江西省安福中學(xué),江西 吉安 343200)

實驗為主線的高效物理課堂教學(xué)實踐
——以“流體壓強與流速關(guān)系”為例

江耀基

(江西省安福中學(xué),江西 吉安 343200)

實驗是物理教學(xué)的基礎(chǔ),也是提高初中物理課堂教學(xué)有效性和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)必不可少的重要手段．本文以“流體壓強與流速關(guān)系”為例，分析說明了只有緊抓實驗這根教學(xué)主線,才能真正實現(xiàn)物理課堂的高效．

實驗教學(xué);流體壓強與流速;高效課堂

物理是以實驗為基礎(chǔ)的一門學(xué)科,實驗?zāi)軉酒饘W(xué)生的求知欲,同時也是建構(gòu)物理概念和物理規(guī)律的基礎(chǔ);實驗不僅能降低學(xué)生理解物理知識的思維門檻,有助于物理知識的理解,同時還能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)．下面以“流體壓強與流速關(guān)系”為例,進(jìn)行分析與說明．

1 課標(biāo)要求及學(xué)情分析

新課程標(biāo)準(zhǔn)對“流體壓強與流速關(guān)系”的要求是:通過實驗,能總結(jié)出流體壓強與流速關(guān)系,能利用流體壓強與流速關(guān)系解釋升力產(chǎn)生的原因,能用流體壓強與流速關(guān)系解釋生活中有關(guān)的現(xiàn)象．從新課標(biāo)要求來看,本節(jié)課體現(xiàn)了“從生活走向物理,從物理走向社會”的新理念．

初中生的生理和心理發(fā)育還不成熟,思維處在形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)化的過渡期．他們的思維主要以形象思維為主,喜歡動手動腦,對直觀內(nèi)容比較感興趣，但欠缺對問題的深入思考及理性化的思維過程．

2 實驗教學(xué)流程設(shè)計

基于上述分析,結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點,我們可緊抓實驗這根主線,設(shè)計圖1中實驗流程來完成本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容．

圖1

3 實驗教學(xué)過程的開展

依據(jù)上面的教學(xué)流程,我們可以設(shè)計出5個相關(guān)的實驗教學(xué)片段,并有序地進(jìn)行課堂實驗教學(xué)活動．

3.1 課堂導(dǎo)入,喚起學(xué)生求知欲

片段1： “隔空點火”實驗.

師： 同學(xué)們,現(xiàn)在我手中有3根蠟燭,用火柴點燃兩邊的蠟燭,同學(xué)們想一下,中間的蠟燭我不用火柴能不能點燃呢(如圖2甲)?

圖2

生： 能……

不能……

師： 那么,請大家拭目以待,見證奇跡的時刻……(用吸管對準(zhǔn)兩火焰中間輕輕的吹) 看,蠟燭被點燃了(如圖2乙所示)．

生： 課堂中響起了雷鳴般的掌聲……

師： 這是為什么呢?

設(shè)計策略與意圖：“隔空點火”小實驗喚起了學(xué)生的求知欲,學(xué)生非常想知道這是為什么.

新課導(dǎo)入是課堂教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié),愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師”．課堂教學(xué)一開始,教師就應(yīng)該想辦法創(chuàng)造一個能激發(fā)學(xué)生興趣和求知欲的氛圍．物理小實驗的導(dǎo)入就能很好地創(chuàng)造這種氛圍[1]．因為小實驗不僅可以將抽象的物理知識演變成生動、形象的物理現(xiàn)象,直觀地展示在學(xué)生的面前,它還把學(xué)生對物理現(xiàn)象的興趣和求知欲引導(dǎo)到對物理知識的學(xué)習(xí)上來．學(xué)生通過對小實驗的觀察獲得了感性材料,為進(jìn)一步理解和掌握教材內(nèi)容做好了鋪墊．這種將生動直觀和抽象的思維相結(jié)合導(dǎo)入新課方法,對培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有非常明顯的作用．

3.2 進(jìn)行新課,開啟課堂探究之門

片段2： “吹紙”實驗.

師： 提出問題:氣體壓強與流速之間有什么關(guān)系呢?

生： 猜想與假設(shè): (1) 在氣體中,流速越大的位置壓強越小……

(2) 在氣體中,流速越大的位置壓強越大……

圖3

師： 下面就讓我們一同來探究教材44頁的“吹紙”實驗．手握如圖3所示的兩張紙,讓紙自由下垂．在兩張紙的中間向下吹氣,這兩張紙應(yīng)該怎樣運動?做一做,檢驗?zāi)愕牟孪耄?/p>

生： 動手實驗……

師： 兩張紙為什么向中間靠攏呢?

學(xué)生討論回答:原來向兩張紙中間吹氣,中間空氣的流速大,壓強小,而兩張紙兩側(cè)空氣的流速慢,壓強大,從而形成向內(nèi)的壓強差,所以兩張紙向中間靠攏．

師生總結(jié):在氣體中,流速越大的位置,壓強越小．

設(shè)計策略與意圖：課堂上大多數(shù)教師大致都有個通病,那就是為了使得自己的課堂更加出彩、出亮點、與眾不同,通常會想出很多新的實驗方法,而把教材提供的一些簡單實驗方法給丟棄了,實在有點舍本逐末．我們不妨采用教材上的“吹紙”實驗進(jìn)行實驗探究,因為“吹紙”實驗不但器材簡單易得、就地取材、方便操作,而且還能提高學(xué)生的動手能力,符合學(xué)生認(rèn)知特點,學(xué)生非常容易從這個實驗中得出氣體壓強與流速的關(guān)系,這就要求教師在課前的準(zhǔn)備上,需要花大量時間精力鉆研教材,研析實驗,尤其要抓準(zhǔn)教學(xué)的重點和難點,設(shè)計好相關(guān)的實驗教學(xué)活動,才能突破該教學(xué)的重點和難點,做到心中有數(shù)[2]．

3.3 自制教具,填補實驗探究空白

片段3： 針筒噴泉實驗.

師： 氣體壓強與流速有這樣的關(guān)系,液體和氣體都是流體,那么液體壓強與流速又有什么關(guān)系呢?

生： 猜想與假設(shè): (1) 在液體中,流速越大的位置壓強越小……

(2) 在液體中,流速越大的位置壓強越大……

師： 為了探究這個問題,今天老師自己自制10個“針筒噴泉”教具(如圖4),該教具用大小不同的A、B、C、D4個針筒,用膠粘起來,然后在B、C、D3個針筒上分別扎上小孔,讓3個小孔在同一直線上．然后將針筒中裝滿水,注意裝水時一定要讓3個小孔沒入水中,接著把針筒放水平,然后在相同推力作用下推動A針筒中的活塞,注意觀察實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象．下面我把針筒噴泉教具分別發(fā)到各個小組,大家開始實驗．

圖4

生： 各個小組開始實驗……

師： 通過實驗,大家注意觀察到從B、C、D3個小孔中噴出水柱的高度是否相同呢?

生： 不相同,B針筒中噴出的水柱最高,D針筒中噴出的水柱最低．

師： 這又是為什么呢?大家可以分組討論討論……

學(xué)生討論回答:B針筒粗,水流速度慢,壓強大,噴出的水柱高度最高;D針筒最細(xì),水流速度快,壓強小,所以噴出的水柱最低．

師生總結(jié):在液體中,流速越大的位置,壓強越小．

設(shè)計策略與意圖：物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出，教師應(yīng)大力提倡用身邊的物品做實驗,利用身邊隨手可得的物品材料進(jìn)行物理實驗,不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還能拉近物理與生活的距離,讓學(xué)生深切體會科學(xué)的真實性．由于教材中沒有列舉液體壓強與流速關(guān)系相應(yīng)的實驗,既然問題提出來了,學(xué)生一定充滿好奇,非常想知道液體壓強與流速之間的關(guān)系．作為授課教師,為了滿足學(xué)生的好奇心,自制了針筒噴泉實驗．選擇塑料針筒自制實驗教具是因為塑料針筒價格便宜,選材方便,用熱熔膠沾上就可以完成,演示起來視覺效果良好,新穎、簡單直觀[3]．這個教具雖然不是其他教師們想象的那么“高、大、上”,但卻非常實用,且說明問題．更難得的是教師采用“低成本”實驗教具,不僅能讓學(xué)生經(jīng)歷知識被發(fā)現(xiàn)的過程,學(xué)會通過觀察與實驗,從簡單的物理現(xiàn)象中歸納物理規(guī)律這個過程,還填補了教材上的探究實驗空白,本身就是一個亮點．

3.4 情景再現(xiàn),降低物理思維門檻

片段4： “飛機升力再現(xiàn)”實驗.

師： 剛才我們只是理論方面分析飛機升力產(chǎn)生的原因,下面讓我們用實驗的方式來驗證飛機升力產(chǎn)生的原因,大家想不想看看．

生： 想!

圖5

師： 好,大家先看看機翼的形狀,接著我們進(jìn)行實驗(如圖5),改變吹風(fēng)機中的風(fēng)速,觀察飛機機翼的升降情況．

生： 哦,原來是這樣(發(fā)出贊嘆聲)．

通過拋磚引玉解釋了飛機升力產(chǎn)生的原因,瞬間點燃學(xué)生的表達(dá)欲望,學(xué)生紛紛說出如氣流偏導(dǎo)器、站臺安全線、汽車過后樹葉飛向、艦船航行等等生活中的實例中運用的物理知識.

設(shè)計策略與意圖：飛機升力產(chǎn)生的原因是本節(jié)課的一個教學(xué)難點,學(xué)生難以理解,是因為他們的思維沒有達(dá)到應(yīng)用的高度．在講授該知識點時,相信很多教師采用的“講解”式或“講解+視頻播放”方式進(jìn)行的．可是大家忽略一個問題,那就是講解得再好,若沒有實驗做支撐,那也是空中樓閣,部分學(xué)生始終不懂,效果永遠(yuǎn)比不上實驗在學(xué)生腦海中留下的烙?。處熇蒙磉叺奈锲愤M(jìn)行實驗,不僅相當(dāng)于給學(xué)生鋪臺階,提高思維的高度,還會讓學(xué)生感到親切,學(xué)生能敏銳地洞悉其中發(fā)生的物理過程,使學(xué)生對知識的理解更加透徹．所以教師在講解該知識點之后,再次采用圖5所示的實驗方式再現(xiàn)飛機升力產(chǎn)生的原因,降低學(xué)生理解疑難物理知識的思維門檻[4],從而能輕松理解該知識點．

3.5 創(chuàng)新實驗,提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

片段5： 小組創(chuàng)新實驗.

師： 通過前面的實驗探究,我們已經(jīng)得出流體壓強與流速的關(guān)系,并能用其解釋生活中的一些現(xiàn)象．但是同學(xué)們,你們利用我提供的一些實驗器材,自己動手設(shè)計實驗,并把設(shè)計的實驗成果在全班同學(xué)面前展示,看看哪組同學(xué)設(shè)計最好,做的最棒？

師： 我提供的實驗器材如玻璃杯，乒乓球，吸管(若干根)，漏斗，水槽，注射器，塑料小船，試管，一杯帶藍(lán)色顏色的水.大家選擇其中一個或幾個實驗器材設(shè)計一個流體壓強與流速關(guān)系的實驗,并展示說明．

生： 每組選擇一些實驗器材進(jìn)行實驗……

師： 下面有請幾個小組學(xué)生展示活動成果．

小組1:把乒乓球放入燒杯中,嘴水平對著燒杯口,用力吹氣,乒乓球跳出燒杯(如圖6甲),是因為乒乓球上方空氣的流速快,壓強?。?/p>

小組2:我們是用漏斗吹乒乓球,把乒乓球放入漏斗的下方,從漏斗的上方往下吹氣時,松手后發(fā)現(xiàn)乒乓球不會掉下來(如圖6乙),是因為乒乓球上方空氣的流速快,壓強?。?/p>

圖6

小組3:我們組是用大號吸管往兩個分開的乒乓球中間吹氣,發(fā)現(xiàn)倆乒乓球向中間靠攏(如圖6丙),是因為往乒乓球中間吹氣時,中間的流速快,壓強?。?/p>

小組4:我們組是把兩小船放在水槽的水面上,然后用注射器往兩小船中間快速注水,發(fā)現(xiàn)兩小船向中間靠攏(如圖6丁),是因為兩小船中間水流速度快,壓強?。?/p>

生： ……

師： 剛才所有展示成果的小組中,你們認(rèn)為哪組實驗設(shè)計得最好、做得最棒、解釋得最合理呢?

生： 討論交流……

師： 下面我們對做得最棒的組進(jìn)行頒獎．

生： 掌聲……

設(shè)計策略與意圖：學(xué)習(xí)物理知識的目的是會運用物理知識解決生活中的實際問題,該環(huán)節(jié)不僅能檢驗學(xué)生對前面學(xué)過的流體壓強與流速關(guān)系的知識掌握得怎么樣,還能讓學(xué)生體會物理與生活的密切關(guān)系．更重要的是在教師提供實驗器材的前提下,學(xué)生自主設(shè)計創(chuàng)新實驗并進(jìn)行展示活動,不僅培養(yǎng)學(xué)生的動腦思考、動手操作,語言組織與口頭表達(dá)等能力,還能培養(yǎng)學(xué)生樂于實驗,善于合作,勇于創(chuàng)新的科學(xué)品質(zhì),提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),體現(xiàn)了教育的本質(zhì)．更重要的是通過創(chuàng)新實驗,讓學(xué)生自主探究,通過主動發(fā)現(xiàn)來糾正學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗和潛意識得到的原來錯誤“前概念”．通過學(xué)生自主創(chuàng)新實驗,可以有效地開發(fā)學(xué)生的智力,挖掘?qū)W生的潛力,豐富學(xué)生的智慧,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,促進(jìn)教學(xué)相長．

4 結(jié)語

綜合上述可知,本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計都是緊抓“實驗”這根主線,拉近了學(xué)生與物理的距離,激發(fā)學(xué)生好奇心,有效地開展課堂實驗教學(xué),本節(jié)課在教學(xué)上層層推進(jìn), 淋淋盡致地彰顯物理課堂本質(zhì)．整個教學(xué)過程的實施,都符合學(xué)生的認(rèn)知特點,落實了新課程的三維目標(biāo),提升了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng),也能體現(xiàn)出一個教師過硬的基本教學(xué)素養(yǎng)．

1 劉志林.“物理小實驗”在初中物理教學(xué)中的作用初探[J].物理教師,1985(7)：17.

2 江耀基.從教學(xué)案例中談如何提高物理實驗教學(xué)的質(zhì)量[J].物理教學(xué),2017(1)：42.

3 劉占財.流體壓強與流速關(guān)系的實驗的改進(jìn)[J].物理教學(xué)探討,2015(1)：59

4 湯金波.智慧的物理教學(xué):從學(xué)生自主實驗入手[J].江蘇教育,2015(11)：46.

2017-03-12)