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        基于STEMA的課堂教學(xué)案例
        ——“令人驚嘆的倒流壺”

        2019-07-02 07:19:12王俊玲白建偉
        山西青年 2019年13期
        關(guān)鍵詞:壺嘴閘室壺蓋

        王俊玲 白建偉

        (1.蘭州市第十六中學(xué),甘肅 蘭州 730020;2.蘭州市第十一中學(xué),甘肅 蘭州 730000)

        一、藝術(shù)(Art)情景導(dǎo)入,演示倒流壺

        師:中國(guó)人的茶文化有兩千多年的歷史。作為“一帶一路”戰(zhàn)略中很重要的文化軟實(shí)力,茶文化作為其中的一環(huán)被介紹到世界各地,受到很多人的喜愛。喝茶離不開茶壺,今天,老師也帶了一只精美的器物(出示倒流壺),與一般茶壺從壺頂注水不同,此壺雖然有“蓋”,但壺蓋與壺身設(shè)計(jì)制作為一體,根本無(wú)法打開。那怎么往里注水呢?看!壺底有一個(gè)梅花孔,將水順著梅花孔注入壺內(nèi),水并沒有從壺嘴流出來(lái)。將壺身正過來(lái)以后,水也并沒有從壺底的梅花孔泄露出來(lái),將壺身輕輕傾斜,水反而能從壺嘴正常的流出。真是一只“魔壺”啊!(邊講邊演示,在學(xué)生驚疑的注視下,將倒流壺中的水倒入功夫杯中)。

        生:水從壺底注入,怎么倒過來(lái)后水流不出來(lái)呢?太不可思議了!

        師:其實(shí),老師今天帶來(lái)的是一件國(guó)家一級(jí)文物,現(xiàn)藏于陜西省歷史博物館的五代耀州窯青釉刻花提梁倒流壺,當(dāng)然,是仿品了(笑)。同學(xué)們一定想知道這樣神奇的一只茶壺,有什么樣的歷史故事吧?那就讓我們一起走進(jìn)今天的《國(guó)寶檔案》。

        (視頻播放《國(guó)寶檔案之青釉刻花提梁倒流壺》)

        師:據(jù)史料記載,倒流壺在我國(guó)的唐宋時(shí)期就已出現(xiàn)。隨著時(shí)間的推移,還被做成具有多個(gè)內(nèi)膽的,即可以從一只壺內(nèi)倒出不同液體的形式。當(dāng)然,這就要求陶瓷工匠必須掌握先進(jìn)技術(shù)。根據(jù)考古分析,在唐代,耀州窯的燒窯溫度就已經(jīng)達(dá)到了1310℃。

        二、科學(xué)(Science)

        師:為什么明明底部有孔,水卻流不出來(lái),在這只神秘的壺中到底藏有什么樣“暗道機(jī)關(guān)”呢?

        人們用現(xiàn)代科技手段,對(duì)魔壺進(jìn)行了X光“透視”。(出示倒流壺剖面圖)可以看到,壺里面有兩個(gè)導(dǎo)管,以此可以判斷出,魔壺實(shí)際上是一只倒流壺。倒流壺是一種可以把液體從壺底注入,并從壺嘴正常倒出的壺。

        原來(lái),倒流壺運(yùn)用了物理原理,即“連通器液面等高”的原理做成的。什么是連通器呢?

        我們說(shuō):上部開口、底部連通的容器叫做連通器。

        (展示實(shí)物U型管)

        連通器的特點(diǎn)是:當(dāng)連通器中只有一種液體,且液體不流動(dòng)時(shí),各容器中的液面總保持相平。

        (圖片展示并在U型管中倒入清水,以不同方向放置U型管)

        師:倒流壺應(yīng)用了連通器液面等高的原理,那么,這個(gè)原理在生活中還有哪些應(yīng)用呢?(學(xué)生交流討論)

        生:鍋爐水位計(jì)、水塔、回水管。(同時(shí)教師出示圖片)

        師:大家說(shuō)的很好,這些都是生活中常見的,那你知道最大的連通器是什么嗎?(學(xué)生交流討論)

        師:是的,是船閘。船閘又是怎樣應(yīng)用連通器原理的呢?請(qǐng)兩位同學(xué)在講臺(tái)上演示。

        生:(兩人配合演示手動(dòng)船閘模型。講述船閘的構(gòu)造,介紹船閘的組成部分。引導(dǎo)學(xué)生將船閘工作過程進(jìn)行拆分,并對(duì)其逐步進(jìn)行分析、解釋。)

        (一)船從上游到下游

        1.打開上游閥門,使上游和閘室形成連通器,閘室內(nèi)水位上升;

        2.閘室內(nèi)水位與上游水位等高時(shí),開啟上游閘門,關(guān)閉上游閥門,船駛?cè)腴l室內(nèi),關(guān)閉上游閘門;

        3.打開下游閥門,使下游和閘室形成連通器,閘室內(nèi)水位下降;

        4.閘室內(nèi)水位與下游水位等高時(shí),開啟下游閘門,關(guān)閉下游閥門,船駛出閘室,通過船閘。

        (二)船從下游到上游

        1.打開下游閥門,使下游和閘室形成連通器,閘室內(nèi)水位下降;

        2.閘室內(nèi)水位與下游水位等高時(shí),開啟下游閘門,關(guān)閉下游閥門,船駛?cè)腴l室內(nèi),關(guān)閉下游閘門;

        3.打開上游閥門,使上游和閘室形成連通器,閘室內(nèi)水位上升;

        4.閘室內(nèi)水位與上游水位等高時(shí),開啟上游閘門,關(guān)閉上游閥門,船駛出閘室,通過船閘。

        師:解釋的非常清楚,下面,就請(qǐng)同學(xué)們觀看《三峽船閘》記錄短片。(播放《三峽船閘》視頻)

        師:可見很多年前,我們的老祖先們就已經(jīng)了解和會(huì)運(yùn)用這個(gè)液面等高的原理了。(笑)

        設(shè)計(jì)意圖:看到令人迷惑不解的現(xiàn)象,隨之想要進(jìn)行進(jìn)一步的探索,從而揭示謎底,符合青少年心理發(fā)展的規(guī)律,設(shè)置懸念,集中學(xué)生的注意力,抓好時(shí)機(jī),通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),使學(xué)生產(chǎn)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的興趣。觀看記錄短片,意在培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)主義情感。

        三、數(shù)學(xué)(Mathematics)

        生:為什么連通器各部分的液面是相平的?

        師:要解決這個(gè)問題,我們就必須借助數(shù)學(xué)工具和物理方法,我們引出一個(gè)假想模型:假想液片。

        對(duì)假想液片進(jìn)行受力分析,并進(jìn)行推導(dǎo)

        F1 = F2

        p1 S = p2 S

        ρg h1 S =ρg h2 S

        h1 = h2

        由此可以從理論上得出,當(dāng)連通器中只有一種液體,且液體不流動(dòng)時(shí),各容器中的液面總保持相平。

        設(shè)計(jì)意圖:數(shù)學(xué)是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),離開數(shù)學(xué),物理無(wú)法進(jìn)行論證和研究。學(xué)生必須學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)工具研究物理。因此,應(yīng)用假想液片法,解釋連通器的原理。從理論上加深對(duì)原理的理解,激發(fā)學(xué)生對(duì)解釋身邊物理學(xué)現(xiàn)象的欲望。

        四、技術(shù)(Technology)

        師:看到古人做出的精美的倒流壺,同學(xué)們有沒有想要自己制作一個(gè)倒流壺的意愿呢?今天,我們就應(yīng)用陶泥來(lái)制作一個(gè)屬于你自己的倒流壺吧!

        這是為同學(xué)們準(zhǔn)備好的各色陶泥、制陶工具、烤箱、粗吸管等材料,請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)陶泥老師的要求按步驟制作吧!

        主要步驟:

        1.取一塊黃色粘土,搓揉成圓球,在頂部捏個(gè)圓形扁平的壺蓋兒,捏出長(zhǎng)壺嘴,壺嘴高度與壺蓋兒齊平;

        2.在壺嘴末端與壺蓋中心按壓出淺淺的凹孔,在水壺兩側(cè)偏上靠近壺蓋處添加兩塊圓兒片,圓片與壺嘴成一條線,在兩片圓片上各捏三個(gè)鉚釘;

        3.搓出長(zhǎng)條形的把手將把手安裝上茶壺;

        4.將粗吸管周圍纏繞上一層薄泥胚,慢慢抽出吸管,制成中空的陶泥管子;

        5.茶壺底部掏空,輕輕安好陶泥空管;

        6.給茶壺做上你喜歡的裝飾;

        7.將茶壺放入烤箱,高火十分鐘后取出,屬于你的倒流壺做好了!

        師:倒流壺的現(xiàn)代叫法有好幾種,實(shí)際上它叫什么名字并不重要,重要的是倒流壺在利用了一個(gè)科學(xué)原理制成后,同時(shí)還說(shuō)明了一個(gè)生活哲理。這就是:倒既正,正是倒,倒的終點(diǎn)為正,正的終點(diǎn)為倒。這樣一個(gè)看起來(lái)匪夷所思的道理,其實(shí)就是告訴眾人:做任何事情都是不要超越限度。

        設(shè)計(jì)意圖:在剛剛學(xué)完倒流壺的科學(xué)原理后,能親手制作一只倒流壺是學(xué)生非常期待的。做軟陶手工既能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力、協(xié)調(diào)能力,團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,也可提高學(xué)生對(duì)事物色彩的認(rèn)識(shí)和搭配能力,培養(yǎng)其耐心、細(xì)心的性格,學(xué)生在制作中體會(huì)自己動(dòng)手的樂趣,體驗(yàn)成就感。軟陶制作其中又蘊(yùn)含了從觀察到思維、從認(rèn)識(shí)到操作、從想象到創(chuàng)造等多種教育契機(jī)。最后的人生啟迪將科學(xué)課堂上升到哲學(xué)高度,意欲告訴學(xué)生,自然世界,“道”無(wú)處不在。

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