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学科核心素养下初中物理“流体压强与流速”的教学优化设计及创新

2020-12-14吴桐

锦绣·上旬刊 2020年12期
关键词:初中物理核心素养

摘要:学科核心素养是三维目标的发展、传承和超越。学科核心素养体现“以人为本”的教育思想,明确了通过学习后学生应达到的文化基础、价值观念、思想品格、创新精神和社会责任担当。本文通过对初中物理人教版八年级“流体压强与流速”一节的研究,在教学过程中利用一连串小实验,创新与改进教学步骤及教具的制作,提升课堂实验有效性,激发学生探索科学的好奇心和求知欲,从而树立学生正确的人生观价值观,成为一个能够独立思考的人。

关键词:核心素养;初中物理;流体压强与流速

一、教学改进与创新的意义

学科核心素养要求教师教学过程中要体现“以人为本”的思想。中学初中物理这就要求在课堂教学教师应站在学生角度传授知识,开展学科活动,重视学生实践能力、观察能力、分析问题的能力和创新能力。笔者通过对安徽省阜阳市颍上县第五中学一线物理教师的调查显示(如图1),教师在物理学科教学中,会做分组实验的教师很少,经常变分组实验为演示实验,或干脆播放实验视频,更有甚者直接“讲授”实验,以至于学生真正碰到实验器材时,实验技能缺陷暴漏无疑,这显然不符合新时代学科核心素养的要求。初中物理实验教学如何才能有效开展,如何进行改进和创新以达到物理教学目标,来培养学生的学科素养?本文将通过对初中物理“流体压强与流速”一节进行改进与创新研究,望有利于以后的物理教学实践。

二、教学内容的优化设计与创新

初中物理(人教版)八年级下册第九章内容为压强,其中的“流体压强与流速”(也称伯努利效应),是对前面所学的液体压强和气体压强的进一步的提升与拓展,是初中物理课堂教学中的重点内容之一。八年级的学生,知识面较为狭窄,生活常识不够,老师应从生活中的现象出发,让学生利用生活中的一些简易器材动手做实验,如纸片、乒乓球、吹风机、风筝、文具吸尘器等,来激发学生的创新能力,提升学生的学科素养,培养学生的观察能力、动手能力、合作能力,是这节课学习成功的关键。

(一)激发兴趣——引入流体与流速概念

物理在实际教学课程中,学校常常把物理课排在上午的第三、四两节,或者是在下午,这几节课正是学生学习的一个疲倦点,容易走神开小差,为了激发学生的兴奋点,选择一个好的引入是一节课成功的关键,笔者选择了一个演示实验和分组实验,悬浮的乒乓球及吹不开的纸片。

1.实验器材:吹风机、两个乒乓球,两张纸。

2.实验过程:①教师打开事先拍好的一个空手让乒乓球被悬浮起来的短视频,(視频不拍下面的吹风机,加入音乐,以免学生听见吹风机的声音,如图2),这时学生发现乒乓球悬浮在空中,与学生认知发生冲突,产生好奇,亟待知道这种现象发生的原因。

②教师请每位同学准备两张纸(简单易取材),用手握着两张纸,让纸自由下垂,在两张纸的中间向吹气,你能把纸片吹开吗?

3.实验的作用:通过上面的实验,激发学生的求知欲,介绍了流体的概念,像气体液体这种可以流动的液体统称为流体,那么流体的压强和流速有什么关系呢?接下来用实验探究流体压强和流速的关系。

(二)寻求真知——探究流体与流速关系

实际教学过程中有时实验器材短缺,实验室无相应的实验工具,需教师课前做好充分准备,利用生活中现有的材料自主设计实验器材进行探究。为了更好让学生体会伯努利原理,笔者选用一个水平可立的饮料瓶、三支透明吸管、剪刀、热熔胶进行实验教具的制作,先用剪刀刀将饮料瓶扎两个小孔,孔要不大不小恰好可以穿入吸管,将两支吸管插入饮料瓶两个小孔内,再用热熔胶将孔两侧封死。保证实验的气密性,否则做成了连通器容易导致实验失败,将饮料瓶装满水,再滴入两滴红墨水,刚开始两侧吸管液面相同,这时用另一只吸管向右侧吸管上方吹气,增大右侧流速,按照学生常规认知认为右侧液面下降,实验时却发现右侧液面上升,这里需注意不是往吸管内吹气,若往吸管内吹气则实验现象恰好相反,实验过程如图3所示。

实验结论:流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。

(三)总结规律——流体与流速关系

通过上面的实验探究,学生对伯努利原理有更深层次的理解,这时教师再为学生手控乒乓球魔术大揭秘,原来乒乓球下方有一个人吹风机,将吹风机风向上方吹,再在在吹风机的正上方放置一个乒乓球,这时发现这个乒乓球悬浮在空中,左右平移吹风机,发现乒乓球也左右移动。为什么乒乓球跟着吹风机左右移动悬浮起来不掉落呢呢?对于乒乓球而言,竖直方向收到一个重力和一个浮力,两力等大反向是一对平衡力,水平方向两侧压力相同,当吹风机向右移动时,左边空气流速大,压强小,会把乒乓球也往右压,故能随吹风机左右移动,如图4所示。吹纸片游戏由于中间流速大压强小,两侧流速小压强大,纸片被大气“压”在一起 。

三、生活实践——流体压强和流速的应用

“伯努利效应”在生活、生产、社会实践中有着广泛的应用。如地铁站台安装隔离墙、鼹鼠的空调洞穴、喷雾器的结构和原理、飞机为什么能上天等,如图5。通过生活中的一些实验现象,让学生从生活走向物理,从物理走向社会,教师应将实验和生活现象紧密的联系在一起,以实验探究为主,生活中的现象介绍为辅,二者相辅相成,让课堂内容更加丰富多彩,使学生更好的理解流体压强和流速的关系,并提升了学生学习物理的兴趣和实践能力。同时教师在课堂结尾部分引导学生利用所学规律动手制作实验器材,综合教学过程,一定程度培养了学生科学创新能力,提高学生的学科核心素养。

作者简介:吴桐,1994,02,12,女,安徽省阜阳市,在职研究生, 二级教师,学科教学(物理)

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