基于核心素養的思維型課堂教學研究

楊錦悅 任新成

【摘要】隨著新課程標準中物理學科核心素養的提出，核心素養的培養與發展成為熱點話題。文章基于核心素養中的科學思維理論，以“氣體的壓強”教學設計為例，主要從教材分析和學生心理分析、教學用具、教學目標以及重難點、教學設計過程和教學反思等方面闡述了思維型課堂教學的研究。

【關鍵詞】氣體的壓強;教學設計;思維型課堂

一、教學分析

教學分析包括教材分析和學生心理分析。教材分析：氣體的壓強是在學生對液體壓強的形成以及特點有一定了解后，結合生活現象及實驗演示繼而引出其概念，氣體壓強和液體壓強又為流體壓強建立了一定的基礎。學生心理分析：初中生的認識感性多于理性，學習的動力大多來自他們的興趣，物理教學又以實驗為基礎，教學中在注重知識邏輯的同時，應注重把學生對生活中物理現象的認識與已有的觀念結合起來，增強學生的直接經驗和親身體驗。

二、教學用具

自制魔杯、自制大氣壓估測演示儀（由小桶、5ml的注射器、細繩等）、彈簧測力計、玻璃板、吸盤、刻度尺、小杯、沙子、臺秤、飲料瓶、規格不同的注射器、2瓶紙盒牛奶。

三、教學目標以及教學重、難點分析

（一）教學目標

知識與技能：探究大氣壓強的存在并能舉例證明大氣壓強的存在;理解大氣壓強產生的原因，解釋生活現象。過程與方法：能掌握探究測量大氣壓強的方法;培養學生觀察、思考和分析問題的能力。情感態度與價值觀：引導學生學會充分利用身邊的小物品或現象進行科學探究的能力;培養學生不怕困難、持之以恒的科學精神，并形成環保和節約意識。

（二）教學重點和教學難點

重點：證明大氣壓強的存在并測大氣壓的值。難點：組織學生進行探究并設計實驗。

四、思維型課堂教學設計

（一）環節1：魔術導入，激趣設疑

師：我給大家展示“魔杯”魔術，如圖1是利用虹吸原理制造的“魔杯”（教師操作，學生觀察），大家肯定都在想水為什么先前沒有流下來，而僅僅倒入一小杯水后，就源源不斷有水流出？

師（啟發）：莫非有一只無形的手堵住了小孔？在空氣中，是不是空氣充當了這只無形的手呢？前面我們知道液體對浸入其內部的物體有壓強。那么在大氣的海洋中，是否對浸入其中的物體也像液體一樣，有壓強的作用呢？通過本節課的學習，我們就可以解釋其中的緣由。

（二）環節2：類比分析，實驗驗證

師：強調大氣壓存在的原因及特點（類比液體壓強）。

師：實驗證明大氣壓的存在。

演示實驗1：往空飲料瓶內倒一點開水并把瓶子涮一涮，再把水倒出來，迅速密封瓶蓋，將觀察到飲料瓶逐漸變癟，教師引導學生解釋。

操作實驗2：男生和女生比賽喝牛奶（紙裝盒），將男生牛奶盒的吸管與插入口接觸處密封，發現女生把牛奶吸進去了而男生沒有，教師引導學生解釋。

師：以上實驗表明只要瓶內壓強小于瓶外大氣壓，大氣壓即可表現出它的“力量”。根據這個道理，同學們能否解釋前面魔術中的奧秘呢？

（三）環節3：自主學習，合作交流

師：據說1654年5月8日，德國馬德堡市民看到一件讓他們很吃驚的事情，格里克把兩個空心銅半球緊貼在一起，抽出球內空氣，然后用八匹馬向相反方向拉，馬隊費了九牛二虎之力終于把它拉開了。大氣壓的存在還可以“為人類服務”，例如用手中吸盤掛起鏟子、勺子、小桶等物品。想一想有什么方法可以估測大氣壓的值呢？

師：首先從壓強最初的概念出發，以P=F/S為原理設計測量方案。

器材：彈簧測力計、玻璃片、吸盤、刻度尺、小桶、小杯、沙子、臺秤、水、飲料瓶。

學：選用吸盤、彈簧測力計設計方案，測出拉力和吸盤的面積即可算出大氣壓強。

師：故意選用一個量程較小的測力計，發現測力計無法拉脫吸盤，怎么辦？

生：換用更大量程測力計或者換用面積較小的吸盤。

師：沒有合適的測力計和吸盤，能否用其他物品替代測力計？

生：把小桶掛在吸盤上，逐漸加沙子直到吸盤剛好拉脫，桶和沙子的重力即拉力。

師：器材中除了吸盤，還有什么可以體現大氣壓強的存在？

生：用注射器的活塞推至注射器筒的底端排盡空氣，再迅速用手堵住，測拉力的大小。

按照自己的方案，進行實驗，將數據記錄并計算結果。實驗評估，包括方案優勢、誤差分析。

（四）環節4：點撥講解，解難析疑

展示圖片，分發材料，自主閱讀托里拆利實驗材料。

問題1：玻璃管傾斜，水銀柱怎樣變化？你怎樣理解高度？

問題2：如果玻璃管變粗，高度會怎樣變化？

問題3：在該實驗中為何使用水銀？可以用水進行實驗嗎？

分析：水銀柱高度不變的原因是什么？（外界大氣壓強沒變，等于液柱產生的壓強P=ρgh，而液體壓強只與密度、高度有關，密度不變，高度自然不變，與其他因素無關;原理上用水也可以做實驗，但是水的密度遠小于水銀的密度，高度太高不方便實驗室進行實驗。）

五、教學反思

本節課運用“實驗-探究”的教學方法，形成思維型課堂，培養學生的思維能力、核心素養;但是并不是所有的課都可以用這種形式實施科學探究式教學。教師要根據教材的“知識邏輯”與學生的“認知邏輯”，因材施教，在建立物理模型的過程中，培養學生的科學思維能力和科學推理能力，同時使學生形成正確的科學態度與責任觀。

【參考文獻】

[1]陸蓓芬.重視實驗教學 打造創新課堂——“氣體的壓強”教學例談[J].中學物理教學參考，2015，44（06）：40-41.

[2]黃冠.一堂滲透“轉換”思想的“氣體壓強”教學[J].物理教學，2015，37（01）：47-48.

[3]盧列權.辯論式教學在科學探究教學中的應用——以“氣體壓強”一課為例[J].物理通報，2011（03）：38-41.