基于項目式學習的“流體壓強與流速關系”的教學實踐

宋四華

摘?要：在流體壓強與流速關系的教學中，如果只停留在利用知識解釋生活中的現象，無法讓學生深刻體會到知識的真正價值.本文基于項目式學習，以一個原始物理問題為主線，在引導學生成功設計出解決方案的過程中，不僅使學生對所學規律有了更深層次的理解，同時培養了學生創新思維和能力，發展了學生的物理核心素養.

關鍵詞：項目式學習;核心素養;創新思維

文章編號：1008-4134（2019）18-0026中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

現在很多中學物理教師反映：對物理核心素養的內涵和外延等都能理解，但是如何在課堂中有效實施，卻不得要領.近年來受到基礎教育工作者廣泛關注的“項目式學習”，為培養學生的核心素養提供了新的視野.

項目式學習是指學生圍繞某一特定的目標或問題，以學科概念和原理的應用為中心，借助多種資源進行調查、研究、合作、設計等自主探究活動，自主地進行知識建構，最終形成成果或解決問題.項目式學習不是單純學習物理概念以及孤立地練習刻板的技能，而是在引導學生解決復雜問題的過程中，有效促進學生“物理觀念”的建立，培養學生的科學思維，指向學生的終生發展.

在課程標準的基礎上和有限的課時內，如何通過項目式學習讓學生對概念和原理有深層次的理解，如何培養學生的創新意識和創新能力，是有效實施培養學生的核心素養和能力的關鍵.本文以人教版八年級下冊“流體壓強與流速關系”中的部分教學片段為例，進行具體說明.

1?在項目的選擇上引導培養科學態度與責任

教學片斷1：創設情境，確定項目

師：同學們是否有印象，當你乘坐火車到外地旅游時，從淮北市火車站的候車室到站臺要經過一個老式的地下通道？（播放教師走過地下通道的視頻，圖1是走入向下的引道，圖2是展示中間的過道，圖3是老式地下通道的俯視圖.）

提出問題：在通過引道和過道時感覺有何不同？

生：引道感覺有風，但是經過過道時總感覺氣悶空氣不流通，夏天甚至有難聞的氣味.

師：光憑感覺是不可靠的，讓我們通過模型來看看是不是過道空氣不流通.圖4是用玻璃制作的地下通道模型，兩個電吹風對準引道口吹風模擬自然風，模型過道中央有一根點燃的蠟燭，通過觀察燭焰是否擺動判斷空氣是否流通.

實驗現象：電吹風同時開啟或關閉時燭焰幾乎紋絲不動（如圖5所示）.

師：引道中即使有風通過，中間過道空氣也不流通.污濁的空氣會對人的身體造成危害，也影響著出行人的心情.同學們能否想想辦法讓過道的空氣流通呢？

生1：可以在過道中安裝通風系統.

生2：可以向上鑿通地面安裝排氣扇.

師：大家的設計方案，都要利用到消耗電能的設備，而我們現在倡導節能環保，用以節約現有能源的消耗.我們能否利用引道中的自然風實現過道的通風呢？

由此引出本節課的項目：利用自然風實現老式地下通道通風的可行性設計方案.

這種“老式地下通道”學生都很熟悉，教師通過播放視頻和展示玻璃模型等多種手段喚起學生對地下通道的回憶，但是對于不通風的問題很少有學生產生解決這一問題的意識.而學生的初步解決方案，都停留在打洞、裝換氣扇等傳統的想法上，教師引導學生從保護環境節約資源這一新的角度考慮解決問題的方法，同時也是培養學生科學態度和責任感的絕佳途徑.

2?在項目實施中推進科學探究和思維

教學片斷2：師法自然，探究規律

師：我發現大家遇到的困難是沒有處理這類問題的經驗.同學們，我們許多的科技創新的靈感都來自于生活和自然界.自然界中很多動物都是住在地下，它們也需要考慮地下通風問題，讓我們看看能否從中得到啟發.

播放視頻：中央十套探索發現節目（如圖6所示）.視頻中是土撥鼠洞穴的切面圖.洞穴上方有兩個洞口，其中一個洞口上方有一個很大的土堆，另一個幾乎沒有土堆.白色的點模擬流動的空氣.

師：視頻中當洞穴上方有空氣從左向右流動時，洞穴內外的空氣發生了什么樣的變化？

生：大土堆上方的空氣流動相比平的地方快，而且開始不斷有空氣從右洞口進入洞穴再從左洞口出去形成循環.

師：這就實現了整個洞穴的通風.那是什么原因造成洞穴內的空氣移動呢？

生：大氣壓.

師：空氣能夠從右洞口被壓入進洞穴，說明左右洞口氣壓不同，導致氣壓不同的原因是什么呢？

生：我的猜想是空氣流速，流速越大好像氣壓就越小.

學生活動：實驗探究氣體壓強與氣體流速的關系.請利用身邊的器材完成探究問題……

拋出一個問題讓學生自己去研究這對于初中生來說是存在很大難度的，教師的引導起著關鍵性的作用.通過土撥鼠的例子，不僅引導學生找到解決通風問題的可能方法，也是在引導學生掌握研究問題的一種方法，在以后學習生活中遇到問題時，知道如何去獲取解決問題所需要的知識和靈感.

3?在項目的應用中培養學生的創新思維和意識

教學片斷3：交流協作，完成項目

教師：土撥鼠利用流動的空氣解決洞穴通風問題.請同學們借鑒土撥鼠的經驗，以小組為單位研討設計解決地下通道通風問題的設計方案，10分鐘后進行交流評估.

交流展示：

生1：我們對其中一側引道進行改造（如圖7所示），模仿土撥鼠的洞口，右側引道變窄可以使該側引道風速大于另一側，導致兩側引道中氣壓不等，應該可以實現過道通風.

生2：我們的設計也是對右側引道進行改造（如圖8所示），使右側引道風速變大.

生3：……

師：設計是否合理，我們需要通過實驗來驗證.以第一組同學的設計為例，我們將類似形狀的泡沫塑料放在過道口的位置上（如圖9所），蓋上玻璃密封.兩邊同時開啟電吹風，發現燭焰右偏（如圖10所示）.說明過道中確實通風了，第一組同學設計很成功，大家掌聲鼓勵.讓我們再來看第二組同學的設計……

師：2007年廈門市當時正上初三的方興同學，在學習過本節內容后，利用與我們類似的設計，經過反復實驗，成功地解決了地下通道通風問題，申請了國家專利——《可引導自然風對流的不對稱型地下通道》，并

在國際上獲得大獎.由此看出，科技創新并不是大家想象的那么難.

學生設計方案過程中，既是知識遷移的過程，也是自我思維界限的突破過程.燭焰發生偏轉的那一刻，學生體驗到成功的喜悅同時，也感受到了知識在生活中的價值.整個過程學生對知識規律有了更深層次理解，提高學生學習物理熱情的同時，培養了學生的創新能力和創新意識.

項目式學習有諸多要素：問題驅動、目標設計、團隊協作、收集信息、探究實驗、研討方案、解決問題以及項目評估等.要將這些要素全部融入到教學設計中并有效實施，這需要花費很多的時間從而影響正常的課時進度，在現實中很難實現.其次，在互聯網環境下，信息的查詢和收集非常便利，但是對于一個項目，尤其是本文這種設計解決問題方案的項目，學生課下在網上就有可能直接找到答案，這樣就會失去預期的教學效果.可以看出項目式學習會受到課堂時空的限制，因此教師應該借助項目式學習的經驗，針對不同課程內容和課時要求，設計出符合本校學生實際情況的教學方案.

馮·勞厄說過：教育給予人們的無非是當一切已學過的東西都忘記后所剩下來的東西.學生所學習的物理知識隨著時間的推移可能會遺忘，“剩下的”是研究和解決問題的方法和能力，所以教師應致力于以下兩點：一是引導學生知道如何去探索解決問題的知識、方法和靈感;再就是學生綜合使用這些知識進行創造的能力.

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