建構多元支架，巧解“壓強”問題

沈海忠

【摘要】壓強是初中物理重要的內容，也是學生比較難以理解的概念.壓力是學生生活中經常表述的詞匯，相比之下，壓強于他們就顯得生疏.因此教學中，教師需要建構一定的支架以讓直觀地、深刻地理解“壓強”，進而提升物理素養.

【關鍵詞】初中物理;壓強教學;多元支架

建構支架的目的就是為了學生更好地探究物理上的認知，給他們自我展示與自我創造提供更多可能.因此教師要能根據學生的能力與認知發展需要建構適切的支架，進而提升他們的學習能力.

1 給學生建構親身的體驗的支架

對于物理教學，教師一定要給學生足夠的體驗，要讓他們在體驗中悟出相關的原理與概念.講得再多，都不如學生一次具身得體驗.比如教師讓學生體驗這樣得一個過程，先是將一塊長木板放在水平桌面上，再用一水平力F向右緩慢地推木板，如圖1所示，將木板由原來的甲的位置，推到乙的位置上，即，使其一部分露出桌面.在體驗的過程中教師讓學生思考，木板對桌面的壓力F、壓強p和摩擦力f的變化情況是什么樣的.

學生想，水平面上的物體的壓力和自身的重力應該是相等的，因此他們認為向右慢慢地推木板的過程中，木板對桌面的壓力F應該也沒有變化.他們就在想什么變化了，他們發現向右緩慢地移動木板的過程中，其受力面積變小應該變小了.進而他們再次思考，由p=FS是不是可以得到木板對桌面的壓強p其實是變大的.他們在親身體驗中也發現推動木板的過程中，壓力和接觸面的粗糙程度不曾發生改變，因而可以認定摩擦力f不變.學生獲得的解題能力來源于他們的體驗，來源于他們將書本認知與體驗結合.

2 給學生建構影視畫面的支架

在上課時教師就播放這樣一段電影，畫面中出現一段監控視頻犯罪嫌疑人從一家商場走出去，然后奔跑著走向了附近的一個小果園.教師說科學研究表明一般身材的人身高與腳印大小有一定的關系，要想知道有關嫌疑人的更多的信息，假如你是偵探你會怎么做.顯然地，為了學生更好地運用本章節的認知，教師創設畫面支架，以提升他們內化認知的能力.看到學生無所適從的樣子，教師繼續播放四個畫面，第一個偵探只獲取腳印的大小這一數據就估計嫌疑人的體重;第二個偵探只獲取小果園里松軟地面上腳印的深淺就在估計嫌疑人的高矮;第三個偵探在獲取小果園里松軟地面上腳印的大小還有深淺，進而在估計嫌疑人的高矮和體重;第四個偵探做出舉手無措的樣子，

旁白寫道根據腳印的大小和深淺無法估計嫌疑人的高矮和體重.有了教師進一步的畫面支架，學生找出畫面中的等量關系，

罪犯的腳印深度和其本身重力下的壓痕深度應該相同的.進一步地探究，他們認為從嫌疑人的腳印的大小可求出其腳印面積的大小，再利用腳印的深淺，就可以判斷一個人對地面的壓強，進而就可以算出嫌疑人對地面的壓力，高矮和體重等信息也就昭然若揭了.有了這樣的鋪墊，教師呈現真正偵探用蠟澆注鞋模的樣子，如圖2所示：

教師給出數據測量蠟鞋模的平均厚為3cm，質量為675g，又經測試達到腳印同樣深度壓強為1.5×104Pa，罪犯體重為多少？（ρ=0.9×103kg/m3）學生是這樣回答的，鞋模的體積為V=m/ρ=675g/0.9g/cm3=750cm3，受力面積為S=V/h×2=750 cm3÷3cm×2=500cm2，進而他們得出罪犯體重為G=F=pS=1.5×104Pa×500×10-4m2=750N.可見建構的影視支架給學生以直觀的體驗，同時激活了他們的探究能力.

3 給學生建構生活情境的支架

教師在教學物理時要將物理與生活相融，要給學生建構生活的支架，以讓他們更深刻地全面地理解物理.心理學研究表明學生對熟悉的事物更容易產生興趣，也更容易激發探究的欲望.在講分子做無規則的運動時，教師舉例說擰開香油瓶蓋就能聞到撲鼻的香味.在講到通過減小受力面積來增大壓強這一原理時，教師舉出農民將鐮刀磨得菜很鋒利這一生活現象.在講到大氣壓強時，教師拿出掛勺子用的塑料掛鉤的吸盤.為了證明油的沸點比水高，教師展示餃子在油中煎比在水中煮容易焦的視頻.

當然教師出現的生活情境可以是對比性的，以促進學生深度化地思考.如圖3所示，教師先是讓學生用手握著兩張紙，再讓紙平行著且自由下垂，接著學生從兩紙的中間向下吹氣.教師問他們觀察到什么，學生將觀察到的現象寫下來，他們發現兩紙互相靠近.教師將紙②為研究對象，抽取出來如圖4所示，同時要求學生在圖5中將紙②在水平方向上受到的力補充完整.紙是生活中常用的事物，往事物上吹氣也是學生經常做的，將兩者結合就變成新的生活情境，教師讓他們反復練習，以體悟到期間的規律.學生在吹氣的過程中，漸漸體會到這樣的規律，流速越大，壓強越小;流速越小，壓強越大.進而他們認為紙片在水平方向還受內側氣體對其向右的壓力，顯然地，由于內側氣體的流速相對較快，因此就有F2小于F1，就有如圖4所示的結論.因此教學中教師要善于建構生活支架，以讓他們能將抽象的認知付諸到具體的生活場景中.

4 給學生建構家庭實驗的支架

物理學習不應該局限在課堂上，教師要盡可能地利用身邊資源促進學生學科素養的生長.比如說，教師就可以建構家庭實驗支架，以讓學生充分利用家里可以提供的器材，進而提升他們的實驗能力.建構家庭實驗能給學生更多體驗的機會，更多將認知轉為實驗的機會，也能給他們更多思考的機會.基于當前的“雙減”政策，教師需要減少學生課后的作業量，家庭實驗在減少作業量的同時也達到鞏固學生認知，促進能力發展的目的.

教師讓學生做這樣的一個實驗，就是在桌上的杯子里，如圖6所示，放一塊事先在冰箱里做成的冰.當這塊冰全部融化成水后，能觀察到哪些現象，能得出哪些結論.學生說，杯子旁邊的溫度發生了細微的變化，融化的時候看到冰上有水汽，當手捂著杯子的時候感覺冰融化快一些.同時他們還推斷出一些結論，比如桌面受到的壓力不變;桌面受到的壓強變大;杯子底的內表面受到的壓力變大;杯子底的內表面受到的壓強變小.認為壓力不變的學生是這樣推測的，固體能夠傳遞壓力，所以可以這樣說，水平桌面受到的壓力等于杯子及杯子內物體的總重力.杯子重力不變，冰化成水重力也不變，所以桌面受到的壓力不變.當然認為杯子底的內表面受到的壓力變大的同學就受到別人的反對，他們認為杯子與桌面的接觸面積一定，因為壓力不變.

家庭實驗還可以親子互動，比如說，教師讓學生回家用測體重的儀器稱得他爸爸的質量為70千克，求他爸爸在水平地面上行走時對地面的壓力F是多少.同時再讓他們粗略地計算出他一只鞋觸地面積為多少，進而求出他對地面的壓強p.這個實驗加強了父母與子女間的互動，物理學習多了一份趣味與溫暖.簡單的家庭實驗就讓學生的思維動起來，就解放了他們的雙手與大腦.

5 結語

建構支架是以學生為主體的重要的教學方式，旨在進一步地激發他們的自主學習能力.因此建構支架要給學生帶能更多的思考機會，帶來更多的成長，教師不能以簡單的直接的講解代替支架，要把探究的時間與空間留給學生.給予支架建構的壓強教學能使學生真正成為學習的主體，進而享受“壓強”學習帶來的快樂.

參考文獻：

[1]程文潔，管西巧.挖掘生活資源助力學生創新實驗——以“用礦泉水瓶研究液體壓強”實驗為例[J].物理之友.2021，37（04）.

[2]趙亮.STEAM理念在初中物理教學中的應用——以浙教版“大氣的壓強”教學為例[J].中學物理教學參考.2021，50（11）.