落實課程改革目標 提高學生核心素養①
——以“氣體的壓強”教學為例

張晨曦 王 璐

(南京信息工程大學,江蘇 南京 210044)

1 引言

初中物理課程不僅應注重科學知識的傳授和技能的訓練,而且應注重對學生學習興趣、探究能力、創新意識以及科學態度的培養。為此,教師在教學中應樹立“以人為本”的學生觀,將課堂還給學生,不斷優化教學設計,培養學生的核心素養,下面以“氣體的壓強”的教學為例進行探討。

2 教材與學情分析

“氣體的壓強”是蘇科版初中物理八年級下冊第十章的第三節,是在學習完固體壓強、液體壓強后,進一步對氣體壓強進行學習。相比于液體壓強和固體壓強,“氣體的壓強”這一節更多地強調對大氣壓強的認識以及相關規律的理解與應用,總體上比較抽象。而由皮亞杰的認知發展理論可知,初中階段的學生大多處于由具體運算向形式運算轉換的時期,抽象邏輯思維能力較弱。因此,教師需要尊重學生的主體地位,運用靈活的教學方法,促進學生思維的發展,提高學生的能力。

3 教學過程設計

3.1 激發認知沖突,促進思維提升

良好的課題導入能充分調動學生的積極性,發揮學生的主動性。利用生活現象導入,不僅可以營造一個輕松的學習氛圍,提升學生學習物理的熱情,同時也能培養學生留心生活現象、進行自主學習的能力和習慣。對教師和學生來說,長此以往,形成一個良性循環,能夠促進整個教學方式

的優化和革新。[1]

“氣體的壓強”這節可以趣味實驗的形式導入,從生活中常見的現象入手,通過演示實驗,使學生直觀地感受大氣壓的存在,激發學生的學習興趣,增強將物理和生活相聯系的意識。

教師拿出一個裝滿水且封口的塑料瓶,提問:如果在瓶底扎個洞,水會流出來嗎?

學生思考討論,有人說會,有人說不會。

教師演示,學生觀察,發現水并沒有流出。

教師引導學生分析,是由于存在豎直向上的力,將水“托”起來了。

教師繼續演示,在瓶子的側面扎幾個小孔,發現各小孔都沒有水流出。

教師提問:小孔沒有水流出是由于什么原因?

學生回答:水受到來自大氣各個方向的力的作用。

師生共同總結,得出本實驗的實驗結論:存在大氣壓,且在各個方向上都有大氣壓。

根據生活經驗,水由于受重力作用向下流是常見的現象,而在密封的塑料瓶底部扎小孔后,水卻沒有流出來,這與學生已有的認知相矛盾,這是第一個認知沖突。因此需要引導學生分析是由于大氣壓的存在,使得水沒有往下流,幫助學生突破認知沖突,建立新的認知結構。通常情況下,施力物體對受力物體產生力的作用個數是有限的,實驗表明在各個方向上都存在大氣壓力,這是第二個認知沖突。關鍵就是要讓學生理解:空氣中的氣體分子在做永不停息的無規則運動,所以大氣壓力在各個方向上均存在,由此突破第二個認知沖突。為突破認知沖突學生需要用新的認知結構同化原有的認知結構,這是掌握新知識的必由之路。而教師在這個過程中扮演著引導者的角色,教師需要充分了解學生,善于發現學生思維的矛盾點,并站在學生角度,引導其轉變觀念。

根據維果斯基的最近發展區理論,教師要基于學生既有的認知結構,通過創設問題情境,引發學生的認知沖突,使學生的認知由已知區走向最近發展區,從而將學生的認知能力和潛能最大化地發揮出來。[2]上述教學設計并沒有將大氣壓的定義直接、生硬地灌輸給學生,而是通過演示實驗,不斷地追問,這樣的處理帶給學生的收獲遠遠不止是那幾個問題的答案。

在教學過程中,教師要敏銳地抓住學生已有認知與思維定勢,運用提問的方式,與學生原有認知結構不斷碰撞,引發認知沖突,引導學生不斷地猜想與否定,最終得到正確的結論。巧妙地利用學習中的認知沖突,有利于學生參與到課堂活動中來,充分發揮學生的主體地位,激起學生的好奇心與求知欲,培養他們的批判性與創新性思維,提高學生的核心素養。

3.2 構建前后聯系,理解概念內涵

教材中隨后的知識點是大氣壓的數值。托里拆利測出了標準大氣壓的數值,相當于76 cm高水銀柱產生的壓強,約為1.01×105Pa。這是學生需要掌握的結論,但是更重要的是對這個結論的理解與應用。教師在講解這部分內容時,可以結合學生已有知識,構建知識的前后聯系,幫助學生理解新的概念。

首先,可以建立大氣壓與液體壓強的聯系,運用上一節液體壓強公式估算大氣壓強。其次,還可以與導入實驗相聯系,根據演示實驗,大氣可以“托”起水柱,因此可以引導學生探究大氣能“托”起水柱的最大高度,進一步強化對標準大氣壓數值的理解。

物理知識點之間存在內在的邏輯聯系,教師應在教學中引導學生進行知識遷移,培養學生的思維能力。在講解該知識點時,教師聯系液體壓強和導入實驗,可以進一步加深學生對大氣壓數值的理解。將學生已有知識與新知識建立聯系,不僅可鞏固舊知識,而且能促進學生深度思考,更好地理解新概念。在教學過程中,教師要讓學生體驗知識形成的過程,并對知識點和知識點之間的連接點、連接點上繁衍出來的生長點有深刻的認識,這就要建立起前后知識的聯系,形成完整的知識網絡,[3]從而提高學生的學習效率,提升物理教學質量,進而達成核心素養的培養目標。

3.3 巧用實物直觀演示,促進學生靈活應用知識

教材中接下來的一個重要知識點是流體壓強與流速的關系。這部分內容比較抽象,且強調應用。為了讓學生更形象地感知,可采用演示實驗的方法,調動學生多種感官,先使學生“動”起來,再用實驗詮釋規律,建立直觀的認識,構建清晰的認知。

教師出示實驗器材:乒乓球、塑料圓筒、吹風機。

教師演示實驗:將塑料圓筒與水平面呈一夾角傾斜放置,乒乓球置于圓筒下端并靜止在水平面上,用吹風機在塑料圓筒上端吹風,發現乒乓球自己順著圓筒“跑”上來了。

學生猜想、討論,得出結論:吹風機在塑料圓筒上端吹風,導致上端空氣流速增大,壓強減小,塑料圓筒上下兩端產生壓力差,乒乓球就順著圓筒“跑”上來了。通過實驗,學生思考、討論,得出結論:流速越大,流體的壓強越小。

杜威提倡“活動中心”的教學理念,主張在“做中學”,強調學生的直接經驗。體驗比文字更能讓人記住,教師通過直觀體驗的方式幫助學生理解知識,豐富直接經驗與感性認識,有利于學生在頭腦中形成生動的表象。

物理概念具有一定的抽象性,教師若采用“填鴨式”的教學模式,并不能幫助學生理解知識,反而會加重學生的記憶負擔。為了提高教學效果,教師可采用演示實驗的方法,幫助學生由感性認識上升到理性認識,使學生更好地掌握新知識。同時,教師通過演示實驗鍛煉了學生的觀察、實踐能力。學生自主發現物理規律,增強了學習物理的興趣,提升了核心素養。

物理教學應關注與生產、生活以及科技發展的聯系,因此,流體壓強與流速的關系在生活中的應用也是本節課的重點。以學生生活為切入點,采用紙飛機模擬真實飛機的飛行,通過觀察紙飛機的形狀特點,結合所學知識,讓學生思考紙飛機飛起來的原因。然后引導學生舉例分析飛機起飛時流體壓強與流速之間的聯系,踐行“從生活走向物理,從物理走向社會”的課程理念。

讓學生了解物理知識在科學技術中的應用,不僅能幫助學生認識物理與社會、技術、環境的聯系,感受物理的巨大威力,而且能使其體會科學家嚴謹認真、刻苦鉆研的科學精神,養成理論聯系實際的學習習慣。

4 結語

傳統教學注重教師的教,而在新課改的形勢下,教學要從“關注教”轉向“關注學”,這就要求教師要注重學生的主體地位,改進教學設計,激發學生學習物理的興趣,引導學生樹立科學觀念,增強科學意識,養成科學態度,提升應用科學知識解決問題的能力。