初中科学课程任务型教学模式的探索与实践——以“流体压强与流速的关系”教学为例

郭 艳

(湖州市第五中学仁皇山校区，浙江 湖州 313000)

0 引 言

目前，任务型教学模式越来越受到一线教学研究人员的关注[1]，它改变了传统课堂教学以教师为中心的形式，突出了学生在教学活动中的地位.教师更多地承担了课堂教学引导者、交流活动促进者的角色.任务型教学模式是教师根据学生已有的知识设计具体的任务活动，学生在教师指导下完成序列化任务[2].在完成任务的过程中，学生对学习活动有了全新的认知及体验，对完成任务的方法也有了更深的理解，更易实现学习迁移.在教学实践中，教师通常将学生分为几个小组，让他们合作完成任务活动，这样更有利于促进学生的知识学习与能力培养的融合，也有利于提升学生学习的自主性[3].

任务型教学模式已在初中英语[4]、语文[5]、思想政治[3]等课程教学中广泛应用，且体现了良好的教学效果.但目前的研究很少涉及任务型教学模式在初中科学课堂教学中的应用.而初中科学课程以提高学生科学素养为宗旨，更注重对科学本质的探索，因此更适合采用任务型教学模式.本文结合“流体压强与流速的关系”的教学案例，基于任务型教学模式，融合教学内容涉及的生活场景设计教学过程与实施步骤，以进一步提升教学效果.

1 教学模式

任务型教学模式在初中科学课程教学中运用时，任务设计要符合任务挑战性原则、任务连贯性原则、动机激发性原则、设计聚焦性原则和理解深度性原则，即任务设置应合适、有趣、富有挑战性，从课前、课中到课后的每一步任务设计都应连贯紧密.教学是一个复杂过程，教师应以一种开放的、多元的、非线性观念对教学过程进行整体把握[6]，教学设计应不断激发和维持学生的学习动机，使其善于有效地在变式的、关键的、联系实际的和新颖的情境中运用知识.初中科学课程的任务型教学模式如图1所示.这样的课堂教学采用“任务中心”教学模式，与传统的“知识中心”或“主题中心”相背，摒弃了课堂围绕教学主题或知识的方式加以施教的弊端.教师的教和学生的学都是围绕如何完成某项具体任务展开的.该教学模式要求教师的教学思路清晰，教学过程条理分明；要求学生明确学科学习目标，熟练掌握所学内容，善于发现问题、分析问题和解决问题.

图1 初中科学课程的任务型教学模式Fig.1 Task based teaching mode of science course in junior middle school

2 教学实践

“流体压强与流速的关系”是初中科学课程的典型教学案例，选自浙教版八年级上册《科学》第二章第三节，属于物质科学领域.本文以此为例阐述任务型教学模式的应用.

2.1 教学设计

根据《初中科学课程标准》，“流体压强与流速的关系”的教学要求是学生能够理解流体压强与流速的定性关系，并简单解释有关现象.具体目标可分为三个层面：一是在科学探究方面应达到以下目标：①通过探究流体压强和流速的关系，学会依据实验现象作出假设，如依据向两张纸条中央吹气后产生的现象猜想气体压强与流速的关系；②通过探究提升观察技能，如用一根玻璃管向另一根斜插在烧杯中玻璃管吹气，观察产生的现象，进一步理解流体压强与流速的关系.二是在知识与技能方面具有以下要求：①能说出流体压强与流速的定性关系，并会运用这一关系解释生活中的各种现象；②了解飞机升力产生的原因.三是通过本次实验引导学生体会合作学习的乐趣，让学生学会沟通，并提升其情感、态度、价值观等；通过学习流体压强与流速的关系在生活中的应用(如伯努利原理在飞机飞行等生活中的应用)和防范(如地铁前的安全黄线)，懂得科学在给生活带来便利的同时也存在隐患.

整节课的中心任务是探究流体压强和流速之间的定性关系，并可分为两个环节：寻找流体压强与流速关系的证据；发现两者之间的定量关系.这两个环节应穿插在教学过程中.这部分的内容主要通过探究活动描述流体压强与流速的关系及其在生活中的应用.这既是液体的压强、大气压强等知识的延伸拓展，又是后续学习大气压与人类生活关系的基础，体现了教材编排的延续性和逻辑性.同时，教材与实际生活联系紧密，既呈现了较多的实验活动，又有利于提高学生的学习兴趣.因此，在教学引入阶段，教师应采用学生较熟悉的高铁站和较简单的喷雾器两个例子；为逐渐强化学生对流体压强与流速关系的理解，可设计3项教学任务，即探究气体压强与流速的关系、探究液体压强与流速的关系、定量分析流体压强与流速的关系，使学生从定性、定量两个层面加深理解；通过分析机翼工作原理，强化学生对流体压强与流速关系的理解，训练学生利用理论思维分析和解决问题.教学流程设计如图2所示.在该教学流程中，3项任务的探究是教学的核心环节.整个教学过程从生活场景入手，由定性理解到定量分析与理解，总结规律后再通过对实际应用问题的分析加以强化，这样的教学方法符合学生的一般认识规律，也符合科学探究的规律，有助于提升学生的综合科学素养.

图2 教学流程设计Fig.2 Teaching procedures design

2.2 教学过程

2.2.1 导入新课，介绍概念

采用任务型教学模式要让学生理解任务并认同该项任务的合理性，教师可通过一些熟悉的生活场景来引入，播放两个实验视频：①在高铁站做的实验视频：用相同的两个塑料模特(一个站在安全黄线内，一个站在安全黄线外)，当高铁高速驶过时，观察两个塑料模特出现的现象；②用玻璃杯、吸管制作的神奇吸管简易喷雾器的视频.

引导学生针对这些现象积极讨论、发言.教师再根据学生的回答进行总结与引导.如抛出问题串：两个情境中是否存在某种联系？它们是否包含着相同的物理规律？以简易喷雾器实验现象为例，水为什么会从吸管中喷出……总结后引入新课：这种现象与我们今天所学的内容——流体压强与流速的关系有关.

介绍流体概念.教师可以杯子中冰融化成水的现象为例，设计相应的问题，引导学生总结流体的特性：虽然质量保持不变，但冰块融化后水的形状却发生了改变；由于水会流动，它的形状变得与玻璃杯一样，形成了一个确定的、平整的上表面.当学生认识到水是一种流体后，教师再引导学生进一步思考：如果将这些水煮沸，使水变为水蒸气(一般会呈现为气液二态同时存在的蒸汽形式)，那么从玻璃杯中逸出的蒸汽将四处流动并充斥于整个房间.这种气态物质没有确定的表面，因而也是一种流体.最后总结：像液体与气体这样可以流动且没有固定形状的物质称为流体.

2.2.2 布置任务，引发讨论

教师回顾气体压强和液体压强方面的内容，并提问：气体和液体压强产生的原因是什么？然后根据学生的回答进行总结：气体和液体内部的压强是由于其受到重力作用，同时又具有流动性产生的；最后引导学生思考：气体和液体流动的快慢对气体和液体压强是否有影响？接下来布置任务：

任务一：探究气体压强与流速的关系.

为完成该任务，教师可设计两项活动：一是将两张纸竖直平行放置，然后向两张纸的中间吹气，观察并记录实验现象；二是将乒乓球置于漏斗下方，然后从漏斗口用力吹气再放手，观察并记录实验现象.教师可先做演示，然后由学生独立完成.之后教师选取其中的一个例子进行分析.如向两张纸的中间吹气，纸片靠拢实验，引导学生思考两张纸靠拢的原因.教师提问学生：纸片能够靠拢是否是因为受到力的作用？根据学生的回答教师进一步提问：如果受到力的作用，同学们能不能够对其进行受力分析，尝试说说纸片靠拢的根本原因？学生受力分析完成后，教师引导学生用科学、完整的语言进行表述.教师再次提问：知道了因两张纸片内部和外部之间存在压力差而导致纸片靠拢，那么是什么原因导致纸片内外的压力差？根据学生的回答引出是因为吹气使得两张纸中间的气体流速增大，导致纸片之间的气体压强减小，且小于外部压强，在受力面积相同的情况下两张纸片内部受到的压力小于外界大气压力，从而导致纸片靠拢.其原理如
图3 所示.

图3 纸片靠拢实验原理Fig.3 The principle of paper drawing experiment

最终得出结论：气体流动较快时，压强变小.为加深学生对这一规律的理解，教师可继续让学生以小组为单位进行讨论.实验没成功的学生也可继续实验，同时思考为什么这样做可以实现实验目的，并由小组代表作解释.最后由教师予以总结、补充.

任务二：探究液体压强与流速的关系.

同为流体的液体是否也存在这种规律？教师可设计两项活动：一是将穿有大头针的两个泡沫块放于水中，然后用注射器向两个泡沫块中间喷水，观察泡沫块的运动情况；二是用玩具水枪垂直于水平面喷射水流，取一个乒乓球置于上方数厘米的水流中，观察乒乓球能否浮起.学生分组进行实验，每组代表叙述观察到的现象并进行解释.教师根据学生的回答总结：液体流动较快时，压强变小.最后综合气体与液体的实验，得出结论：流体流动较快时，压强变小.

任务三：用传感器演示流体压强与流速的关系.

以上任务仅得出了压强与流速的定性关系.为更直观地演示流体压强与流速的定量关系，教师可设计一个拓展性实验：将3根粗细不同的管子连接在一起，再与传感器相连，在分别通入空气和水时，用传感器研究气体和液体压强与流速的关系.其目的在于利用传感器采集压强数据，通过让学生观察压强与流速的联系图像，使学生从定量角度更好地理解两者的关系.

2.2.3 演示模型，拓展提升

上述任务完成后，教师可结合一些应用进一步讲解，以加深学生对概念的理解.以飞机的机翼工作原理为例讨论：大家知道飞机的机翼是什么形状吗？同时拿出几种形状的机翼模型，让学生辨一辨哪种应该是机翼的形状.为验证学生的结论，教师可设计以下实验：把机翼模型串在吸管上，用电吹风模拟气流，观察哪种模型能上升.当学生观察到只有流线型的机翼模型才能上升后，教师先引导学生从流体压强与流速关系的角度进行思考，然后结合原理图进行讲解.机翼工作原理如图4所示.在讲解过程中教师要让学生知道飞机上升的复杂性，且目前实验所呈现出来的规律只是飞机上升的部分原理.

图4 飞机机翼模型实验原理Fig.4 Experimental principle of aircraft wing model

2.2.4 总 结

当学生顺利完成上述任务后，教师可让学生回顾课堂开始时观看高铁站视频，思考为什么乘客必须站在安全线以外候车，使学生从其规律的应用与防范等角度思考问题、理解原理、解释现象.

2.3 教学反思

在“流体压强与流速的关系”教学中，教师以高铁站前的安全黄线和简易喷雾器为例，通过模拟实验视频展现神奇的实验现象，激发学生的学习兴趣，探究流体压强与流速的关系.在确立中心任务后，教师设计一系列任务环节，各环节紧紧相扣.在教学过程中，教师引导学生主动思考，分析现象，总结规律，并用其解释新的现象，这对提升学生的综合探究能力具有较大的意义.但教师还应注意以下几点：一是在介绍任务、抛出问题中，要引导学生积极思考、主动探究；二是要做好提示、引而不发，引导学生主动表达思想；三是要从学生回答中提炼文字,做好总结，鼓励学生根据自己的思路得出结论.科学课程中的许多知识点都可通过任务型教学模式进行设计.因此，教师要主动进行设计，积极开展教学实践.

3 结 语

任务型教学模式以学生综合素质养成为中心，其在学习任务、激活旧知、示证新知、应用新知和融会贯通中均有所体现.这种教学模式的应用也是一个理论与实践相结合的过程.通过该模式在初中科学课程“流体压强与流速的关系”教学中的应用发现：学生在科学的探究过程、知识技能、结果分析等方面都有了不同程度的提高；学生一改往日认为科学课无聊、乏味的观念，变得逐渐喜欢科学课.学生从开始不热衷参加任务活动，到后来积极参与、大胆发言等，都体现了任务型教学模式的实效.但在初中科学课的其他教学内容中进一步推广这种教学模式，依然存在一些需要提升的地方.比如:如何设计学生更感兴趣的任务;如何构建层次化的任务训练体系等，都需要不断探索与实践.