落实课程改革目标 提高学生核心素养①——以“气体的压强”教学为例

张晨曦 王 璐

(南京信息工程大学,江苏 南京 210044)

1 引言

初中物理课程不仅应注重科学知识的传授和技能的训练,而且应注重对学生学习兴趣、探究能力、创新意识以及科学态度的培养。为此,教师在教学中应树立“以人为本”的学生观,将课堂还给学生,不断优化教学设计,培养学生的核心素养,下面以“气体的压强”的教学为例进行探讨。

2 教材与学情分析

“气体的压强”是苏科版初中物理八年级下册第十章的第三节,是在学习完固体压强、液体压强后,进一步对气体压强进行学习。相比于液体压强和固体压强,“气体的压强”这一节更多地强调对大气压强的认识以及相关规律的理解与应用,总体上比较抽象。而由皮亚杰的认知发展理论可知,初中阶段的学生大多处于由具体运算向形式运算转换的时期,抽象逻辑思维能力较弱。因此,教师需要尊重学生的主体地位,运用灵活的教学方法,促进学生思维的发展,提高学生的能力。

3 教学过程设计

3.1 激发认知冲突,促进思维提升

良好的课题导入能充分调动学生的积极性,发挥学生的主动性。利用生活现象导入,不仅可以营造一个轻松的学习氛围,提升学生学习物理的热情,同时也能培养学生留心生活现象、进行自主学习的能力和习惯。对教师和学生来说,长此以往,形成一个良性循环,能够促进整个教学方式

的优化和革新。[1]

“气体的压强”这节可以趣味实验的形式导入,从生活中常见的现象入手,通过演示实验,使学生直观地感受大气压的存在,激发学生的学习兴趣,增强将物理和生活相联系的意识。

教师拿出一个装满水且封口的塑料瓶,提问:如果在瓶底扎个洞,水会流出来吗?

学生思考讨论,有人说会,有人说不会。

教师演示,学生观察,发现水并没有流出。

教师引导学生分析,是由于存在竖直向上的力,将水“托”起来了。

教师继续演示,在瓶子的侧面扎几个小孔,发现各小孔都没有水流出。

教师提问:小孔没有水流出是由于什么原因?

学生回答:水受到来自大气各个方向的力的作用。

师生共同总结,得出本实验的实验结论:存在大气压,且在各个方向上都有大气压。

根据生活经验,水由于受重力作用向下流是常见的现象,而在密封的塑料瓶底部扎小孔后,水却没有流出来,这与学生已有的认知相矛盾,这是第一个认知冲突。因此需要引导学生分析是由于大气压的存在,使得水没有往下流,帮助学生突破认知冲突,建立新的认知结构。通常情况下,施力物体对受力物体产生力的作用个数是有限的,实验表明在各个方向上都存在大气压力,这是第二个认知冲突。关键就是要让学生理解:空气中的气体分子在做永不停息的无规则运动,所以大气压力在各个方向上均存在,由此突破第二个认知冲突。为突破认知冲突学生需要用新的认知结构同化原有的认知结构,这是掌握新知识的必由之路。而教师在这个过程中扮演着引导者的角色,教师需要充分了解学生,善于发现学生思维的矛盾点,并站在学生角度,引导其转变观念。

根据维果斯基的最近发展区理论,教师要基于学生既有的认知结构,通过创设问题情境,引发学生的认知冲突,使学生的认知由已知区走向最近发展区,从而将学生的认知能力和潜能最大化地发挥出来。[2]上述教学设计并没有将大气压的定义直接、生硬地灌输给学生,而是通过演示实验,不断地追问,这样的处理带给学生的收获远远不止是那几个问题的答案。

在教学过程中,教师要敏锐地抓住学生已有认知与思维定势,运用提问的方式,与学生原有认知结构不断碰撞,引发认知冲突,引导学生不断地猜想与否定,最终得到正确的结论。巧妙地利用学习中的认知冲突,有利于学生参与到课堂活动中来,充分发挥学生的主体地位,激起学生的好奇心与求知欲,培养他们的批判性与创新性思维,提高学生的核心素养。

3.2 构建前后联系,理解概念内涵

教材中随后的知识点是大气压的数值。托里拆利测出了标准大气压的数值,相当于76 cm高水银柱产生的压强,约为1.01×105Pa。这是学生需要掌握的结论,但是更重要的是对这个结论的理解与应用。教师在讲解这部分内容时,可以结合学生已有知识,构建知识的前后联系,帮助学生理解新的概念。

首先,可以建立大气压与液体压强的联系,运用上一节液体压强公式估算大气压强。其次,还可以与导入实验相联系,根据演示实验,大气可以“托”起水柱,因此可以引导学生探究大气能“托”起水柱的最大高度,进一步强化对标准大气压数值的理解。

物理知识点之间存在内在的逻辑联系,教师应在教学中引导学生进行知识迁移,培养学生的思维能力。在讲解该知识点时,教师联系液体压强和导入实验,可以进一步加深学生对大气压数值的理解。将学生已有知识与新知识建立联系,不仅可巩固旧知识,而且能促进学生深度思考,更好地理解新概念。在教学过程中,教师要让学生体验知识形成的过程,并对知识点和知识点之间的连接点、连接点上繁衍出来的生长点有深刻的认识,这就要建立起前后知识的联系,形成完整的知识网络,[3]从而提高学生的学习效率,提升物理教学质量,进而达成核心素养的培养目标。

3.3 巧用实物直观演示,促进学生灵活应用知识

教材中接下来的一个重要知识点是流体压强与流速的关系。这部分内容比较抽象,且强调应用。为了让学生更形象地感知,可采用演示实验的方法,调动学生多种感官,先使学生“动”起来,再用实验诠释规律,建立直观的认识,构建清晰的认知。

教师出示实验器材:乒乓球、塑料圆筒、吹风机。

教师演示实验:将塑料圆筒与水平面呈一夹角倾斜放置,乒乓球置于圆筒下端并静止在水平面上,用吹风机在塑料圆筒上端吹风,发现乒乓球自己顺着圆筒“跑”上来了。

学生猜想、讨论,得出结论:吹风机在塑料圆筒上端吹风,导致上端空气流速增大,压强减小,塑料圆筒上下两端产生压力差,乒乓球就顺着圆筒“跑”上来了。通过实验,学生思考、讨论,得出结论:流速越大,流体的压强越小。

杜威提倡“活动中心”的教学理念,主张在“做中学”,强调学生的直接经验。体验比文字更能让人记住,教师通过直观体验的方式帮助学生理解知识,丰富直接经验与感性认识,有利于学生在头脑中形成生动的表象。

物理概念具有一定的抽象性,教师若采用“填鸭式”的教学模式,并不能帮助学生理解知识,反而会加重学生的记忆负担。为了提高教学效果,教师可采用演示实验的方法,帮助学生由感性认识上升到理性认识,使学生更好地掌握新知识。同时,教师通过演示实验锻炼了学生的观察、实践能力。学生自主发现物理规律,增强了学习物理的兴趣,提升了核心素养。

物理教学应关注与生产、生活以及科技发展的联系,因此,流体压强与流速的关系在生活中的应用也是本节课的重点。以学生生活为切入点,采用纸飞机模拟真实飞机的飞行,通过观察纸飞机的形状特点,结合所学知识,让学生思考纸飞机飞起来的原因。然后引导学生举例分析飞机起飞时流体压强与流速之间的联系,践行“从生活走向物理,从物理走向社会”的课程理念。

让学生了解物理知识在科学技术中的应用,不仅能帮助学生认识物理与社会、技术、环境的联系,感受物理的巨大威力,而且能使其体会科学家严谨认真、刻苦钻研的科学精神,养成理论联系实际的学习习惯。

4 结语

传统教学注重教师的教,而在新课改的形势下,教学要从“关注教”转向“关注学”,这就要求教师要注重学生的主体地位,改进教学设计,激发学生学习物理的兴趣,引导学生树立科学观念,增强科学意识,养成科学态度,提升应用科学知识解决问题的能力。