“创设情境 思做共融”让单元复习更高效

2024-09-12 00:00:00杨明伍
物理之友 2024年5期
关键词:压强问题驱动核心素养

摘" 要:本文以“压强”单元复习为例,建构了情境化问题和生活化情境,以促进学生思考、激活学生思维、培养学生的思维力和创新力,从而达到提升学生核心素养的目的。

关键词:情境;问题驱动;压强;核心素养

单元复习课是对整章知识的总结和升华。“创设情境,思做共融”的教学方式能够在单元复习课中促进学生思考、提升学生思维力,使学生脑海中零散的知识形成体系,引发学生对知识的整合和深度思考,发展学生的高阶思维,使学生由“解题高手”变成“解决问题的高手”,达到提升学生物理学科核心素养的目的。

1" 教材分析

“压强”一章是人教版初中物理八年级下册第九章的内容,学生在学习这一章的知识时,已经学习了上一章“运动和力”的相关知识。学生作为新知识的初学者,即使学习完所有知识点也会遇到这些知识在脑海中依然十分零散的情况。通过章末单元复习课的学习,教师能促进学生对知识的熟练掌握,帮助学生将零散的知识形成体系,让学生能用知识解决新的问题,从而提升学生应用知识的能力。

2" 学情分析

八年级的学生求知欲强,有一定的动手能力,能用学到的物理知识解决生活情境中的部分问题。因为本节课是章末复习课,教师想要最大限度地激发学生的求知欲、提升学生在相应情境下解决问题的能力,就需要创设与新课不同的教学情境,在情境中巧设问题驱动学生思考,对新课中的实验进行创新设计和创新设问。

3" 教学设计

3.1" 教学目标

第一,通过实验,理解压强。知道增大和减小压强的方法,了解压强在生产生活中的应用。

第二,用水、盐水、压强计等,设计实验探究液体压强与哪些因素有关,并利用实验结论求解密度等相关问题。

第三,知道大气压强及其与人类生活的关系,并能解释相关现象。

第四,定性了解流体压强与流速的关系及其在生产生活中的应用,并能解释生产生活中的相关现象。

3.2" 教学重难点

重点:压强、液体压强的相关实验及应用液体压强求解密度等问题。

难点:设计创新实验,能用相关知识解释生产生活中的相关现象。

3.3" 教学路径

情境引课—提出问题—创新情境—解决问题—拓展思维—能力提升。

3.4" 教学实施

3.4.1" 环节一:科技情境,导入学习

情境:观看视频,了解国之重器——“奋斗者号”潜水器的设计、陆地运输、海洋运输、下潜,它们都突破了多项世界纪录。

教师提问:如果让你来选择图1和图2的两种车辆来运输“奋斗者号”,你会选择哪一辆车?为什么要这样选择?

学生回答:选择图1展示的车来进行陆地运输“奋斗者号”。因为图1运输车的车轮较多,在运输过程中能有效地减小车辆对路面的破坏程度,即减小车轮对地面的压强,保护公路。

设计意图:用中国最新科技产品——国之重器“奋斗者号”的陆地运输为情境,激发学生思考在运输过程中要考虑哪些因素、运用哪些物理知识。学生通过对比两辆车的特点很容易做出选择。教师通过问题不断刺激学生思考,促进学生回顾知识从而解决问题。学生思考、解决问题的过程就是学生积极参与课堂、激活思维、学有所获的过程。

3.4.2" 环节二:创新情境,深入学习

情境:“奋斗者号”在下潜过程中突破了多项纪录,其中最让国人引以为傲的当数“奋斗者号”的下潜深度和工作时长。

教师提问:为什么说下潜深度是“奋斗者号”突破的难点呢?

学生回答:因为液体压强随着下潜深度的增加而增大。

教师追问:影响液体压强的因素有哪些呢?

学生回答:浸入液体的深度、液体密度等。

教师再次提问:我们运用了哪些器材及实验方法来探究影响液体压强大小的因素?

学生回答:运用控制变量法和转换法,利用液体压强计的U形管中液面高度差来反映液体压强的大小。

教师再次追问:同学们能利用该器材快速判断出这两杯液体的密度大小关系吗?

学生回答:保证深度相同的情况下,分别将U形压强计插入两杯液体中,观察压强计中U形管的液面高度差就能判断出两杯液体的密度大小关系。

思考:老师将这位同学的两次实验合二为一,利用两个相同的压强计同时插入两杯液体中,保持两压强计的探头距液面的距离相等。同学们能根据实验现象比较两杯液体的密度大小吗?

学生回答:因为控制深度相同,U形管中液面较低的一侧对应的液体压强较大,对应的液体密度也较大。

教师最后提问:“奋斗者号”上还有一个面积为0.02m2的观察窗,当下潜到10 909 m时,观察窗受到的压力有多大?

学生回答:根据F=pS可计算出该压力的大小。

设计意图:单元复习课的目的是复习已经学过的知识。教师通过创设新的情境,在情境中巧设问题,能够激发学生思考、培养学生解决问题的能力。教师利用已有实验器材对课本上的实验进行创新,既能帮助学生回忆起探究液体压强影响因素的实验操作过程和相应的实验现象与结论,还能在解决问题的过程中让学生应用学到的知识,达到“思做共融”的效果。同时,创设新科技情境能让学生感受祖国的强大,增强学生的民族自豪感。[1]

3.4.3" 环节三:生活情境,拓展思维

情境1:教师告诉同学,在“奋斗者号”的外表上有一条很明显的直线(见图3)。

教师提问:请同学们用学过的知识提出方案来检验一条线是否水平。

学生提出方案1:利用米尺去量这条线上两点到水平地面的距离是否相等。

学生提出方案2:可以利用一根透明的塑料软管中加入红墨水来检验,只要线两端刚好在透明管的两液面处,它们就在同一水平高度,具体操作如图4所示。

教师追问:当管中装入同种液体并保持静止时,为什么两侧的液面就在同一水平高度呢?

学生回答:此时装有红墨水的软管就是一个连通器,连通器内装入同种液体并静止时,由于两液面到底部的压强相等,所以两侧液体的深度相同,即两侧的液面相平。

情境2:老师双手接过装有红色水的透明软管,并用手紧紧地将软管的一端堵住,缓慢地放下另一头,同学们猜想一下管中水是否会流出。

教师提问:为什么管中的红色水不会流出来?到底是谁对管中的水施加了向上的托力?

学生回答:大气压。

教师追问:当管的高度到多少时,管中的水才会流出来?

学生回答:大约为10.3 m。

教师继续追问:怎么得到10.3 m的答案?

学生回答:根据p0=p水=ρgh可知,ρ=1×103 kg/m3、g=9.8 N/kg,又因为p0=1×105 Pa,可得h=10.3 m。

教师再次提问:第一个测出标准大气压值的是什么实验?第一个证明大气压存在的是什么实验?海拔对大气压有什么样的影响?

学生回答:托里拆利实验;马德堡半球实验;海拔越高,大气压越小。

情境3:(教师播放视频)教师自制一个气压计(可以粗略测量大气压随着海拔高度的变化情况)。教师拿着它乘坐小区的电梯从1楼到33楼,请同学们认真观察视频中瓶内细管中红色液柱的高度变化情况。

教师提问:看到自制气压计中的液柱有什么变化了吗?

学生回答:随着楼层的增加,液柱在上升。

教师追问:为什么楼层增加,液柱会上升呢?

学生回答:因为楼层增加,相当于海拔变高了,外界大气压变小,瓶内气压大于外界气压,同时瓶内气压将液柱往外压,导致液柱上升。

设计意图:检验两点是否在同一水平高度的设计,让学生充分发散思维,利用所学知识解决身边的实际问题,同时还能有效促进学生批判性思维的发展。当教师用手指堵住软管的一端并缓慢放下另一端时,很多学生的潜意识里就会认为管中的水会流出来。结果实验现象与学生的认知形成了冲突,同时这也是对软管实验的二次开发利用,自然地由液体压强过渡到大气压强。上新课的时候学生已经知晓许多证明大气压存在的实验,例如覆杯实验、吸盘实验等。单元复习课不要循常规,教师应“出其不意”地建构一些非常规实验,再进一步设问,大气压能支撑起多高的水柱。教师通过设计相互联系、层层递进的问题,能够使学生将零散的知识进行系统化,同时让学生参与实践,提升应用理论知识的能力,这种方式是培养学生物理核心素养的有力抓手。

3.4.4" 环节四:情境体验,解决问题

情境1:“奋斗者号”的海上运输段是由“探索一号”母船完成的,同时还有两艘小船护航。从视频中我们可以发现“探索一号”母船与并排航行的护航船总是保持一定的距离。

教师提问:为什么并排同行的护航小船必须与母船保持一定的距离呢?

学生回答:因为同向航行的船只之间的水属于流体,且中间流速快,压强小,小船受压强差的影响容易改变运动状态从而撞向母船。

教师追问:请你列举生活中运用了这一知识的案例。

学生回答:高铁站的安全线、飞机的机翼等。

情境2:说到飞机的机翼,请你将玩具飞机(见图5)甩出,并让飞机在空中飞行一段时间。

教师提问:决定飞机能否飞得起来的关键在于什么部位?

学生回答:飞机的机翼。

教师追问:飞机的机翼切面图应该是图6中的哪一个呢?

学生回答:图6中的甲图,因为这样的设计能实现机翼上方的气体流速快、压强小,下方的气体流速慢、压强大,从而形成向上的力。

设计意图:护航船与探索一号母船在海上航行时要保持一定距离的相关问题,能激发学生回忆起高铁站站台的安全线等生活中与流体压强和流速有关的场景。教师让学生现场体验玩具飞机能否飞得起来,学生通过观察、思考,用实践检验自己的想法,在实践中学习,在学习中实践。

4" 教学体验

4.1" 在情境中以问题驱动的方式促进学生思维的发展

《义务教育物理课程标准(2022版)》(以下简称《课程标准》)指出,初中物理课程要面向全体学生,提升学生的物理学科核心素养。[2]本节课始终围绕教师创设的情境,设计问题驱动学生思考,解决问题的同时就是获取知识、复习知识、整合知识的过程,教师抛给学生解决的问题由浅入深,让学生在解决问题的过程中收获体验感和成就感。

4.2" 在亲身经历解决问题的过程中促进学生表达能力的提升

由于本章知识相对零散,教师不仅要让学生学会解决问题,还要求学生在解决实际问题的同时能够用语言表达出来让其他同学听得明白。特别是涉及大气压强和流体压强的知识时,教师要让学生从解释问题的思维起点出发,结合自己的体验做出相应的判断。

4.3" 在检测两点是否等高的合作体验中促进知识的应用

对于利用透明软管中装红墨水来检测两点是否在同一水平高度的实验,学生也许在平时生活中见过,但基本没有与他人真正合作检测过。通过实践,两位同学相互配合,让学生有与他人合作的机会,还能用相应的知识解释两点在同一水平面上这一现象,提升了学生应用物理知识解决问题的能力,真正做到学以致用。

4.4" 在师生、生生表达交流中提升学生的核心素养

本节课采用的是在特定情境下设计问题,驱动学生思维能力提升的方式,通过解决实际问题来达到复习的效果,让学生从“解题高手”变成“解决问题的高手”,同时让学生对别人提出的解决方案,敢于说出自己的见解,完善方案,也敢于质疑别人的观点,提出自己的不同意见,培养了学生的质疑精神。[3]

单元复习课是培养学生物理核心素养过程中非常重要的一环,教师要敢于打破常规、跳出题海,还要善于创设科技情境、生活情境,改良课本实验。在情境中巧设问题及问题链促进学生思考,同时指导学生敢于用实验验证自己的想法。学生实践的过程就是应用已有知识生产成果的过程,符合《课程标准》中从生活走向物理,从物理走向社会的课程理念。[4]因此,“创设情境,思做共融”的复习方式能激发学生深度参与课堂,培养学生的物理核心素养。

参考文献

[1]郑玉峰,马先艳.“创设情境" 自主探究”让中考一轮复习更精彩[J].中学物理,2022,40(10):28-31.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(2022年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2022:2.

[3]庄雨希.“以境激问" 以问导学”让复习课更精彩——以“压强”复习为例[J].中学物理教学参考,2023,52(12):17-19.

[4]廖伯琴.提炼核心素养,凸显课程育人价值——义务教育物理课程标准(2022年版)解读[J].基础教育课程,2022(10):46-52.

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