【摘要】科学核心素养包括科学观念、科学思维、探究实践、科学态度与责任等方面。科学观念是学生在理解科学概念、规律、原理的基础上形成对客观事物的总体认知;是科学概念、规律、原理等在头脑中的提炼和升华。科学思维是从科学的视角对客观事物的本质属性、内在规律性及事物间的相互联系和关系的认知方式。探究实践是人们提出科学问题,形成猜想和假设,获取和处理信息,基于证据得出结论并作出解释,以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。科学态度与责任是指在认识科学本质及规律,理解科学、技术、社会、环境之间关系基础上,逐渐形成的科学态度与社会责任。本文论述了基于核心素养“流体的压强与流速”这门课程的教学该如何进行。
【关键词】核心素养;初中物理教学;流体压强;流速
本课是华师大版八年级上册第二章第四节的内容,为了使学生更好建构“流体流速越大,压强越小;流速越小,压强越大”的科学概念,我设计多个探究性的活动,让学生在自主探究中建构科学概念。
一、流体压强与流速的关系
【引入】视频展示“鄂洛多克惨案”
【设计意图】创设惊奇效应,激发学生的求知欲和学习兴趣。
按图示吹气
实验①:猜一猜纸条会怎么运动?
实验②:猜一猜两纸片会被吹开吗?
【设计意图】学生猜想纸条、纸片的运动情况,由此引发认知冲突。
教师:纸条为什么会向上飘呢?(实验②同理)
师生讨论:纸条运动状态改变,必然受到力的作用。纸条向上运动,说明受到一个竖直方向的力。
教师:这个力是如何产生的?
师生讨论:在纸条上方吹气,气体流速加快,压强减小,而纸条下方压强不变,此时纸条上下表面的压强差会产生一个向上的力,使得纸条由静止变为向上运动。
【设计意图】学生根据实验中观察到的现象,自发提出探究性的的科学问题:气体流速越大的位置,压强越小?然后自主进行思考和概括,得出气体流速与压强的关系。由运动状态的变化入手,依据所学的牛顿第一定律,利用转换的思想由抽象的由压强问题转化为具体的纸条的受力,最终归纳总结得出实验结论压强的变化是由于气体流速不同造成的。在深化学生对“力是改变物体运动状态的原因”的理解的同时,也培养了学生的科学思维。
【学生实验】分组各自进行实验③:向吸管B中吹气会出现什么现象?实验④:向漏斗口吹气的同时拿开手,会把乒乓球吹跑吗?选取实验成功和失败的代表,分别展示他们的实验现象,并通过小组讨论解释该现象。
【设计意图】通过多次不同实验,得到普遍规律。
教师:“真凶”是如何“推”铁路工作人员的?
学生:当火车驶过时,离站台近的地方空气流速大,压强小;离站台远的地方空气流速小,压强大,铁路工作人员在身体前后压强差产生的压力差的作用下被推向火车。
教师:动车站台上黄色安全线有什么作用?
学生:让乘客与进站的动车保持一定安全距离,保证不会被“推”向动车。
二、流体压强与流速关系的应用
教师:飞机为什么滑行到一定速度,就能腾空而起呢?
提示学生:①机翼外形是怎样的?②机翼上方气流的速度与下方气流的速度一样吗?
学生讨论:在一定时间内,机翼下方空气流通过的路程短,空气流速小,对机翼下表面压强大,压力大;而上方空气流速大,产生的压强小,压力也小。因此机翼上下表面产生压力差,这就产生了向上的升力,飞机运动速度越快,升力就越大,当产生的升力大于重力,就能腾空而起。
教师:小轿车上凸下凹的形状,会使它在高速行驶时对地面的抓地力减小,为了避免这种情况,你会给小汽车设计一个什么形状的尾翼?
学生:
【设计意图】 这一环节不仅让学生把学到的知识用来解释生活中的现象,而且培养学生运用科学知识设计模型的,体现了steam的教育理念。
三、教学反思
(一)理论突破
如何引导学生构建出科学概念?
当学生对一系列活动探究获得有意义的经验,已经形成前语言思维,科学教育专家兰本达教授指出,集体研讨可以促进它转化为科学概念,所以每个探究活动后我都会搭“梯子”,设置阶梯性的问题让生生讨论,产生思维上的碰撞,帮助学生构建科学概念。
(二)实验的设置是循序渐进的
本节课教学设计上有逻辑的、循序渐进的过程,由相对简单的实验初步构建概念,然后让学生利用概念去解释难度略高的现象,最后外推让学生运用知识设计汽车尾翼。
本节课把生活、社会和科学联系在一起,在课堂上逐步渗透科学上探究式的学习方法和归纳、总结思想方法,使得学生能够主动从科学的视角看待世界。
参考文献:
[1]胡卫平.基于核心素养的科学学业质量测评[J].中国考试,2016(8):23-25.
[2]罗大科.流体压强与流速的关系的探究性教学[J].中国科教创新导刊,2008(9):19-19.