用心看　用心做　用心悟

朱亞軍

[摘 要]具身認(rèn)知理論認(rèn)為“認(rèn)知的產(chǎn)生根植于人的身體，認(rèn)知的獲得受學(xué)生和教師身體行為的共同影響”。何勇軍老師的公開課《反沖現(xiàn)象 火箭》深化了學(xué)生的具身認(rèn)知，讓學(xué)生親歷知識的探究過程，引導(dǎo)學(xué)生釋疑解惑，進(jìn)而讓學(xué)生有效掌握學(xué)習(xí)重點(diǎn)，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，學(xué)會察物析理，甚至學(xué)以致用，最終提升學(xué)生適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的關(guān)鍵能力和必備品格。何勇軍老師的這堂公開課寓愛國主義和民族自豪感教育于物理課堂教學(xué)之中，充分發(fā)揮了物理學(xué)科教育在立德樹人中的作用。

[關(guān)鍵詞]用心看;用心做;用心悟

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）02-0032-03

2021年10月27日，江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究室“教學(xué)新時空·名師課堂”在昆山震川高級中學(xué)舉行，何勇軍老師執(zhí)教的公開課《反沖現(xiàn)象 火箭》特色鮮明：踐行以學(xué)生發(fā)展為本的理念，充分利用多種實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)代教育技術(shù)，緊扣反沖現(xiàn)象以及火箭的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)“用心看”“用心做”和“用心悟”三個環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)豐富的具身教學(xué)情境，強(qiáng)化了學(xué)生的具身體驗(yàn)，點(diǎn)明重點(diǎn)，澄清疑點(diǎn)，掃除盲點(diǎn)，突破難點(diǎn)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。教學(xué)中，何老師讓學(xué)生在具身情境中分析、思考問題，在解決問題的過程中汲取知識，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力和科學(xué)思維能力，讓學(xué)生在潛移默化中提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)。這堂課，巧妙穿插介紹了我國神舟十三號載人飛船的發(fā)射、三位航天員的登天和中國空間站的建造，寓愛國主義和民族自豪感教育于物理課堂教學(xué)之中，充分發(fā)揮了物理學(xué)科教育在立德樹人中的作用。接下來，筆者與大家分享何勇軍老師這堂公開課教學(xué)的幾個設(shè)計(jì)亮點(diǎn)。

一、用心看——觀察演示現(xiàn)象，思考物理規(guī)律

（一）設(shè)疑激趣，引入反沖現(xiàn)象

上課伊始，何老師請學(xué)生觀察一個演示實(shí)驗(yàn)：慢慢地把自來水倒進(jìn)小車后部的圓筒中，塞緊蓋子后，將小車靜置于水平長木板上，如圖1所示，請學(xué)生耐心等待，教室里鴉雀無聲，一段時間后，在少數(shù)學(xué)生耐不住性子之際，突然“嘭”的一聲，瓶蓋向右沖出圓筒，小車快速向左運(yùn)動，兩者快速運(yùn)動過程的一幀圖片如圖2所示。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯，實(shí)驗(yàn)效果十分震撼，也恰好說明進(jìn)行科學(xué)探究需要足夠的耐心、恒心和毅力，不能急躁，要耐得住性子。該實(shí)驗(yàn)充分激發(fā)了學(xué)生的好奇心和求知欲。為什么會發(fā)生上述現(xiàn)象？何老師請學(xué)生根據(jù)自己的觀察和思考表述觀察到的現(xiàn)象，引入反沖現(xiàn)象的概念。

（二）釋疑解惑，認(rèn)識反沖運(yùn)動

首先，何老師引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察展示反沖現(xiàn)象的“慢”視頻。通過觀察，學(xué)生發(fā)現(xiàn)反沖的液體中有一個白色的塊狀物，它是什么東西呢？它是泡騰片。

泡騰片是一種含有泡騰崩解劑的片劑，通常由有機(jī)酸和碳酸氫鈉混合而成。泡騰片放入水中之后，有機(jī)酸和碳酸氫鈉在水中發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，快速產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w，使片劑迅速崩解和融化，大量的二氧化碳?xì)馀菔蛊瑒┰谒猩舷路瓭L，好像沸騰一樣。

原來在上課之前，何老師做了精心設(shè)計(jì)和充分準(zhǔn)備，預(yù)先在反沖小車后部的圓筒中放置了一片泡騰片。因此在課堂上做演示實(shí)驗(yàn)時，他只是輕描淡寫地往小車后部的圓筒中加了一些水，便塞緊瓶蓋將圓筒靜置于水平桌面。這時，泡騰片中的有機(jī)酸和碳酸氫鈉與水不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生越來越多的二氧化碳?xì)怏w，從而使得圓筒內(nèi)的壓強(qiáng)逐漸增大，最終克服阻力沖開瓶蓋，發(fā)生反沖現(xiàn)象。

啟示：物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，需要充分利用各類資源做實(shí)驗(yàn)，以探索自然界的奧秘和規(guī)律?；瘜W(xué)等學(xué)科能夠?yàn)槲锢韺W(xué)科教學(xué)提供一些理論和實(shí)驗(yàn)支持。學(xué)生在高中階段要努力學(xué)好每一門學(xué)科，力爭各學(xué)科全面發(fā)展，打好攀登科學(xué)高峰的基礎(chǔ)。

接著，何老師請學(xué)生從如下三個視角分析反沖現(xiàn)象發(fā)生的原因：（1）動力學(xué)視角，改變小車運(yùn)動狀態(tài)的力是誰施加的？（2）動量視角，該過程中動量守恒嗎？為什么？（3）能量視角，該過程中機(jī)械能守恒嗎？為什么？

學(xué)生經(jīng)過激烈討論和充分交流，逐步認(rèn)識到反沖運(yùn)動有如下三個特點(diǎn)：（1）反沖運(yùn)動中，物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動;（2）反沖過程中，相互作用的內(nèi)力一般情況下遠(yuǎn)大于外力或在某一方向上內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以兩部分組成的系統(tǒng)動量守恒或者在某一方向動量守恒;（3）反沖過程中，因?yàn)橛衅渌问降哪苻D(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以系統(tǒng)的總動能增加。

二、用心做——做好反沖運(yùn)動實(shí)驗(yàn)，嘗試舉一反三

（一）具身實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)反沖運(yùn)動

讓學(xué)生利用預(yù)先準(zhǔn)備好的氣球、廢舊飲料瓶、吸管、接水盤、玩具小車、長木板、鐵架臺等實(shí)驗(yàn)器材，三人一組，相互協(xié)作，完成如圖3所示的三個實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生用心觀察發(fā)生的現(xiàn)象，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)操作的全過程，并從動力學(xué)視角、動量視角、能量視角思考各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

何老師友情提醒學(xué)生：注意講究衛(wèi)生，每一小組的氣球由一名學(xué)生吹，不要多人輪換吹;接水盤和飲料瓶之間的距離可以適當(dāng)近一些，飲料瓶中不要加太多水，以免飲料瓶旋轉(zhuǎn)起來后，噴出來的水灑到接水盤外面，使實(shí)驗(yàn)臺不能保持干燥、整潔;組裝反沖小汽車時，注意合理分工，相互配合，共同完成實(shí)驗(yàn)操作。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)的器材均為日常生活中隨處可見的物品，不僅體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念，而且踐行著名物理教育家朱正元先生倡導(dǎo)的“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”的物理教學(xué)主張?！巴ㄋ滓锥?，簡易便攜”是實(shí)驗(yàn)學(xué)科教學(xué)最重要的特征之一。這樣的實(shí)驗(yàn)，不僅可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且可以提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識。

（二）聯(lián)想遷移，應(yīng)用反沖運(yùn)動

（1）如圖4是三峽水電站70萬千瓦水輪機(jī)示意圖。三峽工程是當(dāng)今世界上綜合效益最大的水利樞紐，有航運(yùn)、防洪、發(fā)電等十多種功能。三峽大壩高程185米，蓄水高程175米，不僅發(fā)揮了巨大的防洪效益和航運(yùn)效益，而且依靠所安裝的32臺單機(jī)容量為70萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組，每年提供大約1000億千瓦時的清潔能源，有效緩解了我國電力不足的問題，減少了二氧化碳的排放量，發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

何老師結(jié)合最近一段時間以來我國部分地區(qū)拉閘限電的情況，介紹綠色能源的開發(fā)和利用，點(diǎn)出要不斷加快生態(tài)文明建設(shè)，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)和社會健康、可持續(xù)發(fā)展，潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生樹立環(huán)保意識和節(jié)約能源意識，以更好地倡導(dǎo)綠色生活，共建和諧、美好的家園。

（2）觀察射擊者端槍水平射擊的視頻，截圖如圖5所示。請學(xué)生思考射擊時為什么要用肩膀頂著槍托。

射擊時，如果不用肩膀頂著槍托，以子彈和槍身組成的系統(tǒng)為研究對象，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，系統(tǒng)水平方向的動量守恒，子彈射出后，槍身反沖運(yùn)動會以一個很大的速度撞擊射擊者的身體，將會對射擊者造成傷害。反之，射擊時，如果用肩膀頂著槍托，槍身和人體可視為一個反沖的整體，總質(zhì)量大大增加，在子彈射出的過程中，槍身和人體獲得的反沖加速度和速度都比較小，根據(jù)牛頓第二定律可知人體受到槍托的力將大大減小，從而確保射擊者的人身安全。

（3）觀察大炮的射擊視頻，截圖如圖6所示。炮彈射出時，炮身反沖現(xiàn)象非常明顯，請學(xué)生思考炮彈和炮身組成的系統(tǒng)是否滿足動量守恒的條件。

學(xué)生討論發(fā)現(xiàn)，在發(fā)射炮彈的過程中，炮彈和炮身組成的系統(tǒng)總動量不守恒，但系統(tǒng)在水平方向的動量可近似認(rèn)為守恒，為擊中目標(biāo)，要考慮速度分解和炮身反沖對炮彈速度大小和方向的影響，說明物理知識在軍事科學(xué)技術(shù)中具有重要的應(yīng)用。

（4）觀察烏賊的運(yùn)動視頻，截圖如圖7所示。烏賊是一種軟體動物門頭足綱烏賊目的動物，并不屬于魚類。烏賊在海水中的運(yùn)動速度比魚類快得多，最高時速可達(dá)150公里，主要原因是魚類靠鰭和身體不斷搖擺，獲得水的反作用力，進(jìn)而向前運(yùn)動，而烏賊從前部吸入水后，壓縮身體，利用腹部的管狀噴口高速噴水，直接獲得很大的反沖速度。這真是動量守恒定律在生物進(jìn)化中的神來之筆。

（5）2021年10月16日，我國神舟十三號載人飛船成功發(fā)射，順利與空間站組合體完成自主快速交會對接，將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空，進(jìn)駐天和核心艙。3名航天員將按計(jì)劃開展為期半年的相關(guān)實(shí)驗(yàn)探索活動，這標(biāo)志著我國航天事業(yè)迎來新的歷史發(fā)展階段，我國開始邁向世界航天強(qiáng)國行列。何老師靈活滲透愛國主義和民族自豪感教育，鼓勵學(xué)生發(fā)奮讀書，掌握科學(xué)文化知識，積極鍛煉身體，增強(qiáng)體質(zhì)，并立志報(bào)效祖國，為實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興而努力學(xué)習(xí)。

三、用心悟——察物析理，解釋火箭運(yùn)動

何老師利用視頻回顧學(xué)生課余發(fā)射自制水火箭時的震撼場景（如圖8所示），結(jié)合反沖運(yùn)動的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生定量分析如下一系列問題。

設(shè)水火箭靜止時的總質(zhì)量（含水、橡皮塞）為[M0]，發(fā)射瞬間噴出物（橡皮塞、水）的質(zhì)量為[m]，噴出時的對地速度為[u]，請據(jù)此回答：

（1）水火箭為什么可以升空？

（2）定量計(jì)算發(fā)射瞬間水火箭增加的速度[Δv]。

（3）升空一段時間后，水火箭的總質(zhì)量（含水、橡皮塞）變?yōu)閇M]，速度變?yōu)閇v]，極短時間內(nèi)又向后噴出質(zhì)量為[m]的水，噴出時水的速度（以此時的水火箭為參照物）大小仍為[u]，計(jì)算本次噴水使水火箭增加的速度[Δv]。

（4）若把火箭升空的過程等效為N次噴氣過程，每次噴氣方式與（3）相同，那么N次噴氣后火箭的速度變?yōu)槎嗌伲?/p>

（5）如果上述過程中，噴出氣體的速度以火箭為參照物，那么N次噴氣后火箭的速度變?yōu)槎嗌伲?/p>

（6）討論影響火箭最終速度的基本因素，解釋火箭實(shí)際采用三級發(fā)射的原因。

上述從簡單到復(fù)雜的問題鏈，降低了教學(xué)坡度，使學(xué)習(xí)難度逐步增加，可有效引導(dǎo)學(xué)生拾級而上，逐步掌握火箭速度變化的規(guī)律，有效化解火箭反沖速度變化的難點(diǎn)，使學(xué)生在不知不覺中提高問題分析能力、建構(gòu)模型能力、推理論證能力、等效思維能力和參考系變換能力，提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)。與此同時，還可讓學(xué)生把人類社會積累的知識轉(zhuǎn)化為自身的知識和觀念，把前輩開展智力和探究活動的思想、方法、策略轉(zhuǎn)化為自身的認(rèn)識能力和思維方式，把蘊(yùn)含在知識載體中的觀念、態(tài)度轉(zhuǎn)化為自身的行動準(zhǔn)則。

縱觀本節(jié)課，教學(xué)活動既尊重教材，又不拘泥于教材，清晰展現(xiàn)了教材內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、重點(diǎn)、難點(diǎn)等;通過精心設(shè)計(jì)的教學(xué)方案，把學(xué)生對物理知識的汲取轉(zhuǎn)化為問題的解決，將問題解決融入恰當(dāng)?shù)那榫持?，漸漸提升學(xué)生各方面的能力和素養(yǎng)。本節(jié)課，教學(xué)目標(biāo)明確，教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)確、精當(dāng)，教學(xué)預(yù)設(shè)精準(zhǔn)，教學(xué)過程有趣、有用、有效，教學(xué)活動井然有序，由淺入深，層層遞進(jìn)，有效引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑和創(chuàng)新，提高了學(xué)生的認(rèn)知水平和能力。本節(jié)課教學(xué)針對性強(qiáng)，尊重學(xué)生，從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，密切聯(lián)系日常社會生活實(shí)際，使經(jīng)驗(yàn)性常識向物理概念轉(zhuǎn)變。本節(jié)課以培養(yǎng)興趣為前提，誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性;以指導(dǎo)觀察為基礎(chǔ)，增強(qiáng)學(xué)生的體驗(yàn)性;以發(fā)展思維為重點(diǎn)，著眼創(chuàng)新性;以分析和解決問題為手段，突出實(shí)踐性;以陶冶情操為動因，秉承立德樹人、德育為先;以愛為核心，指引學(xué)生不斷前進(jìn)。事實(shí)上，教學(xué)不僅是師生生命河流的互相融通，更是師生生命河流的互相碰撞，進(jìn)而成就彼此的波瀾和壯闊。

綜上所述，本節(jié)課以具身認(rèn)知理論為指導(dǎo)，精心創(chuàng)設(shè)具身情境，密切聯(lián)系實(shí)際，引領(lǐng)學(xué)生在調(diào)動經(jīng)驗(yàn)常識的基礎(chǔ)上通過多種實(shí)驗(yàn)獲得親身體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。讓學(xué)生在趣味性和挑戰(zhàn)性兼具的情境中認(rèn)識課題，在啟發(fā)性和互動性兼具的情境中討論實(shí)際問題，在體驗(yàn)性和自主性兼具的情境中親歷知識建構(gòu)過程，在探究性和合作性兼具的情境中探究未知領(lǐng)域，在應(yīng)用性和發(fā)散性兼具的情境中解決實(shí)際問題，以學(xué)得真知識，習(xí)成硬本領(lǐng)，精進(jìn)高素養(yǎng)。本節(jié)課，教學(xué)過程生動有趣、銜接自然、高潮迭起、大膽創(chuàng)新，既有廣度，又有深度，更有家國情懷。如能在教學(xué)過程中穿插介紹人類歷史上第一個嘗試?yán)没鸺w行的人——萬戶，更能培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和安全意識;如能進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)熱愛自然、珍愛生命、愛護(hù)環(huán)境、厲行節(jié)約和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展等，一定能讓本節(jié)課更加大放異彩。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 顧明遠(yuǎn).核心素養(yǎng)：課程改革的原動力[J].人民教育，2015（13）：17-18.

[2]? 鐘啟泉.基于核心素養(yǎng)的課程發(fā)展： 挑戰(zhàn)與課題[J].全球教育展望，2016（1）：3-25.

[3]? 朱亞軍.觀物探理 提升素養(yǎng)：《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》展示課評析[J].中學(xué)教學(xué)參考，2018（20）：38-40.

（責(zé)任編輯 易志毅）

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