基于6E學(xué)習(xí)模式的“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”教學(xué)實踐案例分析

施育峰

(南通市海門區(qū)東洲國際學(xué)校首開校區(qū),江蘇 南通 226100)

1 教學(xué)內(nèi)容分析

蘇科版教材“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”是在學(xué)習(xí)完固、液、氣壓強(qiáng)的基礎(chǔ)上,對流體壓強(qiáng)的特點進(jìn)行探討,與前面的內(nèi)容構(gòu)成完整的知識體系.

依據(jù)《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》課標(biāo)要求,[1]結(jié)合教材內(nèi)容,本節(jié)課應(yīng)達(dá)到4個方面的物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)：

(1) 物理觀念.通過實驗,觀察流體流速越大壓強(qiáng)越小的現(xiàn)象;知道流體流速、流體壓強(qiáng)的概念.

(2) 科學(xué)思維.能對生活中現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)推理,提出合理猜想.通過科學(xué)推理和歸納,獲得流體流速越大壓強(qiáng)越小的結(jié)論.

(3) 科學(xué)探究.通過對流體壓強(qiáng)與流速的探究,掌握科學(xué)探究方法.

(4) 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任.培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣,實事求是的態(tài)度,與他人合作的精神;感受物理規(guī)律的雙面性.

2 基于6E學(xué)習(xí)模式的設(shè)計

6E學(xué)習(xí)模式包括6個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)： 吸引(engage)、探索(explore)、解釋(explain)、深化(enrich)、工程(engineer)和評價(evaluate).[2]吸引環(huán)節(jié),再現(xiàn)生活中的情境,引起學(xué)生認(rèn)知沖突,吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生主動探究欲望.探究環(huán)節(jié)設(shè)置小組實驗探究任務(wù)單,學(xué)生經(jīng)歷力學(xué)分析過程,得到正確的結(jié)論,從而解釋認(rèn)知沖突,并建立起物理規(guī)律.在解釋環(huán)節(jié),分析日常生活現(xiàn)象背后的原因,幫助學(xué)生消化教學(xué)內(nèi)容.工程環(huán)節(jié)設(shè)計制作飛機(jī)機(jī)翼模型,分析產(chǎn)生升力的原因,以提升學(xué)生的知識運(yùn)用能力.深化環(huán)節(jié)是對流速越大壓強(qiáng)越小中的速度大小是以誰為參照物的深度理解.通過評價環(huán)節(jié),了解學(xué)生對于概念的掌握情況,從而調(diào)整教學(xué)方式和進(jìn)度,以改善教學(xué)的效果.

基于6E學(xué)習(xí)模式的教學(xué)流程圖如圖1所示.

3 6E教學(xué)法的教學(xué)實踐

3.1 吸引環(huán)節(jié)

演示實驗.

教師在課堂上演示“窗簾”向哪里飄.第1次把吹風(fēng)機(jī)對準(zhǔn)“窗簾”吹.

師：同學(xué)們預(yù)測一下,“窗簾”向哪里飄. 為什么?

生：向室內(nèi)飄. 因為吹風(fēng)機(jī)吹出的氣體對“窗簾”有向室內(nèi)的力.

師：很好,同學(xué)們能從力的角度分析問題.如果吹風(fēng)機(jī)吹出的氣流平行“窗簾”,“窗簾”向哪里飄?

圖2 吹風(fēng)機(jī)吹“窗簾”

生：呃……

師：究竟如何?請看實驗,如圖2所示.

生：咦!為什么“窗簾”向室外飄?

3.2探索環(huán)節(jié)

師：我們剛剛學(xué)過力與運(yùn)動的關(guān)系, “窗簾”不動還是動,或者怎么動,應(yīng)該由它受力情況來決定.我們就以“窗簾”為研究對象,研究吹氣前它受幾個力作用?這些力有什么關(guān)系?

生：受重力、拉力,還有左右兩側(cè)的大氣壓力,如圖3所示.

生：左右兩側(cè)都是大氣壓力,可以抵消掉.

師：那其他力應(yīng)是什么關(guān)系呢?

生：應(yīng)該是平衡的.

師：很好!再來研究開始吹氣瞬間,哪些力不會發(fā)生變化?

生：重力肯定不會變化.

師：因為開始吹氣瞬間,我們可以認(rèn)為豎直方向上的拉力不變化.

生：那就只有大氣的壓力發(fā)生變化了.

生：因為“窗簾”面積不變,由F壓=p0S可知,更本質(zhì)的應(yīng)該是大氣壓強(qiáng)發(fā)生變化.

師：很好!現(xiàn)在我們能肯定吹氣瞬間,哪側(cè)大氣壓強(qiáng)發(fā)生變化嗎?

生：吹氣的這一側(cè)大氣壓強(qiáng)變化.另外一側(cè)前后沒什么變化,所以另外一側(cè)的大氣壓強(qiáng)應(yīng)該不變.

師：吹氣的這一側(cè)大氣壓強(qiáng)怎么變?

生：因為“窗簾”飄向吹氣的這一側(cè),由力與運(yùn)動的關(guān)系可知,應(yīng)該是吹氣這側(cè)的力變小了,所以是吹氣這側(cè)的大氣壓強(qiáng)變小了.

師：很好,吹氣就是空氣發(fā)生流動,換句話說,就是氣體具有速度,稱為流體的流速.我們能將剛才我們討論的結(jié)論用一句話表述嗎?

生：流體流速大的地方壓強(qiáng)小.

師：這個結(jié)論只是通過一個實驗得到的結(jié)論,不具有普遍意義.如何才能證明結(jié)論具有普遍意義?

生：多次實驗,尋找普遍規(guī)律.

師：每個小組有3個實驗任務(wù),請小組合作,按照要求做實驗,完成任務(wù)單.

圖3 受力分析圖

圖4 任務(wù)1

圖5 任務(wù)2

圖6 任務(wù)3

任務(wù)1：如圖4、表1所示,把紙條的一端按在嘴唇的下方,向前吹起,看到什么現(xiàn)象?

任務(wù)2：如圖5、表2所示,裝有水的盆中放有兩只靜止的紙船,用筆劃動兩船之間的水,看到什么現(xiàn)象?

任務(wù)3：如圖6、表3所示,水平平衡的杠桿,左右兩側(cè)粘貼卡片,用小電風(fēng)扇沿平行卡片方向,吹任意一張卡的上方或下方,看到什么現(xiàn)象?

表1

表2

表3

師：你的實驗結(jié)果說明什么?

生：流體中流速大的地方壓強(qiáng)小.

師：大量的實驗證明,流體的壓強(qiáng)與流速有關(guān),流速越大的地方壓強(qiáng)越小.

3.3 解釋環(huán)節(jié)

圖7

教師活動：組織學(xué)生觀看自制吸塵器和噴霧器的視頻,小組討論以下問題,(1) 自制吸塵器的原理.(如圖7所示)(2) 自制噴霧器的原理.(如圖8所示)(3) 高速列車進(jìn)站時,為什么旅客必須站在安全黃線后面(如圖9所示)?

圖8

圖9

學(xué)生活動：小組討論3個問題,推選小組發(fā)言人匯報討論結(jié)果.

3.4 深化環(huán)節(jié)

勻速行駛的汽車,拿一張A4紙靠近車窗 ,打開車窗,A4紙飄向車窗哪側(cè)?結(jié)果顯示,A4紙飄向車窗外.

師：請同學(xué)們根據(jù)實驗現(xiàn)象思考問題,流速越大的地方壓強(qiáng)越小,這里的流速是以什么為參照物?

生：是以地面為參照物.

生：不對.如果以地面為參照物,車窗外的氣體靜止,車窗內(nèi)的氣體運(yùn)動.車窗內(nèi)的氣體流速大,壓強(qiáng)小, A4紙應(yīng)該往車窗內(nèi)飄,與實驗現(xiàn)象不符.

生：是以A4紙為參照物, 車窗內(nèi)氣體相對它靜止,車窗外氣體相對它向后運(yùn)動,車窗外流體流速大,壓強(qiáng)小,所以A4紙往車窗外飄.

師：分析得有道理.我們判斷哪里流體流速大的時候,是以研究對象為參照物.

3.5 工程環(huán)節(jié)

把硬紙按如圖10所示的尺寸剪下來,折成機(jī)翼模型.

圖10

教師活動：將機(jī)翼模型置于講臺上,講解實驗注意事項和要求.

圖11

學(xué)生活動：準(zhǔn)備好提前自制的機(jī)翼,用吹風(fēng)機(jī)平行吹向機(jī)翼,如圖11所示,觀察實驗現(xiàn)象,完成現(xiàn)象背后的力學(xué)分析.

師生共同總結(jié)機(jī)翼上升的原因.

3.6 評價環(huán)節(jié)

評價方案如表4所示,分為4個維度,分別是學(xué)生課堂表現(xiàn)、思政表現(xiàn)、課堂任務(wù)完成情況、課前作業(yè)完成情況,采用結(jié)果評價、過程評價、綜合評價相結(jié)合的方式,對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價及檢驗.[3]

表4 評價方案

4 結(jié)語

“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”很好地反映了“理論和實際”“工程和物理”的有機(jī)結(jié)合.本節(jié)內(nèi)容能夠幫助學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程從而建立抽象思維、運(yùn)用知識解釋生活現(xiàn)象并處理相關(guān)問題. 在“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”教學(xué)中采用6E學(xué)習(xí)模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實踐.教學(xué)內(nèi)容設(shè)置吸引、探索、解釋、深化、工程和評價6個教學(xué)環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生從物理學(xué)的角度認(rèn)識自然,從生活走進(jìn)物理,建立起物理科學(xué)思維,有效培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng).