江耀基 陈艳燕
摘 要：物理是一门以观察和实验为基础的学科，本文以“流体压强与流速的关系”为例，重点阐述如何巧用创新实验“激发兴趣”“建构规律”“应用规律”“迁移知识”等教学策略撬动物理课堂，启迪学生思维，让学生在课堂中获得关键能力，养成核心品格.
关键词：创新实验;流体压强与流速的关系;教学策略;核心素养
文章编号：1008-4134（2020）02-0050 中图分类号：G633.7 文献标识码：B
作者简介：江耀基（1976-），男，江西安福人，本科，中学高级教師，研究方向：物理教学和实验教学;
陈艳燕（1974-），男，江西宜春人，本科，中学高级教师，研究方向：初中物理探究实验教学.
物理是一门以观察和实验为基础的学科，学生的学习兴趣，物理概念的建立，物理规律的发现，都是通过实验观察认真总结得来的.因此，创设物理实验教学情境是课堂精炼的重要举措.下面以“流体压强与流速关系”为例，结合教学片段，重点阐述如何巧用创新实验“激发兴趣”“建构规律”“应用规律”“迁移知识”等教学策略撬动物理课堂，启迪学生思维，让学生在课堂中获得关键能力，养成核心品格.
1 通过创新实验，激发学习兴趣，调动学生的求知欲
美国著名的心里学家布鲁纳指出：对所学的知识有浓厚的兴趣是学习的最好动机，学生在学习过程中，对自己感兴趣的一切事物、现象总是主动、积极地去认识和探究[1].因此，在物理教学中教师要创设一定实验情境，激发学生的学习兴趣和求知欲，使学生快速进入学习状态.
【教学片段1】
师：能与同学们共度一节课的时间，老师非常开心，现在我们来做一个游戏——“乒乓球爬坡投篮”.你们说好不好？
生：好！
师：塑料水槽里有些乒乓球，看看它能不能爬上我手中的管子，跳入前面的网兜中（如图1所示），请仔细观察.
……（演示实验）
生：掌声！
师：实验成功了吗？
生：成功了.
师：一个普通的乒乓球为什么会“爬坡投篮”呢？这就是今天我们要学习的内容“流体压强与流速关系”.
【设计意图】一节好课首先就要抓住学生的眼球，吸引学生的注意力，为了达到这个目的，在物理课堂教学中，教师们都会想很多的办法，如利用生动有趣的生活事例、游戏或引人入胜的实验等，在本节课中教师通过创设有趣的“乒乓球爬坡投篮”实验情境，瞬时吸引了学生的注意，学生很好奇，乒乓球为什么能“爬坡投篮”呢？在教师的引导下，学生产生了浓厚的学习兴趣，学生只有对学习内容产生了兴趣，才能够在学习过程中迸发强大的内驱力，才能使接下来的探究成为可能.
2 通过创新实验，进行科学探究，帮助学生建构物理规律
德国教育学家第斯多德认为：科学知识不应只是简单地把现有的结论照本宣科地传授给学生，这将剥夺学生锻炼思维能力的机会，而是应采用合乎逻辑的各种教学手段，启发学生，引导学生进入思考，在活动中去总结、发现物理规律[2].因此，在物理规律教学中，教师应该创设实验情境，积极引导学生进行科学探究活动，得出实验结论，帮助学生建构物理规律.
【教学片段2】
师：通过刚才的“吹纸”“吹乒乓球”和“模拟小船航行”体验活动，我们初步得出流体压强与流速关系的实验结论.但是，上述体验中我们只能通过物理现象大致感知流体压强与流速的关系，无法准确探究流体压强与流速关系.为了让大家能更准确探究流体压强与流速的关系，老师今天也带来了实验，这个仪器叫流体压强与流速关系演示仪（如图2所示）.这个仪器在底部内径大小不同的连接处安装了叶片，当不同流速的流体经过它，叶片的转速不同，我们把它们的转速显示在电子显示屏上，白色显示屏对应内径大的管子，蓝色显示屏对应内径小的管子.流体流过时，同学们比较电子显示屏上数据大小，就可以知道哪个管子中流体的流速更大.
师：下面请一个同学用电吹风在最左边灌风，同学们注意观察电子显示屏上显示数据.
……（操作实验，如图3所示）
师：哪个颜色显示屏的数据更大？
生：蓝色.
师：蓝色数据大得出内径小的管子中的流速更大，流速不同会不会造成它们的压强也不同呢？我们将它们竖直的管子连上液体压强计（如图4所示），内径大的管子连红色压强计，内径小的管子连蓝色压强计，通过压强计U形管两边的液面高度差来告诉大家它们的压强大小，请同学们仔细观察.
……（吹风，如图4所示）
师：哪个颜色的压强计高度差更大？
生：红色.
师：我们看到的现象是，空气在内径小的管子里流速大，内径大的管子压强大.水也是一样的吗？现在老师向里面灌水，请左边同学观察电子显示屏数据大小，右边同学观察压强计的高度差.
……（灌水，如图5所示）
师：哪个颜色的压强计高度差更大？
生：还是红色.
师：通过上述的两个实验，我们得到流体压强与流速关系是怎样的？请同学们一起大声地告诉我.
生：流体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大.
【设计意图】 学生通过“吹纸”“吹乒乓球”和“模拟小船航行”等体验活动对流体压强与流速关系的结论获得感性认识.但物理规律的得出不能光凭体验感知，体验不能代替科学探究，科学探究必须由学生通过严谨的实验操作获得实验数据，再将鲜活的实验数据和实验现象结合起来，通过分析与论证得出实验结论.通过探究实验，学生的分析能力、探究能力和思维能力在不同程度上都得到了锻炼和发展，物理规律在学生头脑中自然建构.
3 通过创新实验，启发科学思维，帮助学生学会物理规律的应用
捷克教育家夸美纽斯在《大教学论》中写道：一切知识都是从感官开始的，情境使学生身临其境，有助于学生感性知识的形成，可以使得学生从形象的感知达到抽象的理性顿悟，激发学生的学习情绪和学习兴趣，使学习成为一种快乐.因此，在物理教学中教师应尽可能把物理规律的应用与实验情境结合起来.
【教学片段3】
师：飞机是怎样飞向高空的呢？让我们看一段飞机起飞的视频.
师：视频中，同学们看到飞机是蹭地一下飞起来的吗？
生：不是，先滑了一段距离.
师：有哪位同学知道它滑行一段距离的目的吗？
生：加速.
师：对，飞机一定要达到一定速度才能飞起来，为什么要达到一定速度才能飞起来？这就利用了流体压强与流速的关系，让飞机获得了一个向上的力，这个力的产生离不开一个重要的部件，那就是机翼，请仔细观察机翼的剖面图（如图6所示），它的形状有什么特点？
生：上凸下平.
师： 上凸下平的机翼为什么能让飞机飞起来呢？我们再做一个实验：模拟飞机高空飞行.老师这里有一个机翼模型，我们保持模型不动，让空气高速运动起来（图7甲所示），大家注意观察实验现象;接下来我们把机翼侧放、倒放，看看机翼还会不会运动，会向哪个方向运动？请同学们再仔细观察（如图7乙和丙所示）.
生：总是向凸起的一侧运动.
师：通过实验我们看到机翼模型总是向凸起一侧运动，飞机要飞向高空，就要把凸起的一侧向上，机翼就要做成上凸下平的形状.
师：上凸下平的机翼为什么能产生向上的升力呢？你能利用流体压强与流速关系的知识分析解释吗？
生：飞机起飞时滑行一段距离后，高速飞行的机翼上方空气的流速大、压强小;下方空气的流速小、压强大.于是就产生了一个向上的压强差，使机翼获得向上的升力，速度大到一定时，升力足够大了，飞机就飞起来了.
……（掌声）
【设计意图】飞机升力产生的原因是本节课的教学难点，也是一个抽象的物理问题，学生很难理解空气经过机翼上、下表面后为什么能同时到达机翼的尾部.因为学生的思维没有达到一定的高度，所以教师若采用“讲授”或“播放动画”的方式来解释其原理，教学是低效的.此时教师应创设相关的实验情境，让学生在实验中身临其境感知不同方向放置的机翼在气流作用下的运动方向，从而找出机翼在气流中运动方向的共性，再结合“流体压强与流速关系”物理规律，飞机升力产生的原因这个教学难点就得以突破.所以，为学生创设实验情境，相当于给学生铺设思维台阶，提高了学生理解物理知识的关键能力.
4 通过创新实验，促进知识迁移，培养学生的科学责任和科学态度
现代认知理论认为：学习总是相互影响的，旧知识和新知识之间相同或相似的地方越多，就越容易产生知识的相互遷移，教师在教学中如果能将新旧知识有效地结合起来，抓住新旧知识之间的共同因素，则能促进学生学习的积极迁移.因此，在教学中教师要善于创设实验情境，启发学生的思维，积极促进学生的知识迁移，从而提高学生的学习效果和学习能力.
【教学片段4】
师：哪位同学能解释一下开始的乒乓球为什么能“爬坡投篮”？
生：电吹风加快了上方管口的空气流动，使上方管口处由于流速增大，压强减小，下方管口流速更小，压强更大，这个压强差让乒乓球顺利地“爬坡投篮”了.
师：刚才同学解释得很好，谢谢！
师：这是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图（如图8所示），犬鼠的洞穴有两个出口，一个是平的，另一个则是隆起的土堆.这是为什么呢？
生：露出惊讶表情……
师：这是一个草原上犬鼠的洞穴模拟装置（如图9所示），它的特点就在它的两个洞口是不同的，一个洞口表面是平的，另一个洞口犬鼠会在上面弄成一个小土堆.现在我们就用实验装置（如图10所示）来看看它的奇妙之处.
师：平行两个洞口吹气，管中的泡沫都从凸起端飞出（如图10所示），同学们讨论交流出现这种现象的原因.
……（交流讨论）
生：凸起地方流速大，压强小;平的地方流速小，压强大，这样空气就从平的洞口流入，从凸起的洞口流出，从而保证洞中空气的流动.
师：这位同学解释非常不错！犬鼠聪明吧，但人类比它更聪明，设计师巧妙地将犬鼠洞的设计用来改善地下通道的通风情况，下面就让我们一起来看看它的动画演示（如图11所示）.
……（播放动画）
师：请同学们思考，改善后的地下通道的气流方向为什么会发生变化？哪个部位起了关键作用？
生：和犬鼠洞口一样，通道内凸起部分起了作用，气流经过凸起部分时流速大，压强小，而另一个通道内气流流速小，压强大，气流就会通过中间的交叉口从一个通道进入另一个通道.
【设计意图】 学会对知识的迁移是物理学习的能力目标之一，在物理教学中，将创新实验与生活实例相结合，可以使复杂的知识简单化，不仅使学生容易接受物理知识，让学生了解“物理来源生活，服务于社会”的理念， 还有利于学生实现知识的迁移，深刻领悟物理方法，同时也培养了学生的科学责任和科学态度.
5 结束语
实验是物理教学的基础，广大教师要时刻紧抓实验教学这根主线，巧用创新实验撬动物理课堂，充分调动学生积极性，让学生亲身经历实验探究过程，在实验中培养学习兴趣，启发科学思维，建构物理规律，在应用中实现知识的迁移，让学生的关键能力、核心品格在物理学习中逐步得以培养和提升，课堂教学质量也会上一个台阶.
参考文献：
[1]施燕. 基于核心素养的初中物理探究式教学[J]. 理科考试研究，2016，23（14）：61.
[2]李仰. 以慢启思， 以法促学——“探究电磁铁的磁性”案例解析[J]. 中学物理， 2019，37（06）：25-27.
[3]彭前程，杜敏.义务教育教科书九年级物理（全一册）[M].北京：人民教育出版社，2013.
（收稿日期：2019-09-07）
