基于项目式学习的“流体压强与流速关系”的教学实践

宋四华

摘 要：在流体压强与流速关系的教学中，如果只停留在利用知识解释生活中的现象，无法让学生深刻体会到知识的真正价值.本文基于项目式学习，以一个原始物理问题为主线，在引导学生成功设计出解决方案的过程中，不仅使学生对所学规律有了更深层次的理解，同时培养了学生创新思维和能力，发展了学生的物理核心素养.

关键词：项目式学习;核心素养;创新思维

文章编号：1008-4134（2019）18-0026中图分类号：G633.7文献标识码：B

现在很多中学物理教师反映：对物理核心素养的内涵和外延等都能理解，但是如何在课堂中有效实施，却不得要领.近年来受到基础教育工作者广泛关注的“项目式学习”，为培养学生的核心素养提供了新的视野.

项目式学习是指学生围绕某一特定的目标或问题，以学科概念和原理的应用为中心，借助多种资源进行调查、研究、合作、设计等自主探究活动，自主地进行知识建构，最终形成成果或解决问题.项目式学习不是单纯学习物理概念以及孤立地练习刻板的技能，而是在引导学生解决复杂问题的过程中，有效促进学生“物理观念”的建立，培养学生的科学思维，指向学生的终生发展.

在课程标准的基础上和有限的课时内，如何通过项目式学习让学生对概念和原理有深层次的理解，如何培养学生的创新意识和创新能力，是有效实施培养学生的核心素养和能力的关键.本文以人教版八年级下册“流体压强与流速关系”中的部分教学片段为例，进行具体说明.

1 在项目的选择上引导培养科学态度与责任

教学片断1：创设情境，确定项目

师：同学们是否有印象，当你乘坐火车到外地旅游时，从淮北市火车站的候车室到站台要经过一个老式的地下通道？（播放教师走过地下通道的视频，图1是走入向下的引道，图2是展示中间的过道，图3是老式地下通道的俯视图.）

提出问题：在通过引道和过道时感觉有何不同？

生：引道感觉有风，但是经过过道时总感觉气闷空气不流通，夏天甚至有难闻的气味.

师：光凭感觉是不可靠的，让我们通过模型来看看是不是过道空气不流通.图4是用玻璃制作的地下通道模型，两个电吹风对准引道口吹风模拟自然风，模型过道中央有一根点燃的蜡烛，通过观察烛焰是否摆动判断空气是否流通.

实验现象：电吹风同时开启或关闭时烛焰几乎纹丝不动（如图5所示）.

师：引道中即使有风通过，中间过道空气也不流通.污浊的空气会对人的身体造成危害，也影响着出行人的心情.同学们能否想想办法让过道的空气流通呢？

生1：可以在过道中安装通风系统.

生2：可以向上凿通地面安装排气扇.

师：大家的设计方案，都要利用到消耗电能的设备，而我们现在倡导节能环保，用以节约现有能源的消耗.我们能否利用引道中的自然风实现过道的通风呢？

由此引出本节课的项目：利用自然风实现老式地下通道通风的可行性设计方案.

这种“老式地下通道”学生都很熟悉，教师通过播放视频和展示玻璃模型等多种手段唤起学生对地下通道的回忆，但是对于不通风的问题很少有学生产生解决这一问题的意识.而学生的初步解决方案，都停留在打洞、装换气扇等传统的想法上，教师引导学生从保护环境节约资源这一新的角度考虑解决问题的方法，同时也是培养学生科学态度和责任感的绝佳途径.

2 在项目实施中推进科学探究和思维

教学片断2：师法自然，探究规律

师：我发现大家遇到的困难是没有处理这类问题的经验.同学们，我们许多的科技创新的灵感都来自于生活和自然界.自然界中很多动物都是住在地下，它们也需要考虑地下通风问题，让我们看看能否从中得到启发.

播放视频：中央十套探索发现节目（如图6所示）.视频中是土拨鼠洞穴的切面图.洞穴上方有两个洞口，其中一个洞口上方有一个很大的土堆，另一个几乎没有土堆.白色的点模拟流动的空气.

师：视频中当洞穴上方有空气从左向右流动时，洞穴内外的空气发生了什么样的变化？

生：大土堆上方的空气流动相比平的地方快，而且开始不断有空气从右洞口进入洞穴再从左洞口出去形成循环.

师：这就实现了整个洞穴的通风.那是什么原因造成洞穴内的空气移动呢？

生：大气压.

师：空气能够从右洞口被压入进洞穴，说明左右洞口气压不同，导致气压不同的原因是什么呢？

生：我的猜想是空气流速，流速越大好像气压就越小.

学生活动：实验探究气体压强与气体流速的关系.请利用身边的器材完成探究问题……

抛出一个问题让学生自己去研究这对于初中生来说是存在很大难度的，教师的引导起着关键性的作用.通过土拨鼠的例子，不仅引导学生找到解决通风问题的可能方法，也是在引导学生掌握研究问题的一种方法，在以后学习生活中遇到问题时，知道如何去获取解决问题所需要的知识和灵感.

3 在项目的应用中培养学生的创新思维和意识

教学片断3：交流协作，完成项目

教师：土拨鼠利用流动的空气解决洞穴通风问题.请同学们借鉴土拨鼠的经验，以小组为单位研讨设计解决地下通道通风问题的设计方案，10分钟后进行交流评估.

交流展示：

生1：我们对其中一侧引道进行改造（如图7所示），模仿土拨鼠的洞口，右侧引道变窄可以使该侧引道风速大于另一侧，导致两侧引道中气压不等，应该可以实现过道通风.

生2：我们的设计也是对右侧引道进行改造（如图8所示），使右侧引道风速变大.

生3：……

师：设计是否合理，我们需要通过实验来验证.以第一组同学的设计为例，我们将类似形状的泡沫塑料放在过道口的位置上（如图9所），盖上玻璃密封.两边同时开启电吹风，发现烛焰右偏（如图10所示）.说明过道中确实通风了，第一组同学设计很成功，大家掌声鼓励.让我们再来看第二组同学的设计……

师：2007年厦门市当时正上初三的方兴同学，在学习过本节内容后，利用与我们类似的设计，经过反复实验，成功地解决了地下通道通风问题，申请了国家专利——《可引导自然风对流的不对称型地下通道》，并

在国际上获得大奖.由此看出，科技创新并不是大家想象的那么难.

学生设计方案过程中，既是知识迁移的过程，也是自我思维界限的突破过程.烛焰发生偏转的那一刻，学生体验到成功的喜悦同时，也感受到了知识在生活中的价值.整个过程学生对知识规律有了更深层次理解，提高学生学习物理热情的同时，培养了学生的创新能力和创新意识.

项目式学习有诸多要素：问题驱动、目标设计、团队协作、收集信息、探究实验、研讨方案、解决问题以及项目评估等.要将这些要素全部融入到教学设计中并有效实施，这需要花费很多的時间从而影响正常的课时进度，在现实中很难实现.其次，在互联网环境下，信息的查询和收集非常便利，但是对于一个项目，尤其是本文这种设计解决问题方案的项目，学生课下在网上就有可能直接找到答案，这样就会失去预期的教学效果.可以看出项目式学习会受到课堂时空的限制，因此教师应该借助项目式学习的经验，针对不同课程内容和课时要求，设计出符合本校学生实际情况的教学方案.

冯·劳厄说过：教育给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所剩下来的东西.学生所学习的物理知识随着时间的推移可能会遗忘，“剩下的”是研究和解决问题的方法和能力，所以教师应致力于以下两点：一是引导学生知道如何去探索解决问题的知识、方法和灵感;再就是学生综合使用这些知识进行创造的能力.

参考文献：

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[3]邢宏光，麻少妮.基于学习进阶的初中实验设计——以“流体压强与流速的关系”为例[J].中学物理，2019，37（02）：60-62.

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