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疑是思之源,思是智之本。质疑是探求新知识的开始,是创新的开始,也是创新的动力。笔者听了第五届全国青年教师创新大赛一等奖获得者刘闽老师的“神奇的升力”一课,感到受益匪浅,最突出的感受就是刘老师创设质疑的情境,层层设疑,不仅激起了学生学习物理的兴趣,更在质疑的情境中提高了学生思维的有效性。
【片段一】 激趣设疑,诱发思维
播放在课外活动时拍摄的航模录像。
(同学们观看时都很好奇,并小声地议论)
师:看了刚才航模起飞的录像,同学们对航模产生了浓厚的兴趣,那么想不想知道航模是如何飞上天的呢?
生(齐答):想。
师:那么我们今天就一起走进神奇的升力。老师这里有一张纸,请你把它放在嘴唇的下方,如果你在纸的上方对着它吹气,会出现什么情况呢?现在请各位同学动手试试。
(学生动手实验,教师巡回指导)
师:好,请一位同学来说说,发生了什么现象?
生:纸片会向上飘起来。
师:我们想一想,纸片会向上飘起的原因是什么呢?
生:……
【赏析】创新与兴趣是紧紧联系在一起的。如果一个人对某方面的问题没有任何兴趣,那他就不会有创新的欲望。兴趣越大,创新能力就越能够发挥出来。学生对于航模如何飞上天,感到新奇但难理解。此时刘老师就从吹纸片的小实验入手,小纸片不吹时,由于重力的作用是下垂的,学生大多会想当然地认为要让小纸片向上飘起来,人应在下方吹气呀,可是现在在小纸片的上方吹气,小纸片居然就向上飘起来了。同学们感到非常疑惑,这样便激发起学生学习的兴趣,同时又诱发了他们的思维。
【片段二】 变序设疑,启发思维
师:纸片会向上飘起,是什么原因呢?
生:我认为是空气把它托起来的。
师:有一定的道理,说说你的理由。
生:纸片原来受重力作用处于下沉状态,现吹纸片上方,把它上面的空气赶跑了,而它下方的空气就把它托上来了。
师:大家想一想,我在吹气过程中,能不能把纸片上方的气体全部吹跑呢?
生(齐答):不能。
师:那么纸片向上飘起的原因可能是什么呢?
生:我认为可能是气体压强发生了变化,因为压力等于压强乘以受力面积,纸片的面积没有发生改变,而纸片被托起,也就是压力发生了改变,所以可能是纸片上下的气体压强发生了变化。
师:很好……那么我们现在就来探究气体的流速与压强的关系。
【赏析】这种设疑,打破了事物发展顺序,将由因导果变为由果导因,把事情某个紧要部分提到前面,从而形成悬念,以此启发学生思维。学生从“看”到“想”,猜想“纸片为什么会向上飘起”,不仅从直观启发中向科学探究迈出了最关键的一步——“提出问题”,也使其思维的速度得到了锻练和提高。
【片段三】 抓词设疑,引导思维
师:现在,让我们分小组讨论一下,你如何利用桌上的仪器来探究气体的流速与压强的关系?回头请几个小组派代表向大家展示一下你们的设计。
(学生进行讨论。各小组的仪器有:水槽、 吸管、 玻璃管、 纸片、 蜡烛、打火机 、漏斗、乒乓球等)
师:我们在探究设计实验过程中,首先有一个关键的地方,你觉得这是什么呢?
生:我们今天要探究的是气体的压强与气体的流速是否有关,所以我认为关键是要让气体流动起来。
师:很好,我相信很多组的同学已经注意到了这个问题。那么怎样使气体流动起来呢?现在就按照你们刚才所制定的实验步骤来进行实验,使气体流动起来。
生:……
(学生小组实验,老师巡回指导)
【赏析】由于是探究气体的流速与压强的关系,刘老师便紧紧抓住“流速”这个重点词语,引导学生围绕这个词语设置问题,理解物理的概念和规律。带着“怎样使它流动”的疑问去设计实验,效果很好。
【片段四】 层层设疑,训练思维
师:请第一小组的代表上来展示他们所设计的实验。
生:我们小组是用漏斗倒立,下面有一个乒乓球,对它吹气,令人惊奇的是乒乓球不会掉下来。分析其原因是:吹气时,乒乓球上方空气流动加快,压强变小,而乒乓球下方的大气压不变,这样乒乓球上下表面就有一个压强差,托着它不会掉下来。此实验说明:气体的流速与压强有关。
(同时另一学生在旁边演示)
师:刚才上面两组同学展示的实验所得出的结论是:气体的流速与压强有关。那么它们的关系又是如何的呢?请第三小组的同学上来展示一下他们所做的实验。
生:我们小组是用手拿着两张纸靠拢并自然下垂,冲着两张纸中间吹气,两张纸会向中间靠拢,并且越用力吹,纸片向中间靠拢得越厉害。因此我们得出:气体流速越大,压强越小。
(同时有学生在旁边演示)
师:很好。这个小组不仅得出了与前两个小组同学一样的结论,还得出了气体流速越快压强越小的结论。老师这里有一个仪器:风速表,它可以用来测量风速的快慢,测量的结果就可以显示在液晶显示屏上。接下来,我把这风速表交给第三小组的同学,让他们测一下流速,对比流速变大时,压强如何变化?是否与他们所说的“气体流速越大,压强就越小”这种关系?
生:第一次是0.1米每秒,第二次是2.5米每秒。
(另一学生吹气:第二次用力吹,两张纸向中间靠拢得更厉害)
师:通过以上小组的实验,我们得出:气体流速越大,压强就越小。对应气体流速越小,压强就越大。前面我们学习过气体和液体都能够产生压强,气体有流速越快则压强越小的规律,那么液体流动起来,又会怎样?它又有何规律呢?我这里有一个仪器,这个仪器叫什么?
生(齐):连通器。
师:如果这个连通器内装有液体,当液体不流动时,液面会怎样?
生:当连通器装同种液体,并且液体静止时,连通器内部各个液面保持相平。
师:很好,连通器内装有同种液体时,那么它的液面一定保持相平吗?如果里面的液体流动起来,会怎样?
师:现在老师手里这个烧杯里装有红色液体,如果我通过这个漏斗把红色的液体不断地倒入这一改装过的连通器中,会出现什么情况?好,请一位同学来协助我……现在我们看到连通器内的液体并没有流动,这时连通器内各液面处于什么状况呢?
生(齐):相平。
师:现在我请一位同学继续倒水(同时老师把夹在出水口处的橡皮管夹子松开,让水持续流出),液面有没有发生改变?
生(齐):有。
师:液面怎么了?
生(齐):不相平了。
师:好,我们知道连通器里液面的高度代表了液体底部压强的大小。在这里,为什么这三根管里的液面不相平呢?请同学们想一想。
……
【赏析】刘老师设计的问题一个接一个,一问套一问,相互串联。这样就紧紧地抓住了学生的心,促使他们始终处于思维状态,从而理解气体流速与压强的关系。通过层层设疑,使学生的思维活动由表层逐渐转入深层,培养了学生思维的深刻性。
【片段五】 应用设疑,辩证思维
师:流体的流速越大的地方,压强就越小。正是因为这个原因,在我们的周围就出现了很多奇特的现象。比如:在火车站的站台上为什么要设置一定距离的安全线呢?请同学们想一想。
生:当火车驶过时,火车与人之间的空气流速加大,压强减小,而人外侧的空气压强不变,这样就形成对人的压强差,从而会把人推向火车,很危险的。
师:龙卷风是掀翻屋顶,而不是把屋顶压垮,这又是为什么呢?
生:当龙卷风经过屋顶的时候,屋顶上方的空气流速增大,压强减小,而屋顶下方的空气压强不变,这样屋顶上下方就有一个向上的压强差,在其作用下,就把屋顶向上掀翻了。
师:从刚才的事例中可以知道带给我们的一些危害,那么是不是它们仅仅带给我们危害呢?我们能否利用它,让它为人类服务呢,有谁能举出实例吗?
生:飞机的机翼。
师:很好,飞机为什么能飞上天?我这里有一个机翼的模型,它的前方有一个能吹出一定量的风的电风扇。当我把电源打开的时候,在迎向机翼的上下方都有流动的空气,我们看一下会出现什么情况呢?
生(齐):机翼向上升起。
师:那么机翼能向上升起的原因是什么呢?(播放飞机的动画课件进行分析讲解)
生:机翼上下方的空气流速不同,上方流速大,压强小,下方的流速小,压强大,这样机翼上下表面就产生向上的升力,当升力大于飞机的重力时,就能飞上天空了。
师:可见飞机是利用流速与压强的关系,那么在日常生活中,你有没有这样的经历呢?想一想。
生:风吹向伞的时候,伞上方气体流速增大,压强减小,而伞的下方的流速慢,从而使伞的上下表面形成压强差,这样就把伞向上托起来了。
【赏析】刘老师设计的应用问题体现了新课标“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念。刘老师首先从流速与压强的关系所带来的危害实例提出质疑性分析,又不失时机地引导学生从另一角度去质疑与思考,从而提高了学生辩证思维的水平。
质疑的过程,实际上是一个积极思维的过程,是发现问题、提出问题的过程,也是解决问题的过程。只要我们以饱满的创造热情去积极探索、思考,我们的创造性思维就会时时充满活力,我们的创造实践就会硕果累累。■(作者单位:江西省婺源中学)
□责任编辑周瑜芽
E-mail: jxjyzyy@163.com
【片段一】 激趣设疑,诱发思维
播放在课外活动时拍摄的航模录像。
(同学们观看时都很好奇,并小声地议论)
师:看了刚才航模起飞的录像,同学们对航模产生了浓厚的兴趣,那么想不想知道航模是如何飞上天的呢?
生(齐答):想。
师:那么我们今天就一起走进神奇的升力。老师这里有一张纸,请你把它放在嘴唇的下方,如果你在纸的上方对着它吹气,会出现什么情况呢?现在请各位同学动手试试。
(学生动手实验,教师巡回指导)
师:好,请一位同学来说说,发生了什么现象?
生:纸片会向上飘起来。
师:我们想一想,纸片会向上飘起的原因是什么呢?
生:……
【赏析】创新与兴趣是紧紧联系在一起的。如果一个人对某方面的问题没有任何兴趣,那他就不会有创新的欲望。兴趣越大,创新能力就越能够发挥出来。学生对于航模如何飞上天,感到新奇但难理解。此时刘老师就从吹纸片的小实验入手,小纸片不吹时,由于重力的作用是下垂的,学生大多会想当然地认为要让小纸片向上飘起来,人应在下方吹气呀,可是现在在小纸片的上方吹气,小纸片居然就向上飘起来了。同学们感到非常疑惑,这样便激发起学生学习的兴趣,同时又诱发了他们的思维。
【片段二】 变序设疑,启发思维
师:纸片会向上飘起,是什么原因呢?
生:我认为是空气把它托起来的。
师:有一定的道理,说说你的理由。
生:纸片原来受重力作用处于下沉状态,现吹纸片上方,把它上面的空气赶跑了,而它下方的空气就把它托上来了。
师:大家想一想,我在吹气过程中,能不能把纸片上方的气体全部吹跑呢?
生(齐答):不能。
师:那么纸片向上飘起的原因可能是什么呢?
生:我认为可能是气体压强发生了变化,因为压力等于压强乘以受力面积,纸片的面积没有发生改变,而纸片被托起,也就是压力发生了改变,所以可能是纸片上下的气体压强发生了变化。
师:很好……那么我们现在就来探究气体的流速与压强的关系。
【赏析】这种设疑,打破了事物发展顺序,将由因导果变为由果导因,把事情某个紧要部分提到前面,从而形成悬念,以此启发学生思维。学生从“看”到“想”,猜想“纸片为什么会向上飘起”,不仅从直观启发中向科学探究迈出了最关键的一步——“提出问题”,也使其思维的速度得到了锻练和提高。
【片段三】 抓词设疑,引导思维
师:现在,让我们分小组讨论一下,你如何利用桌上的仪器来探究气体的流速与压强的关系?回头请几个小组派代表向大家展示一下你们的设计。
(学生进行讨论。各小组的仪器有:水槽、 吸管、 玻璃管、 纸片、 蜡烛、打火机 、漏斗、乒乓球等)
师:我们在探究设计实验过程中,首先有一个关键的地方,你觉得这是什么呢?
生:我们今天要探究的是气体的压强与气体的流速是否有关,所以我认为关键是要让气体流动起来。
师:很好,我相信很多组的同学已经注意到了这个问题。那么怎样使气体流动起来呢?现在就按照你们刚才所制定的实验步骤来进行实验,使气体流动起来。
生:……
(学生小组实验,老师巡回指导)
【赏析】由于是探究气体的流速与压强的关系,刘老师便紧紧抓住“流速”这个重点词语,引导学生围绕这个词语设置问题,理解物理的概念和规律。带着“怎样使它流动”的疑问去设计实验,效果很好。
【片段四】 层层设疑,训练思维
师:请第一小组的代表上来展示他们所设计的实验。
生:我们小组是用漏斗倒立,下面有一个乒乓球,对它吹气,令人惊奇的是乒乓球不会掉下来。分析其原因是:吹气时,乒乓球上方空气流动加快,压强变小,而乒乓球下方的大气压不变,这样乒乓球上下表面就有一个压强差,托着它不会掉下来。此实验说明:气体的流速与压强有关。
(同时另一学生在旁边演示)
师:刚才上面两组同学展示的实验所得出的结论是:气体的流速与压强有关。那么它们的关系又是如何的呢?请第三小组的同学上来展示一下他们所做的实验。
生:我们小组是用手拿着两张纸靠拢并自然下垂,冲着两张纸中间吹气,两张纸会向中间靠拢,并且越用力吹,纸片向中间靠拢得越厉害。因此我们得出:气体流速越大,压强越小。
(同时有学生在旁边演示)
师:很好。这个小组不仅得出了与前两个小组同学一样的结论,还得出了气体流速越快压强越小的结论。老师这里有一个仪器:风速表,它可以用来测量风速的快慢,测量的结果就可以显示在液晶显示屏上。接下来,我把这风速表交给第三小组的同学,让他们测一下流速,对比流速变大时,压强如何变化?是否与他们所说的“气体流速越大,压强就越小”这种关系?
生:第一次是0.1米每秒,第二次是2.5米每秒。
(另一学生吹气:第二次用力吹,两张纸向中间靠拢得更厉害)
师:通过以上小组的实验,我们得出:气体流速越大,压强就越小。对应气体流速越小,压强就越大。前面我们学习过气体和液体都能够产生压强,气体有流速越快则压强越小的规律,那么液体流动起来,又会怎样?它又有何规律呢?我这里有一个仪器,这个仪器叫什么?
生(齐):连通器。
师:如果这个连通器内装有液体,当液体不流动时,液面会怎样?
生:当连通器装同种液体,并且液体静止时,连通器内部各个液面保持相平。
师:很好,连通器内装有同种液体时,那么它的液面一定保持相平吗?如果里面的液体流动起来,会怎样?
师:现在老师手里这个烧杯里装有红色液体,如果我通过这个漏斗把红色的液体不断地倒入这一改装过的连通器中,会出现什么情况?好,请一位同学来协助我……现在我们看到连通器内的液体并没有流动,这时连通器内各液面处于什么状况呢?
生(齐):相平。
师:现在我请一位同学继续倒水(同时老师把夹在出水口处的橡皮管夹子松开,让水持续流出),液面有没有发生改变?
生(齐):有。
师:液面怎么了?
生(齐):不相平了。
师:好,我们知道连通器里液面的高度代表了液体底部压强的大小。在这里,为什么这三根管里的液面不相平呢?请同学们想一想。
……
【赏析】刘老师设计的问题一个接一个,一问套一问,相互串联。这样就紧紧地抓住了学生的心,促使他们始终处于思维状态,从而理解气体流速与压强的关系。通过层层设疑,使学生的思维活动由表层逐渐转入深层,培养了学生思维的深刻性。
【片段五】 应用设疑,辩证思维
师:流体的流速越大的地方,压强就越小。正是因为这个原因,在我们的周围就出现了很多奇特的现象。比如:在火车站的站台上为什么要设置一定距离的安全线呢?请同学们想一想。
生:当火车驶过时,火车与人之间的空气流速加大,压强减小,而人外侧的空气压强不变,这样就形成对人的压强差,从而会把人推向火车,很危险的。
师:龙卷风是掀翻屋顶,而不是把屋顶压垮,这又是为什么呢?
生:当龙卷风经过屋顶的时候,屋顶上方的空气流速增大,压强减小,而屋顶下方的空气压强不变,这样屋顶上下方就有一个向上的压强差,在其作用下,就把屋顶向上掀翻了。
师:从刚才的事例中可以知道带给我们的一些危害,那么是不是它们仅仅带给我们危害呢?我们能否利用它,让它为人类服务呢,有谁能举出实例吗?
生:飞机的机翼。
师:很好,飞机为什么能飞上天?我这里有一个机翼的模型,它的前方有一个能吹出一定量的风的电风扇。当我把电源打开的时候,在迎向机翼的上下方都有流动的空气,我们看一下会出现什么情况呢?
生(齐):机翼向上升起。
师:那么机翼能向上升起的原因是什么呢?(播放飞机的动画课件进行分析讲解)
生:机翼上下方的空气流速不同,上方流速大,压强小,下方的流速小,压强大,这样机翼上下表面就产生向上的升力,当升力大于飞机的重力时,就能飞上天空了。
师:可见飞机是利用流速与压强的关系,那么在日常生活中,你有没有这样的经历呢?想一想。
生:风吹向伞的时候,伞上方气体流速增大,压强减小,而伞的下方的流速慢,从而使伞的上下表面形成压强差,这样就把伞向上托起来了。
【赏析】刘老师设计的应用问题体现了新课标“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念。刘老师首先从流速与压强的关系所带来的危害实例提出质疑性分析,又不失时机地引导学生从另一角度去质疑与思考,从而提高了学生辩证思维的水平。
质疑的过程,实际上是一个积极思维的过程,是发现问题、提出问题的过程,也是解决问题的过程。只要我们以饱满的创造热情去积极探索、思考,我们的创造性思维就会时时充满活力,我们的创造实践就会硕果累累。■(作者单位:江西省婺源中学)
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