摘 要:采用“產(chǎn)婆術(shù)”對液體壓強(qiáng)公式進(jìn)行推導(dǎo),能很好地將前后知識聯(lián)系,充分利用好學(xué)生的最近發(fā)展區(qū),讓學(xué)生經(jīng)歷探究過程,很好地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:液體壓強(qiáng)公式;產(chǎn)婆術(shù);學(xué)科核心素養(yǎng)
物理學(xué)中“液體壓強(qiáng)”的知識在生產(chǎn)和生活中被廣泛應(yīng)用,在物理知識體系中起承上啟下的作用,是物理教學(xué)的重點?!耙后w壓強(qiáng)”的知識比較抽象,學(xué)生的感性經(jīng)驗較少,很不容易理解掌握,特別是液體壓強(qiáng)公式P=ρgh的推導(dǎo),一直是教學(xué)中的難點。
在采用教材“液柱模型法”的實際教學(xué)中,我發(fā)現(xiàn)存在缺憾:(1)學(xué)生會提出一串疑問:為什么要這樣?為什么能這樣?這樣做與前面所學(xué)的壓強(qiáng)知識有什么聯(lián)系?公式P=ρgh與P=F/S有關(guān)聯(lián)嗎?所取液柱大小對公式的推導(dǎo)有影響嗎?(2)學(xué)生很難理解:液體壓強(qiáng)是由液體重力產(chǎn)生,為何又與液體的重力和體積無關(guān)呢?(3)教師大多采用講授法,學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的程度小,只是被動接受液體壓強(qiáng)的計算公式。
如何立足于學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”?如何以學(xué)生為中心,教為主導(dǎo),學(xué)為主體;不憤不啟,不悱不發(fā)?“產(chǎn)婆術(shù)”給了我啟發(fā)。
蘇格拉底把教師比喻為“知識的產(chǎn)婆”“蘇格拉底方法”被人們稱為“產(chǎn)婆術(shù)”。它指的是在與學(xué)生談話的過程中,并不直截了當(dāng)?shù)匕褜W(xué)生所應(yīng)知道的知識告訴他,而是通過討論問答甚至辯論方式來揭露對方認(rèn)識中的矛盾,逐步引導(dǎo)學(xué)生自己最后得出正確答案的方法,是西方最早的啟發(fā)式教育。我決定用“產(chǎn)婆術(shù)”助產(chǎn) “P=ρgh”。
一、創(chuàng)設(shè)情境,質(zhì)疑激趣
學(xué)生由上節(jié)課探究實驗可知,液體內(nèi)部的A點肯定受壓強(qiáng),而且是來自液體各個方向的。但是不知如何求得壓強(qiáng)的具體數(shù)值。
基于此,利用如下問題進(jìn)行激疑:
1.如下圖所示,液面下的h米深的A點,是否受到液體的壓強(qiáng)?如果受,液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)方向怎樣?
2.具體值是多大呢?能否用我們已經(jīng)學(xué)過的計算壓強(qiáng)的公式進(jìn)行解答?
學(xué)生經(jīng)過思考、討論交流后,得出結(jié)論:不能用學(xué)過的壓強(qiáng)公式P=F/S來進(jìn)行求解。公式中S代表的是受力面積,而此題中求的只是一個點A的壓強(qiáng),點是不存在面積的,并且此點所受的壓力也無從談起。
教師順勢引導(dǎo):能否考慮讓這個“點”擴(kuò)大,形成一個“面”,來代替這個點從而使壓強(qiáng)公式P=F/S能得以利用呢?
這種設(shè)想一提出,立即遭到部分同學(xué)的反對:點就是點,面就是面,怎能相互替代呢?還有不少同學(xué)一臉的茫然。但也有同學(xué)說:“不能輕易否定,再想想看,這里面可能有玄機(jī),只是我們還沒有發(fā)現(xiàn)而已!”這一環(huán)節(jié)起到了很好的質(zhì)疑、激趣的作用,學(xué)生探究的熱情高漲。
二、及時“溫故”,換來“知新”
教師繼續(xù)引導(dǎo):液體內(nèi)部的壓強(qiáng)有哪些規(guī)律?由此規(guī)律能否想出可否由“面”代替“點”呢?
經(jīng)過學(xué)生的討論交流,不難得出結(jié)論:由于液體內(nèi)同深度的壓強(qiáng)相等。若能求出h米深的“面”受的壓強(qiáng),就相當(dāng)于求出了h米深的 “A點”所受的壓強(qiáng),所以,同深的“面”可以替代“A點”。
教師質(zhì)疑:既然同深的“面”可以替代“A點”,那么這個面應(yīng)該取多大呢?
學(xué)生討論交流后,教師將結(jié)果板書:同深的一個“任意大小的面”可以代替“A點”。
學(xué)生在高漲的探究熱情的支配下,經(jīng)過自己的努力,找到了問題的解決方案,教師又將他們交流后得出的結(jié)論板書在黑板上,并在“任意大小”下加點,這既是為了強(qiáng)調(diào)引起學(xué)生注意,更是教師對學(xué)生的一種贊賞和肯定,學(xué)生興趣盎然。
三、前后聯(lián)系,助產(chǎn)P=ρgh
在確定了面積“S”后,教師點撥:我們?nèi)〉倪@個面上受壓力嗎?它由誰施加的呢?此壓力的大小如何來確定呢?
學(xué)生根據(jù)上節(jié)課知識會想到:液體壓強(qiáng)是由于液體重力而產(chǎn)生的,重力的方向是豎直向下的。因此,液體內(nèi)部任意面上所受到的壓力大小就等于此面豎直向上的液體柱的重力。
教師板書:壓力等于所取面上的液體柱所受的重力。
并引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)疑:至此,你認(rèn)為下一步我們要解決什么問題?
四、得出結(jié)論,推廣應(yīng)用
同學(xué)們經(jīng)過思考,提出需要解決問題的關(guān)鍵點:
1.所取面以上的液體柱重力如何表達(dá)?
2.液面下h米深的壓強(qiáng)如何計算?方向如何?
在解決了F和S的問題后,學(xué)生滿懷信心地獨立進(jìn)行液體壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)。
學(xué)生完成后,教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié):如何計算液體的壓強(qiáng)?液體壓強(qiáng)的大小與哪些因素有關(guān)?與液體的重力有關(guān)系嗎?
至此,“產(chǎn)婆術(shù)”助產(chǎn) “P=ρgh”,液體壓強(qiáng)計算公式的推導(dǎo)完美收官。
回顧整個過程,學(xué)生經(jīng)歷了蘇格拉底的“產(chǎn)婆術(shù)”四個步驟:①譏諷:即不斷地提問使對方自己發(fā)現(xiàn)自己認(rèn)識上的矛盾;②助產(chǎn):即幫助對方得到問題的正確答案;③歸納:即引導(dǎo)學(xué)生從具體事物中找到事物的共性和本質(zhì);④概念:即把個別事物納入一般概念。通過環(huán)環(huán)相扣的系列質(zhì)疑,激發(fā)學(xué)生積極主動地思考與討論,讓學(xué)生經(jīng)歷了完整的探究過程,并且學(xué)生在解決問題的過程中不經(jīng)意間就掌握了新的研究物理問題的方法——模型法和替代法。
將學(xué)生自己內(nèi)部已有的知識引出來,解決新的問題,擁有成功的體驗,有利于學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展,“三維目標(biāo)”得以實現(xiàn),有利于物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng),亞里士多德稱其為“歸納的論證”。我們的物理教學(xué)需要這樣的“產(chǎn)婆術(shù)”,也需要更多擁有“產(chǎn)婆術(shù)”的教師,在物理課堂上不斷地發(fā)現(xiàn)與實踐。
作者簡介:吳炳禮(1970—),男,大學(xué),就職于山東省威海市文登區(qū)文昌中學(xué),中學(xué)一級教師,山東省物理優(yōu)質(zhì)課一等獎獲得者,市教學(xué)能手,研究方向:教學(xué)過程中問題的設(shè)計。