杭州大學胡振珠
何建東指導老師
班級類型
新講座
班級
1課時
年級
8年級
設計理念
科學實驗作為一門以實驗為基礎的學科，是科學課程教學中的重要環節。 他們不僅可以鞏固科學知識，驗證科學推論，還可以培養中學生的科學心態和科學精神。 為此，班主任在教學活動中，應以中學生為主體，選擇貼近生活的實驗，豐富課堂教學，為新課程增添時代的源泉和生命的活力，激發中學的活力。激發學生的求知欲，激活科學的課堂教學，使中學生從書本知識向實踐能力的轉變，促進中學生的全面發展。
本課程圍繞從生活走向科學、從科學走向社會的概念展開。 班主任以問題拓展教學推進課堂過程，使中學生從感性認識逐步上升到理性認識，培養中學生主動探索的能力。 以中學生為主體，把課堂交給中學生。 本課程的所有推論都是通過演示實驗或實驗探索獲得的。 過程中，引導中學生觀察實驗現象，分析實驗結果，幫助學生理解流體浮力與流速的關系及應用； 將生活、科學和社會有機地結合起來。 讓科學教學從生活中出發，在生活中實踐流體壓強與流速的關系原理，引導中學生用科學知識解釋生產和生活，不斷追趕生活。
教材分析
“流體浮力與流速的關系”是浙江教育版科學8年級教材第2卷第2章第3節第3課內容。 本節將大氣浮力作為延伸和必要的補充，是對二氧化碳和液體浮力的進一步研究。
二氧化碳浮力和液體浮力存在的重要原因之一是它們具有流動性，即它們可以形成一定的流速。 本課主要內容是探討流體浮力與流速的關系，加深中學生對二氧化碳浮力和液體浮力的理解。 “流體流速越大，浮力越小”所造成的現象在日常生活中經常見到。 課程根據中學生求知欲強的特點，采用實驗探索和模型展示的方式，激發中學生思考、探究化學規律、感悟人生。 常見現象及其背后的科學原理，學會運用科學知識解決實際問題。
學業情況分析
基礎知識
中學生已經學習了與浮力有關的知識，知道了二氧化碳浮力和液體浮力形成的原因，對靜止狀態下二氧化碳浮力和液體浮力的特點有了一定的了解，知道了浮力和液體浮力的關系。力量。 生活中有很多關于流速和浮力的例子。 中學生很難解釋這個現象，他們不知道流體浮力和流速之間的關系。
學習能力
本課的教學對象是初中八年級的學生。 他們具有一定的科學探索精神，具有一定的觀察能力、邏輯思維能力和分析歸納能力，但對化學知識的理解和應用還停留在感性認識上，具體思維能力較弱，難以關聯流體的浮力隨流速的變化，這需要班主任的重點指導。
學習心理學
八年級中學生好奇心強，喜歡思考流體壓強與流速的關系原理，對一些奇怪的現象容易形成興趣，有強烈的探索求知欲，對實驗的趣味性要求高。 要求班主任不斷改進和創新實驗。 讓實驗更有趣。
教學目標
知識和技能
了解流體的概念和流體浮力與流速的關系。
理解并能夠解釋日常生活中與液體浮力相關的現象。
流程與技巧
通過觀察和實驗，了解和總結流體浮力與流速的關系。
通過實驗，讓中學生學會運用歸納、類比、逆向思維等方法，培養中學生觀察、猜測和科學推理的能力。
面對現實生活中的流速和浮力現象，中學生可以運用所學知識進行分析和解釋。
情緒心態和價值觀
觀察流體浮力差異形成的現象，領略大自然的神奇，激發好奇心和求知欲。
通過對輕軌安全線路等現象的講解，提高安全常識。
體驗科學的實用性，提高學習科學的成就感。
教學難點
通過實驗探索得到流體浮力與流速的關系； 利用流體浮力和流速之間的關系來解釋日常生活中的現象。
教學方法
教學方法主要有講授法、探究式教學法、啟發式教學法和視覺演示教學法； 學習方法主要有實驗探究法、合作交流法和自主學習法。 最終達到教與學的療效。
物料計劃
多媒體講義、A4紙、吹風機1個、自制紙飛機1架、“紙屑飛翔”教具（含弧形膠管和輕型紙屑）、“乒乓球賽”教具（透明水管3個、棋子網球3個） )、《小瓶塞水下游泳》教具（包括細線、50毫升針頭、盛水容器和2個塑料瓶塞）、自制液體流速儀（10毫升、20毫升、50毫升各1個）針、3 根透明吸管、1 個塑料瓶）。
教學過程
第 1 節：流體客機，準備就緒 - 創建場景并介紹主題（3 分鐘）
創想情景 明天，老師給小伙伴們帶來了一架神奇的客機——“流體”飛機。 老師可以在不觸及“流體”平面的情況下讓它上升。 請仔細觀察，想一想原因。
班主任進行了示范實驗。 他把事先做好的“流體”飛機放在講臺上，用吹風機吹客機的頂部，發現客機在向下上升（圖1）。 問個問題：“流體號”飛機為什么能上去？
圖1
中學生回答預設大氣壓使“流體”飛行器下降。
班主任指導大氣壓如何讓“流體”平面上升，中間發生了什么？ 帶著這個疑問，我們踏上了探索之旅。
班主任問大家有沒有好奇為什么這架客機叫“流體”。 你知道什么是液體嗎？
中學生回答預設的流動液體。
在班主任的帶領下，中學生們思前想后。 班主任逐步引導中學生，激發中學生思考，樹立流動性觀念。
黑板液=液體+二氧化碳。
設計意圖源于實驗，操作簡單，現象明顯，符合中學生的知識基礎； 設疑不解疑，能激發中學生的好奇心和求知欲，營造良好的課堂氛圍； “流體”飛機的引入可以更自然地引入流體的概念。 在前期學習中，班主任會逐步引導中學生了解“流體”飛機起飛的真正原因，從而實現端到端的呼應式教學。
第二節：風起云涌，彩紙飛揚——科學推理，猜想（10分鐘）
班主任進行了演示實驗，將事先做好的“五彩紙屑飛舞”教具放在講臺上，用電吹風沿管一端的弧光管口水平吹出氣流（圖2） . 提出問題：五彩紙屑會從哪個噴口飛下來？ 為什么能飛下來？ 針對“流體”飛機起飛的原因，小組進行了討論并提出了猜測。
圖 2
中學生討論交流中可能存在的困難：無法將流速與浮力、壓力與力、力與運動狀態聯系起來。
班主任靈機一動問 ①老師把彩色紙屑從靜止變成了移動是怎么回事？ ②鼓風機吹有什么影響？ ③周圍的空氣動了，彩色的紙屑為什么飛了下來？ ④大小力能說明問題嗎？ ？ ⑤ 猜猜風速與浮力的關系。
中學生預設答案①用吹風機吹弧光管左側。 ②吹風機周圍的空氣也向上流動。 ③受力影響：弧管口受力較小，弧管內側受力較大。 ④從公式P=F/S可以看出，圓弧噴口受力較小，說明這部分的浮力比較小。 ⑤ 氣流速度越大，浮力越小。
黑板的流速越大，浮力越小。
設計用意是用五顏六色的紙屑，現象明顯，療效顯著，能引起中學生的注意。 通過層層提問，引導中學生將運動與力、力與浮力、壓力與流速聯系起來，最終推斷出氣流速度與浮力的關系； 教中學生以科學推理的形式分析問題，并指出分析的結果只是初步的推論或推測，最終的推論要經過大量的實驗驗證才能得出。
第 3 節：有趣且大開眼界——實驗探索和推理（12 分鐘）
實驗活動一 讓同桌的2個人進行一個實驗。 一個人將兩張A4紙垂直平行放置，另一個人用嘴向紙中間吹氣，觀察現象。 隨后，班主任借助事先做好的教具，將兩根鐵管平行旋轉，使兩張A4紙平行放置，并保持一定的間隙（圖3）。 吹氣，你會發現兩張紙逐漸靠在一起（圖4）。 引導中學生認識，這一現象印證了上述推測。
圖 3
圖 4
實驗活動2 用玻璃膠固定3根透明水管，每根水管內放置一個乒乓球（圖5）。 實驗開始前，將三個乒乓球推到同一側的同一位置，然后用吹風機吹另一側的空氣（圖6），觀察三個乒乓球的運動情況。 問一個問題：三個乒乓球為什么會這樣運動？ 能否得出其他新的推論？
圖 5
圖 6
中學生的答案預設氣流速度越大，浮力越小； 流速越小，浮力越大。 最上面的乒乓球離吹風機最近，所以空氣流速最大，浮力最小，所以乒乓球運動速度最快； 空氣流速越低，浮力越小，乒乓球運動越慢。
班主任提問 我們已經知道，二氧化碳的流速和浮力是有關系的：二氧化碳流速越大，浮力越小；二氧化碳流速越大，浮力越小。 二氧化碳的流速越小，浮力越大。 你能試著分析一下“Fluid”飛機上升的原因嗎？
中學生的答案假設因為鼓風機的存在，“流體”飛行器上方的二氧化碳流速較高，浮力較低，而下方仍為原大氣壓，浮力為可憐，所以“流體”飛機升起。
設計意圖實驗1中電吹風的氣流可以持續吹出，實驗現象可以連續呈現，生動直觀，便于中學生持續觀察。 傳統教學中，班主任做的實驗大多只驗證了二氧化碳流量越大浮力越小，而忽略了二氧化碳流量越小浮力越大這一推論的驗證. 非常有趣的實驗活動2 目測驗證二氧化碳浮力與流速的關系。 據悉，引導中學生借助二氧化碳流速與浮力的關系，解釋“流體”飛行器上升的原因，做到前后呼應。
4：沉浮相吸，水的青春——知識傳遞、鞏固與提升（12分鐘）
班主任問流體不僅是二氧化碳，還有液體。 請推測：液體的流速與浮力有什么關系？
中學生的答案應該和二氧化碳一樣，流速越大，浮力越小； 流速越小，浮力越大。
實驗活動 1 在水槽中加入適量的水，然后在水槽的兩端各放上兩個大小相同的蓋子（圖7）。 此時蓋在水底垂直向下，然后用針在兩蓋上加鹽。
圖 7
班主任問用針往兩蓋上加鹽時，兩蓋會有什么動作？
中學生回答預設2個蓋子逐漸合攏（圖8）。
圖 8
實驗活動二：在事先做好的教具中注入適量的藍色水，用夾子夾住進水口。 此時三個火柱的水位處于同一高度，說明同一深度的浮力相同，然后取下進水口的夾子。 觀察現象。
班主任問三個火柱里的水位高度不一樣，這是為什么，朋友們試分析誘因。
中學生的回答預設火柱在斷面大、水流緩慢的地方水位相對較高，說明在流速慢的地方浮力相對較大，水在斷面小，水流速度快的地方火柱的高度相對較低，說明水流快的地方浮力比較小，也就是說在液體中，浮力在流速大的地方小。
黑板上的流速越小，浮力越大。
設計意圖從二氧化碳入手，引導中學生推導出液體的流速與浮力的關系。 通過一系列有趣的實驗來檢驗猜想，產生最終的探究推理。 整個實驗探究活動培養了中學生的學習遷移能力和解決實際問題的能力。
第五節：科學生活，生命科學——學以致用，加深理解（8分鐘）
班主任問，坐輕軌或火車時，會聽到紅色警示線（圖9），能不能用學到的知識分析一下為什么設置這條線？
圖 9
中學生的回答假設火車行駛時會把周圍的空氣推上去。 黃線內浮力小，黃線外浮力為大氣浮力。 如果越過紅色警戒線，人們很可能會被卷進去。
班主任引導你越過黃線是很危險的，希望你能遵守交通規則。
新聞分析 1912年，當時世界上最大的遠洋客輪之一“奧林匹克號”正在海上航行。 在距離它大約一百米的地方，有一艘體積小得多的鐵甲巡洋艦“豪克”號與它平行飛馳。 “豪克”號向“奧林匹克”號沖去，最終兩艦翻覆（圖10）。 提出問題：為什么正常的 2 艘船會傾覆？
圖 10
中學生的回答預設了當2艘船接近平行行駛時，兩艘船之間的水會被擠壓在一起。 一起。
家庭作業作業練習； 找生活中其他證明流體浮力與流速之間關系的例子，并嘗試解釋其原理。
設計意圖首先，利用輕軌安全線的例子可以提高中學生的安全意識； 其次，由于與液體流速規律相關的現象在生活中并不常見，為了加深中學生的理解，加入雙船傾覆的新聞，通過對新聞的分析，讓中學生感受科學知識與生活的聯系，感受科學知識的價值，提高運用科學知識解決實際問題的意識。
黑板設計如圖 11 所示。
圖 11
教學評價
它由 3 個部分組成，見圖 12。
圖 12
教學流程圖如圖13所示。
圖 13
本作品獲“第九屆省科學教育專業教師學生教學技能創新示范活動”教學設計創新獎
評論：
教學設計符合理科課程的教育理念。 教學過程圍繞目標難點，選擇合適的教學方法，在教學過程中創設正統教具，進行有效探索，高效完成教學目標，突出重點，突破難點。 最后附上飛機造型的黑板設計圖。 整個設計是有根據的和集成的。
——武漢城市職業大學草莓副校長
原文發表于2022年第6期《中國科技教育》科教展廳。作者：胡珍珠/寧波大學，導師：何建東。 中國中學生科技輔導員商會會員可點擊“閱讀原文”登錄本刊官網免費瀏覽全文。