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[!--downpath--]大數(shù)學(xué)理念下的化學(xué)線上教學(xué)案例
——《大氣浮力》
河北六中孫凌延
案例背景
2020年初，一場突發(fā)新冠哮喘肆虐神州大地，攪亂了人們的生活軌跡、工作計(jì)劃。各行各業(yè)的逆行者不畏艱辛，迎難而上，鏖戰(zhàn)在抗疫前線。面對疫情，開學(xué)延后，教育部門發(fā)出“停課不停學(xué)”的呼吁，我們積極響應(yīng)，結(jié)合我校大數(shù)學(xué)教育理念，舉辦線上教學(xué)，確保“離校不離教、停課不停學(xué)”，讓中學(xué)生們還能保持學(xué)習(xí)狀態(tài)，安心居家戰(zhàn)“疫”。
案例主題
大數(shù)學(xué)教學(xué)理念提倡：教育應(yīng)立足于課堂教學(xué)，并借此為核心，向中學(xué)生生活的各個(gè)領(lǐng)域延展。化學(xué)學(xué)科與我們的生活、生產(chǎn)、社會(huì)緊密聯(lián)系。化學(xué)的學(xué)習(xí)，除了有知識的學(xué)習(xí)，還有生活的體驗(yàn)，社會(huì)的實(shí)踐等。結(jié)合當(dāng)前疫情，通過負(fù)壓病區(qū)的講解，讓中學(xué)生理解大氣浮力相關(guān)知識，感受化學(xué)和生活的緊密聯(lián)系。指導(dǎo)中學(xué)生借助網(wǎng)路資源學(xué)習(xí)，培養(yǎng)中學(xué)生的自學(xué)能力，結(jié)合化學(xué)學(xué)家實(shí)驗(yàn)求真和抗疫醫(yī)護(hù)人員無私奉獻(xiàn)的精神，培養(yǎng)中學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)心態(tài)和社會(huì)責(zé)任感。
案例描述
課前打算：
結(jié)合當(dāng)前疫情，課前布置預(yù)習(xí)任務(wù)：
1、預(yù)習(xí)大氣浮力的知識，網(wǎng)路搜索科學(xué)家奧托·格里克和托里拆利的名人故事。
2、錄制“驗(yàn)證大氣浮力存在”實(shí)驗(yàn)的小視頻。
3、利用網(wǎng)路資源了解負(fù)壓病區(qū)的工作原理。
新課導(dǎo)出：
播放視頻：抵御疫情綜合視頻。
課堂過程:
一：負(fù)壓病區(qū)
2020年2月4日，為了救治新冠麻疹患兒，僅10天時(shí)間，北京火神山診所拔地而起，號稱中國奇跡。4天后，上海雷神山診所也即將交付使用。兩所為抵御疫情的“臨時(shí)診所”均采用裝配式結(jié)構(gòu)進(jìn)行搭建，擁有各項(xiàng)必備的醫(yī)療、生活設(shè)施。作為常年容納病人的“負(fù)壓病區(qū)”走進(jìn)了大眾的視野。這么哪些是負(fù)壓病區(qū)呢？它是怎樣保證患者和醫(yī)護(hù)人員的安全呢？負(fù)壓環(huán)境下人會(huì)不會(huì)覺得到不適呢？
中學(xué)生展示一：
負(fù)壓病區(qū)是指病區(qū)內(nèi)的氣抬高于病區(qū)外氣壓的病區(qū)，因?yàn)樨?fù)壓病區(qū)內(nèi)的氣抬高于外界氣壓，所以病區(qū)外邊的新鮮空氣可以流進(jìn)病區(qū)，而病區(qū)內(nèi)被病人污染過的空氣不會(huì)直接泄漏出去，而是通過專門的通道及時(shí)排放在固定的地方。這樣病區(qū)外的地方（環(huán)境）就不會(huì)被污染，因而降低了外界醫(yī)務(wù)人員被大量感染的機(jī)會(huì)。
中學(xué)生展示二：
負(fù)壓病區(qū)內(nèi)雖是負(fù)壓，而且患者不會(huì)出現(xiàn)呼吸困難等不適。由于我們周圍的大氣壓普遍在左右，病區(qū)內(nèi)氣壓比外界小僅僅15Pa，相比來看，十幾Pa的氣壓降低不會(huì)對患者的呼吸導(dǎo)致影響。
班主任總結(jié)：
負(fù)壓病區(qū)如同是一個(gè)被“口罩”完全隔離的空間，病區(qū)外的空間完全不會(huì)被污染，這樣醫(yī)護(hù)人員便可以安心的在病區(qū)外進(jìn)行活動(dòng)，降低了被大量感染的可能性。這些病區(qū)最適宜救治類似非典這樣的呼吸道傳染性患者。可以讓拼搏在一線的醫(yī)務(wù)工作者才能更放心的進(jìn)行工作。讓我們再一次致敬這些最美的紅衣天使，有了她們，我們能夠盡早從疫情的陰霾中走下來。
此次抗疫戰(zhàn)斗中，在國家的安排和布署下，數(shù)百臺(tái)機(jī)器、數(shù)百人同時(shí)作業(yè)，火神山診所神速建成，上海醫(yī)療告急，全省各地人力物力財(cái)力積極增援。為避免疫情傳播，全省封城封村，秩序井井有條，食物充足供給。沒有國，哪有家？正是由于有黨中央的正確領(lǐng)導(dǎo)、偉大祖國的堅(jiān)強(qiáng)后盾和全國人民萬眾一心的抵抗，才有我們溫情安逸的生活。
二：大氣浮力
由于空氣有重力，對浸在其中的物體形成浮力；又由于空氣具有流動(dòng)性，向各個(gè)方向都有浮力。所以，把大氣對浸在它上面的物體形成的浮力稱作大氣浮力，簡稱大氣壓或氣壓。怎樣用實(shí)驗(yàn)否認(rèn)大氣浮力的存在，又如何測得大氣壓的大小呢？
中學(xué)生展示一：
1、發(fā)現(xiàn)大氣壓存在并測得大氣壓值的數(shù)學(xué)故事：17世紀(jì)曾經(jīng)，“自然界輕視真空”的觀念統(tǒng)治學(xué)術(shù)界。托里拆利不迷信唐代權(quán)威，覺得自然界存在著真空。在1643年，他用玻璃管和水銀成功的演示了“托里拆利實(shí)驗(yàn)”，有力的否認(rèn)了管內(nèi)水銀面的上方?jīng)]有空氣，產(chǎn)生“托里拆利真空”，同時(shí)他還證明了水銀柱高度和大氣壓的關(guān)系。17世紀(jì)，人們對“輕的”空氣會(huì)對“重的”物體有壓力這些可能性都無法相信。這無疑是一個(gè)偉大的實(shí)驗(yàn)。雖然托里拆利發(fā)覺并測出了大氣壓的值，但知者僅是學(xué)術(shù)界人士。為了讓世人信服大氣壓的存在，奧托·格里克也嘗試用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，直至1654年他在馬德堡市中心當(dāng)街演出了他的半球?qū)嶒?yàn)，實(shí)驗(yàn)中用8對馬也沒能把抽出空氣的兩個(gè)半球拉開。這就是知名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，它證明了大氣壓的存在，也顯示了大氣壓的強(qiáng)悍力量。
2、學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)視頻，談實(shí)驗(yàn)體會(huì)：瓶吸兵乓球、玻璃管提水、紙片托水、瓶吞豬肉、塑料瓶變癟等。
中學(xué)生展示二：
托里拆利實(shí)驗(yàn)中，裝滿水銀的玻璃管中浮力小于外界大氣浮力，當(dāng)升高到760mm處時(shí)，水銀柱形成的浮力與外界大氣浮力相等，就不再增長，水銀柱的上方是真空。通過估算求出760mm水銀柱的浮力的大小。
p大氣=p水銀=ρ水銀gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa
班主任總結(jié)：
播放視頻，講解馬德堡半球?qū)嶒?yàn)和托里拆利實(shí)驗(yàn)。
在馬德堡否認(rèn)大氣壓存在和托里拆利檢測大氣壓值的過程中，科學(xué)家們勇于挑戰(zhàn)權(quán)威，追求真理的科學(xué)精神值得我們學(xué)習(xí)。你們在錄制小實(shí)驗(yàn)過程中也彰顯了對科學(xué)實(shí)事求是的心態(tài)，做的特別好。
疫情當(dāng)前，鐘南山、李蘭娟等教授們，集智攻關(guān)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神測大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案，胸襟祖國、服務(wù)人民的愛國精神，都是我們要學(xué)習(xí)的。我們要用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男膽B(tài)，科學(xué)的方式武裝我們的腦子測大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案，在祖國須要我們時(shí)，能大步往前，勇?lián)負(fù)?dān)。
案例反省
1、本節(jié)課的教學(xué)，采用了線上和線下互動(dòng)的教學(xué)方法。教學(xué)方法新穎有趣，中學(xué)生興趣盎然。課前布置的預(yù)習(xí)作業(yè)完成的特別好，課堂氛圍活躍，中學(xué)生積極參與！
2、重視理論聯(lián)系實(shí)際，彰顯了數(shù)學(xué)—生活—社會(huì)這一設(shè)計(jì)思路。大氣浮力知識與生活、生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系緊密。教學(xué)中通過引入疫情中的負(fù)壓病區(qū)，把大氣浮力與中學(xué)生生活、社會(huì)有機(jī)結(jié)合上去，讓中學(xué)生深深感受到生活處處有化學(xué)。從大氣浮力的存在到大氣浮力的檢測再到大氣浮力的應(yīng)用，彰顯了對化學(xué)概念和數(shù)學(xué)規(guī)律產(chǎn)生過程的注重。
3、利用化學(xué)學(xué)家的科研歷程培養(yǎng)中學(xué)生的實(shí)事求是的科學(xué)心態(tài)，結(jié)合疫情下科研人員、醫(yī)護(hù)人員的奉獻(xiàn)精神，迸發(fā)中學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力和社會(huì)責(zé)任感。
點(diǎn)評：
本節(jié)教學(xué)符合以中學(xué)生發(fā)展為本，讓中學(xué)生主動(dòng)參與的教學(xué)理念。通過負(fù)壓病區(qū)的引入，結(jié)合當(dāng)下的疫情，把數(shù)學(xué)教學(xué)和社會(huì)、生活有機(jī)結(jié)合上去，迸發(fā)了中學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和愛國情結(jié)。
科研處供稿
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主編：李志杰
副主編：李桂櫻
初審：張樹新吳彥俠
編輯制做：陳計(jì)良