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[!--downpath--]大數學理念下的化學線上教學案例
——《大氣浮力》
河北六中孫凌延
案例背景
2020年初，一場突發新冠哮喘肆虐神州大地，攪亂了人們的生活軌跡、工作計劃。各行各業的逆行者不畏艱辛，迎難而上，鏖戰在抗疫前線。面對疫情，開學延后，教育部門發出“停課不停學”的呼吁，我們積極響應，結合我校大數學教育理念，舉辦線上教學，確保“離校不離教、停課不停學”，讓中學生們還能保持學習狀態，安心居家戰“疫”。
案例主題
大數學教學理念提倡：教育應立足于課堂教學，并借此為核心，向中學生生活的各個領域延展。化學學科與我們的生活、生產、社會緊密聯系。化學的學習，除了有知識的學習，還有生活的體驗，社會的實踐等。結合當前疫情，通過負壓病區的講解，讓中學生理解大氣浮力相關知識，感受化學和生活的緊密聯系。指導中學生借助網路資源學習，培養中學生的自學能力，結合化學學家實驗求真和抗疫醫護人員無私奉獻的精神，培養中學生嚴謹的科學心態和社會責任感。
案例描述
課前打算：
結合當前疫情，課前布置預習任務：
1、預習大氣浮力的知識，網路搜索科學家奧托·格里克和托里拆利的名人故事。
2、錄制“驗證大氣浮力存在”實驗的小視頻。
3、利用網路資源了解負壓病區的工作原理。
新課導出：
播放視頻：抵御疫情綜合視頻。
課堂過程:
一：負壓病區
2020年2月4日，為了救治新冠麻疹患兒，僅10天時間，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“臨時診所”均采用裝配式結構進行搭建，擁有各項必備的醫療、生活設施。作為常年容納病人的“負壓病區”走進了大眾的視野。這么哪些是負壓病區呢？它是怎樣保證患者和醫護人員的安全呢？負壓環境下人會不會覺得到不適呢？
中學生展示一：
負壓病區是指病區內的氣抬高于病區外氣壓的病區，因為負壓病區內的氣抬高于外界氣壓，所以病區外邊的新鮮空氣可以流進病區，而病區內被病人污染過的空氣不會直接泄漏出去，而是通過專門的通道及時排放在固定的地方。這樣病區外的地方（環境）就不會被污染，因而降低了外界醫務人員被大量感染的機會。
中學生展示二：
負壓病區內雖是負壓，而且患者不會出現呼吸困難等不適。由于我們周圍的大氣壓普遍在左右，病區內氣壓比外界小僅僅15Pa，相比來看，十幾Pa的氣壓降低不會對患者的呼吸導致影響。
班主任總結：
負壓病區如同是一個被“口罩”完全隔離的空間，病區外的空間完全不會被污染，這樣醫護人員便可以安心的在病區外進行活動，降低了被大量感染的可能性。這些病區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務工作者才能更放心的進行工作。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。
此次抗疫戰斗中，在國家的安排和布署下，數百臺機器、數百人同時作業，火神山診所神速建成，上海醫療告急，全省各地人力物力財力積極增援。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導、偉大祖國的堅強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性，向各個方向都有浮力。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。怎樣用實驗否認大氣浮力的存在，又如何測得大氣壓的大小呢？
中學生展示一：
1、發現大氣壓存在并測得大氣壓值的數學故事：17世紀曾經，“自然界輕視真空”的觀念統治學術界。托里拆利不迷信唐代權威，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“托里拆利實驗”，有力的否認了管內水銀面的上方沒有空氣，產生“托里拆利真空”，同時他還證明了水銀柱高度和大氣壓的關系。17世紀，人們對“輕的”空氣會對“重的”物體有壓力這些可能性都無法相信。這無疑是一個偉大的實驗。雖然托里拆利發覺并測出了大氣壓的值，但知者僅是學術界人士。為了讓世人信服大氣壓的存在，奧托·格里克也嘗試用實驗驗證，直至1654年他在馬德堡市中心當街演出了他的半球實驗，實驗中用8對馬也沒能把抽出空氣的兩個半球拉開。這就是知名的馬德堡半球實驗，它證明了大氣壓的存在，也顯示了大氣壓的強悍力量。
2、學生分享實驗視頻，談實驗體會：瓶吸兵乓球、玻璃管提水、紙片托水、瓶吞豬肉、塑料瓶變癟等。
中學生展示二：
托里拆利實驗中，裝滿水銀的玻璃管中浮力小于外界大氣浮力，當升高到760mm處時，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：
播放視頻，講解馬德堡半球實驗和托里拆利實驗。
在馬德堡否認大氣壓存在和托里拆利檢測大氣壓值的過程中，科學家們勇于挑戰權威，追求真理的科學精神值得我們學習。你們在錄制小實驗過程中也彰顯了對科學實事求是的心態，做的特別好。
疫情當前，鐘南山、李蘭娟等教授們，集智攻關、團結協作的精神測大氣壓強的實驗方案，胸襟祖國、服務人民的愛國精神，都是我們要學習的。我們要用嚴謹的心態，科學的方式武裝我們的腦子測大氣壓強的實驗方案，在祖國須要我們時，能大步往前，勇擔重擔。
案例反省
1、本節課的教學，采用了線上和線下互動的教學方法。教學方法新穎有趣，中學生興趣盎然。課前布置的預習作業完成的特別好，課堂氛圍活躍，中學生積極參與！
2、重視理論聯系實際，彰顯了數學—生活—社會這一設計思路。大氣浮力知識與生活、生產實際聯系緊密。教學中通過引入疫情中的負壓病區，把大氣浮力與中學生生活、社會有機結合上去，讓中學生深深感受到生活處處有化學。從大氣浮力的存在到大氣浮力的檢測再到大氣浮力的應用，彰顯了對化學概念和數學規律產生過程的注重。
3、利用化學學家的科研歷程培養中學生的實事求是的科學心態，結合疫情下科研人員、醫護人員的奉獻精神，迸發中學生學習動力和社會責任感。
點評：
本節教學符合以中學生發展為本，讓中學生主動參與的教學理念。通過負壓病區的引入，結合當下的疫情，把數學教學和社會、生活有機結合上去，迸發了中學生的社會責任感和愛國情結。
科研處供稿
上海加油
中國加油
主編：李志杰
副主編：李桂櫻
初審：張樹新吳彥俠
編輯制做：陳計良