劉慧娟 梁 波 祖家瑞

(天津耀華濱海學校,天津 300163)

1 引言

物理學家馮·勞厄曾說：“重要的不是獲取知識,而是發(fā)展思維能力”，這和物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求是一脈相承的。物理學科核心素養(yǎng)是學生在接受相應物理教育中逐步完善的能有利于個體持續(xù)成長和社會發(fā)展的必備品格和重要本領,是通過物理學習而內化的具有物理學科特性的品質,它包括了物理觀念的內容、科學思維的要素、科學探究的過程以及科學態(tài)度和社會責任。筆者以人教版“汽化和液化”教學為例,以問題為導向、實驗為平臺、學生為主體，在課堂教學中切實培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。

2 設計準備

2.1 教材分析

“汽化和液化”被安排在物態(tài)變化這一章的第三節(jié),內容貼近學生日常生活,教師將生活中的現(xiàn)象進行提煉和概括,體現(xiàn)了基礎性；教材在這一節(jié)重點突出水沸騰的探究實驗,重視學生通過自主觀察、自己進行數(shù)據(jù)處理得出結論的過程,體現(xiàn)了探究性；教材在給出汽化、液化概念后，又分為三小部分,分別是“沸騰”“蒸發(fā)”“液化”,在教學安排上可分為兩個課時,教師可以根據(jù)學生情況合理安排教材內容的呈現(xiàn)順序,體現(xiàn)了靈活性。

2.2 教學目標解讀

以核心素養(yǎng)為導向的教學目標,是在原來三維目標的基礎上經(jīng)過整合提煉與發(fā)展而成,它集中體現(xiàn)了物理學科的育人價值。筆者以汽化、液化概念的得出和探究水的沸騰作為第一課時內容,對該課時進行目標分析,并與核心素養(yǎng)的相關方面對應起來(如表1)。

表1 教學目標與核心素養(yǎng)

3 教學過程設計

3.1 把現(xiàn)象“亮”出來,將學生“引”進來

物質在固、液兩態(tài)間可以相互轉化,那么在液態(tài)和氣態(tài)之間是否也可以相互轉化？教師做演示實驗：取一只燒瓶,里面裝入適量酒精,頂端用一個氣球封口。

師：先讓燒瓶底部充分接觸熱水,同學們看到了什么現(xiàn)象？

生：氣球鼓起來了(如圖1)。

圖1

圖2

師：那氣球里面是什么？

生：氣體。

師：氣體從哪里來？

生：酒精從液態(tài)變成了氣態(tài)。

師：再讓燒瓶底部充分接觸涼水,同學們又看到什么現(xiàn)象？

生：氣球癟了(如圖2)。

師：氣體跑哪去了呢？

生：酒精又從氣態(tài)變回了液態(tài)。

教師引出汽化、液化概念。之后讓學生列舉生活中的汽化現(xiàn)象,并進行分類,指出蒸發(fā)和沸騰是汽化的兩種形式,本節(jié)課主要研究沸騰。

設計意圖：物理概念對初中生而言比較抽象,若在開始階段理解不透徹,后續(xù)的學習將變得很困難。用燒瓶和氣球做演示實驗,化抽象為形象,很容易將學生帶到情境中,用可視化的實驗,促進學生物理觀念的形成。

3.2 以探究為主線,將問題“串”起來

學生對沸騰現(xiàn)象并不陌生,但沸騰有什么特點？學生平時可能并沒有留意過,因此筆者設計了如下問題串，引導學生進行探究。

師：我們是如何判斷水或者火鍋湯“開”了？

生：冒出很多氣泡。

師：那么沸騰前后氣泡的多少、產(chǎn)生的位置、上升過程中大小變化一樣嗎？我們知道沸騰時除了有大量氣泡,溫度也很高,那么在加熱過程中溫度是一直在升高嗎？怎樣才能找到這些問題的答案呢？

生：必須進行實驗探究。

圖3

教師介紹如圖3所示的實驗器材，提問：燒杯上為什么要加蓋？

生：加快水的沸騰。

師：除此以外,還有別的方法嗎？

生：用熱水或者水裝少點。

師：裝多少合適？

生：沒過溫度計的玻璃泡。

進行實驗前,首先明確實驗目的：在實驗中注意觀察水沸騰前后氣泡及溫度的變化。其次提示重要信息：當水溫到達85℃時用停表開始計時,每隔0.5分鐘讀取一次溫度計示數(shù)，填在記錄表格中，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標紙上畫出溫度-時間圖像。分工合作,特別提示：要注意安全。

設計意圖：以問題串的形式步步引導,讓學生認識到即使平常熟悉的現(xiàn)象也有很多值得探究之處。學生是具有主觀能動性的個體, 只有當學生有主動探索的心向,教學才能高效進行。對實驗數(shù)據(jù)的現(xiàn)場處理,能夠讓學生積極參與和投入到實驗探究的過程中,一步一步由表及里地發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象背后的規(guī)律,讓學生感受圖像法在物理研究中的重要作用。

3.3 以技術為輔助,讓結論“顯”出來

實驗結束后先讓學生描述自己在實驗中觀察到的現(xiàn)象,在學生各抒己見之后,教師慢動作回放提前錄制好的燒水視頻,讓學生更清楚地看到沸騰前(如圖4)和沸騰時(如圖5)的水泡情況。

圖4

圖5

對于水沸騰前后氣泡上升過程中大小變化的觀察，在水量較少時具有一定難度,且稍縱即逝。因此用慢動作回放的方式能很好地起到輔助作用,讓學生更清楚地看到水沸騰前后的現(xiàn)象。

對于水在沸騰前后溫度變化的特點,可用“希沃授課助手APP”連接手機和電腦,在大屏幕上展示學生畫出的圖像(如圖6),為了使結論更具有普遍性,用Excel匯總各組數(shù)據(jù)后,利用散點圖功能作出多條曲線(如圖7)。從圖像中可以看出：曲線的整體變化趨勢一致,從而使“水沸騰前,加熱溫度升高,沸騰時,加熱溫度不變”的結論更加具有說服力。

圖6

圖7

設計意圖：將信息技術與教學融合為現(xiàn)代教學所倡導，在授課中,教師可以合理選擇一些技術手段,不僅能夠有效提升課堂效率,還能為課堂增添活力。

3.4 豐富課程資源,讓思維“活”起來

教師在介紹完沸點概念后,讓學生在課本60頁“小資料”欄目中查找水銀、酒精、水等常見物質的沸點,然后提出問題。

師：實驗中可以用酒精溫度計嗎？

生：不能,酒精沸點小于水的沸點,還沒等水沸騰,酒精已經(jīng)變成氣體了。

師：“小資料”中給出水的沸點為100℃,我們實驗中測得水的沸點為什么高于100℃？

生：“小資料”中括號內寫著標準大氣壓。

教師介紹沸點受氣壓影響，提問：加蓋后小燒杯內的氣壓和室內氣壓相比如何？

生：小燒杯內氣壓高。

教師用燒瓶演示“二次沸騰”實驗(如圖8),提問：你能做出解釋嗎？

圖8

生：開始時瓶內氣壓較大,沸點也較高；澆冷水后瓶內氣壓變小,沸點也降低了,所以又沸騰了。

教師播放《加油,向未來》中視頻片段(如圖9),提問學生：你能解釋看到的現(xiàn)象嗎？香蕉為什么變硬？裝有甲烷的氣球為什么上升?學生討論后作出回答。

圖9

師：網(wǎng)上有“下油鍋”的視頻, 鍋中的“油”沸騰著,人為什么沒事？你覺得是真的嗎？請同學們課后查資料，提出自己的看法。

設計意圖：當實驗結果與生活經(jīng)驗形成沖突時,應及時提出問題,這是促進學生思維發(fā)展的最佳時機。在有限的課堂教學時間里,教師不應只是單純地傳道、授業(yè)、解惑,更應該為學生提供更多探索發(fā)現(xiàn)的機會,激發(fā)學生的求知欲望。從課內延伸到課外,學生通過自己查閱資料,明白一些現(xiàn)象背后的科學原理,體會物理來自生活，科學就在身邊。

4 反思

在教學中,創(chuàng)設學生向往的課堂是培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的有效途徑,要求教師不能只做“知識的搬運工”,而應該通過扎實的教學設計,讓自己的課堂富有特色，要深入思考：如何創(chuàng)設教學情境，以更好地幫助學生形成物理觀念？如何設置問題，引發(fā)學生不斷思考,助推思維能力螺旋上升？在實驗中如何充分調動學生，使其潛能得到最大程度的開發(fā)？在師生、生生互動中，如何潛移默化滲透科學本質觀的教育？只有將各種教學要素都系統(tǒng)地整合起來,才能讓學生自主建構知識，提高科學思維和探究能力，并且在學習中有積極的情感體驗。