董婷 敦文術

摘要本課是在學生認識了“什么是熱，熱在冷水和熱水中是怎樣傳遞的”之后，進一步探究熱傳導的規(guī)律，引領學生對熱在物體中是如何傳遞的問題進行有根據的猜想，嘗試作出合理的假設；再通過設計實驗、實驗觀察等探究活動，讓學生認識到熱可以從高溫物體傳向低溫物體，在同一物體上也可以從高溫部分傳向低溫部分。同時激發(fā)學生利用熱傳導知識設計產品，解決生活中的問題，感悟到人類社會的需求是科學技術發(fā)展的動力，技術的發(fā)展和應用影響著社會的發(fā)展。

關鍵詞 熱傳導現象 實驗探究能力 思維能力

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.020

Class Record and Analysis of“Heat Transfer Competition”

DONG Ting[1]DUN Wenshu[2]

（[1] Hebei Shijiazhuang Chang’an District Manor Primary School， Shijiazhuang， Hebei 050041；[2] Shijiazhuang Institute of Educational Sciences， Shijiazhuang， Hebei 050000）

Abstract： This course is to further explore the law of heat conduction after students understand "what is heat and how heat is transferred in cold water and hot water"， lead students to make reasonable conjectures about how heat is transferred in objects， and try to make reasonable assumptions； Then through the design of ex？ periments， experimental observation and other inquiry activities， let the students realize that heat can be trans？ ferred from the high temperature object to the low temperature object， and on the same object， it can also be transferred from the high temperature part to the low temperature part. At the same time， students are inspired to use heat conduction knowledge to design products， solve problems in life， and realize that the needs of hu？ man society are the driving force of the development of science and technology， and the development and appli？ cation of technology affect the development of society.

Keywords： heat conduction phenomenon； experimental inquiry ability； thinking ability

教材分析

本課是在學生認識了“什么是熱，熱在冷水和熱水中是怎樣傳遞的”之后，進一步探究熱傳導的規(guī)律。雖然熱傳導現象在生活中非常普遍，但是熱在同一物體間和不同物體間傳遞的過程并不能清晰地顯現出來。因此本課引領學生對熱在物體中是如何傳遞的問題進行有根據的猜想，嘗試作出合理的假設；再通過設計實驗、實驗觀察等探究活動，讓學生認識到熱可以從高溫物體傳向低溫物體，在同一物體上也可以從高溫部分傳向低溫部分。同時激發(fā)學生利用熱傳導知識設計產品，解決生活中的問題，感悟到人類社會的需求是科學技術發(fā)展的動力，技術的發(fā)展和應用影響著社會的發(fā)展。

學情分析

五年級學生對熱傳導現象以及人們利用熱傳導原理生產出的科技產品并不陌生，但他們缺乏對熱傳導現象及科技產品進行有目的的觀察和研究，不清楚熱傳導的規(guī)律。中年級時，學生已經認識了物體的冷和熱，學會了使用溫度計觀測物體的溫度，這些都為學生進一步研究熱傳導規(guī)律奠定了一定的知識基礎和活動經驗。

創(chuàng)設情境，提出問題

師：今天我要給同學們表演一個魔術——會變色的杯子。我會往兩個紅色杯子中分別倒入半杯水。同學們要注意看倒入的水和杯子，看誰能發(fā)現魔術的奧秘點在哪里。

（一名學生和教師共同完成魔術，其他學生觀察、思考。）

生：我看見倒入水后，一個杯子從底部向上顏色由紅色變成白色，而另外一個杯子沒變色。

生：一個杯子里應該倒入的是熱水，另一個杯子里倒入的是冷水。

師：其實杯子的外壁上都涂了一層溫變油墨，當溫度達到40℃時杯子就會變色，說明熱量已經從熱水逐漸傳遞到杯子上。

評析：為了激發(fā)學生的探究興趣，教師利用感溫變色杯以魔術的形式創(chuàng)設情境，倒入水后其中一個杯子會從底部逐漸變色。當學生看到的現象與生活經驗并不相符的時候，就產生了認知沖突，從而思考為什么杯子會變色，形成探究問題，為進一步探究打下基礎。

根據現象，作出假設

師：（課件出示杯子變色不同瞬間示意圖。）我們看見杯子是從底部向上逐漸變色的。請你們猜一猜熱傳遞的順序可能是怎樣的，說出理由。

生：熱可能從杯子底部傳到杯子上部。因為杯子變色的順序是由杯底到上部。

生：熱可能從熱水傳到杯子上，因為只有倒入熱水的杯子能變色。

生：我認為熱可能先從熱水傳到杯子上，再沿著杯壁向上傳。因為下半截杯壁與熱水接觸變色很快；上半截杯壁沒有與熱水接觸也能緩慢變色。

師：同學們的猜測是否正確呢？我們需要做實驗來驗證。

評析：教師出示魔術過程圖片，幫助學生回憶杯子變色過程。通過對比觀察學生會意識到物體熱量的傳遞可能具有方向性，這樣學生的假設是有依據的。同時為接下來明確實驗目的，依據實驗條件選取實驗材料設計實驗指明了方向。

選擇材料，制訂計劃

1.利用原型，明確條件

師：生活中經常需要加熱，例如用鍋炒菜。如果我們要設計一個實驗去觀察熱在物體中是怎樣傳遞的，需要考慮哪些條件呢？

生：需要像鍋一樣的傳熱物體。

生：需要能發(fā)熱的物體，在這里用的是燃氣灶。

生：需要能感應熱的物體，比如菜。

師：這樣看來需要三個條件——熱源、傳熱物體和傳熱現象。

2.根據條件，篩選材料

師：要滿足這些條件可以選擇哪些材料呢？熱源有哪些？

生：酒精燈、蠟燭、天然氣灶、太陽……

師：大家想一想這些熱源都能在實驗室里使用嗎？比如燃氣灶就不合適。在同學們列舉的熱源中哪一個最適合在實驗室里使用呢？

生：酒精燈，因為它既安全又方便。

師：酒精燈不僅使用安全，而且加熱速度快。我們從眾多生活中的熱源篩選出了最適合在實驗室里使用的熱源。請你們找一找既導熱快又能夠在實驗室使用的傳熱物體有哪些。

生：鐵盤子、易拉罐……

師：同學們都認為不同的金屬物品可以做傳熱物體。老師準備了升溫較快的鋁棒。適合在實驗室里使用，溫度升高后會產生變化的傳熱現象物體有哪些？

生：冰塊、豬油、蠟……

師：老師帶來了使用方便、實驗效果明顯的幾種材料作為傳熱現象物體。這是火柴，它是一種輕小物體。這是凡士林，它是一種膏狀物，加熱后會熔化，我們經常在實驗中用它粘連一些物品。這是蠟環(huán)，加熱后會熔化。這是溫變橡皮泥，加熱后顏色會發(fā)生變化。這是溫度傳感器，它可以和平板電腦相連，測量物體的溫度，用數字呈現出溫度的變化。

3.根據材料，設計模型

師：今天我們就使用這些實驗材料，設計實驗，研究熱在鋁棒中是如何傳遞的。誰先說說自己的想法？

生：我覺得先用鐵架臺固定鋁棒，然后在鋁棒上放上溫變橡皮泥，最后在鋁棒一端點燃酒精燈，觀察溫變橡皮泥是怎樣變色的。

師：根據同學們的意見設計實驗的方法分成以下幾步：選擇材料、組合材料、畫設計圖。（課件演示實驗設計的過程，組織學生設計實驗。）請說一說你們是怎樣設計的，可能會出現什么實驗現象。

生：我們組想把鋁棒固定在支架上，分別套上三個蠟環(huán)，用酒精燈加熱鋁棒，蠟環(huán)可能會依次掉落。

生：我們想先把支架和鋁棒組裝起來，在鋁棒上插上三個溫度傳感器，用酒精燈加熱鋁棒的一端，三個溫度傳感器升溫的速度可能不一樣。

評析：教師引導學生通過分析生活中的原型，明確設計實驗所須滿足的條件。學生根據條件選擇不同的實驗材料，但是這些材料并不能都滿足在實驗室使用方便、效果明顯的要求。先從中篩選出適合在實驗室使用的材料，這個過程為學生設計實驗與學生實際操作實驗之間找到了平衡點，從而使設計實驗的環(huán)節(jié)更加扎實有效。

明確方法，搜集證據

師：我發(fā)現有的同學想通過觀察現象進行研究，還有的同學想通過測量溫度的變化進行研究，老師這里還有一種實驗方案，既可以觀察現象，又可以測量溫度，利用數字化的形式呈現熱量的傳遞過程（如圖1～3）。

請同學們注意觀察實驗共分哪兩步，有哪些需要注意的地方。

（播放實驗方法視頻：注意安全操作；實驗中要組長負責，分工合作；認真觀察、安靜操作，及時記錄；實驗后整理實驗物品，交流填寫實驗結論；特別強調一下，使用酒精燈時要用火柴點燃，熄滅時要用燈帽蓋滅。之后，教師組織學生閱讀實驗報告單、了解實驗方法，并指導學生進行分組實驗。）

評析：由于學生在實驗過程中對實驗模型的組裝是否精準、實驗順序是否正確直接影響對實驗現象的觀察，因此教師有必要通過視頻指導，課件呈現關鍵點、示意圖的形式指導學生掌握實驗方法。在實驗中，教師指導學生及時記錄鋁棒上A、B、C三個位置的溫度變化和實驗現象的呈現順序，可以同時搜集定性實驗和定量實驗證據。

分析現象，建構知識

1.組織學生匯報實驗現象

師：同學們觀察到哪些現象？

生：我們組做的是蠟環(huán)實驗，發(fā)現A、B、C三點的初始溫度很接近，分別是29.2℃、29.3℃、29.2℃。結束時A點的溫度最高，達到130℃；其次是B點，溫度是91.7℃；C點的溫度最低，是65℃。蠟環(huán)掉落的順序為A點、B點、C點。

生：我們組做的是溫變橡皮泥實驗，A點第一個變色，B點第二個變色，C點第三個變色。

生：我們做的是火柴實驗，火柴掉落的順序是A點、B點、C點。

2.形成結論

師：通過實驗現象說明什么？

生：在鋁棒上離酒精燈近的先出現現象，離酒精燈遠的后出現現象，說明熱可以從溫度高的地方傳向溫度低的地方。

生：熱量是從酒精燈傳向鋁棒。

師：在不同物體間熱能從高溫物體傳向低溫物體。在同一物體中，熱從溫度高的部分傳向溫度低的部分。

（出示杯子變色的圖片。）現在請大家運用上述結論解釋為什么只倒入了半杯水，杯子的上部也會變色。

生：杯子底部接觸到熱水后，熱先從熱水向杯子底部傳遞。杯子上部溫度低，熱又從杯子底部向上傳遞。即使只倒了半杯水，杯子上部也會變色。

評析：學生交流匯報實驗中測量的溫度數據以及各種定性實驗現象，分析實驗結果產生的原因，提升了搜集整理信息，分析與歸納的能力。教師有意識地讓學生利用實驗結論深入分析上課伊始時魔術情境產生的原因，使學生能夠運用知識解除疑惑。

運用知識，拓展延伸

1.提問解釋現象

師：（出示相關圖片。）請同學們想一想：為什么拿起盛熱水的杯子要握杯柄？為什么煎雞蛋的時候要翻面？

生：剛倒入熱水的時候熱量還沒有傳到杯柄，因此手握杯柄不會被燙到。

生：如果不翻面的話，雞蛋下面溫度很高就會煳掉，而上面由于溫度較低，雞蛋還不熟。

2.設計產品

師：小明爸爸昨天被燙到了，請你設計一個能夠提前預警防止燙傷的鍋把，讓他可以不用手摸就知道鍋把溫度的高低。

生：我們小組想在鍋把上裝上溫變橡皮泥，如果溫變橡皮泥變色了就說明鍋把的溫度很高。

生：我們受變色杯子的啟發(fā)，想在鍋把上涂上一層溫變油漆，當油漆顏色變了就說明溫度升高了。

師：今天同學們能夠運用所學知識設計產品。老師希望課外你們將自己的設計變成產品，比一比誰的鍋把預警最及時。

評析：拓展運用環(huán)節(jié)分為三個層次：首先運用結論解釋杯子逐漸變色的原因；其次觀察圖片解釋生活中的熱傳遞現象，引領學生認識熱傳導在生活中的應用；最后運用熱傳遞知識設計產品，體現了科學技術與社會發(fā)展的聯系。為下節(jié)課研究不同物體傳熱的快慢作好了鋪墊。

總評

《傳熱比賽》這一課的主要教學目標是能通過實驗分析歸納出熱在不同物體間以及在同一物體上的傳遞規(guī)律。教師首先利用魔術喚起學生的已有生活經驗，形成認知沖突，引導學生分析推測熱在物體中是如何傳遞的，進而明確實驗條件設計實驗模型，親身實驗觀察得出結論。通過這一學習過程培養(yǎng)了學生的實驗探究能力以及從不同視角建構事實性知識的能力。

1.注重實驗的創(chuàng)新性

為了體現學生必須在做中學的教學思想，教師在傳統實驗的基礎上豐富了傳熱現象材料的種類。從傳統的凡士林沾火柴、豆子，增加了溫變橡皮泥和蠟環(huán)，并且將信息技術數字化設備應用到教具里面。學生通過操作模型，不僅能夠觀察到現象，而且可以利用連接平板電腦的溫度傳感器測量出鋁棒上對應點溫度的變化，在平板電腦顯示屏上呈現出溫度變化的數值。創(chuàng)新教具的使用讓實驗結論的形成更加科學嚴謹。

在設計的創(chuàng)新方面，教師在拓展應用環(huán)節(jié)引導學生利用本節(jié)課的知識設計防燙傷預警鍋把，培養(yǎng)學生運用所學知識解決實際問題的能力。

2.注重思維能力的培養(yǎng)

本課在幾個環(huán)節(jié)中都體現了“分析—歸納”的過程。首先，設計實驗環(huán)節(jié)中學生從生活經驗出發(fā)，以鍋為例分析比較進而明確三個實驗條件為熱源、傳熱物體、傳熱現象。其次，通過討論活動交流生活中的材料有哪些，這是一個思維發(fā)散的過程，用替換的方法讓學生經過分析比較后篩選出最適合在實驗室里使用的材料來替代生活中的材料。這又對學生思維進行了集中訓練，使他們經歷了“分析—比較—歸納”的過程。

最后教師指導學生依據實驗目的，明確設計流程，構建實驗模型。學生設計實驗時也經歷了“分析—比較—歸納”的過程，他們能夠根據條件選擇需要的實驗材料，組合構思實驗模型并畫出設計圖。體現了從生活材料到實驗材料、從生活模型到實驗模型的層次性。

教師引導學生交流實驗現象，從三個不同實驗中分析比較不同實驗現象的相似之處，從而歸納形成熱傳導規(guī)律，也體現了對學生思維能力的訓練。