依據(jù)學(xué)生發(fā)展區(qū)合理設(shè)計(jì)課堂實(shí)驗(yàn)
——《物質(zhì)的比熱》第一課時(shí)的教學(xué)案例

◎沈星華

依據(jù)學(xué)生發(fā)展區(qū)合理設(shè)計(jì)課堂實(shí)驗(yàn)
——《物質(zhì)的比熱》第一課時(shí)的教學(xué)案例

◎沈星華

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)；是科學(xué)教學(xué)的內(nèi)容；是科學(xué)教學(xué)的重要方法手段；實(shí)驗(yàn)探究的重要手段就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如何做好實(shí)驗(yàn)？如何教好實(shí)驗(yàn)？如何運(yùn)用實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)科學(xué)概念、原理、規(guī)律的教學(xué)？需要我們教師找準(zhǔn)學(xué)生生長(zhǎng)點(diǎn)，精確設(shè)計(jì)課堂實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生；生長(zhǎng)點(diǎn)；設(shè)計(jì)；課堂實(shí)驗(yàn)

《物質(zhì)的比熱》的第一課時(shí)，筆者在市優(yōu)質(zhì)課中給大家上過(guò)，今年在省學(xué)科帶頭人培訓(xùn)班送教中又有幸聆聽(tīng)了浙派名師張銀惠教師來(lái)展示這一課時(shí)。本節(jié)內(nèi)容老教材安排在八年級(jí)下冊(cè)，為了分散難點(diǎn)并使知識(shí)更具系統(tǒng)性移至七年級(jí)上《物質(zhì)的特性》第一節(jié)。物質(zhì)的比熱雖說(shuō)是屬于物質(zhì)的特性之一，但它不像物質(zhì)的顏色、氣味、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)那么顯而易見(jiàn)，對(duì)于七年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)這是個(gè)抽象的概念，學(xué)生理解起來(lái)有一定的難度，是七年級(jí)上冊(cè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)?；叵胱约杭吧磉吔處煂?duì)這節(jié)課的處理，發(fā)現(xiàn)我們大多數(shù)教師在處理這節(jié)課時(shí)存在諸多問(wèn)題，再與張銀惠教師的課堂展示相比較，相去甚遠(yuǎn)。她對(duì)這堂課的成功處理，對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的借鑒。對(duì)于這一課時(shí)，筆者再次進(jìn)行了創(chuàng)新嘗試。

一、課例描述：張老師是這樣處理這節(jié)內(nèi)容中的實(shí)驗(yàn)的

在這節(jié)課中，張老師完成了影響熱傳遞過(guò)程中傳遞的熱量多少與物質(zhì)的質(zhì)量有關(guān)，與溫度變化的大小有關(guān)的內(nèi)容。具體設(shè)置三個(gè)任務(wù)完成：任務(wù)一：完成活動(dòng)教材139頁(yè)中物體的吸熱和放熱實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)中得出熱量會(huì)從高溫物體傳到低溫物體，這個(gè)過(guò)程叫熱傳遞，傳遞的是熱量。任務(wù)二：分析任務(wù)一中的實(shí)驗(yàn)，比較不同時(shí)段傳遞的熱量得出熱傳遞的多少與溫度變化大小有關(guān)的結(jié)論。任務(wù)三：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究熱量與質(zhì)量的關(guān)系。最后總結(jié)熱傳遞量的多少與物體溫度的變化量和質(zhì)量有關(guān)。并為下節(jié)課埋下熱傳遞的多少還和其它量有關(guān)的鋪墊。這也是大部分教師的教學(xué)流程。對(duì)于教材中安排的學(xué)生活動(dòng)物質(zhì)的吸熱和放熱，教師們?cè)谏险n時(shí)都按照教材步驟完成此實(shí)驗(yàn)，一節(jié)課有了這個(gè)實(shí)驗(yàn)的支撐，教師們都很放心，覺(jué)得學(xué)生動(dòng)手過(guò)了，體驗(yàn)過(guò)了，本節(jié)課的內(nèi)容掌握也應(yīng)該不成問(wèn)題了。事實(shí)是這樣嗎？

二、觀點(diǎn)碰撞：教師是這樣理解這節(jié)內(nèi)容中的實(shí)驗(yàn)的

在課后的小組討論中，教師對(duì)這節(jié)課進(jìn)行了細(xì)致深入的品評(píng)：

我：用一節(jié)課的時(shí)間去學(xué)習(xí)學(xué)生熟知的兩種情況有必要嗎？因?yàn)槲矬w升溫要吸收熱量，溫度升得越高吸收的熱量越多，升高相同的溫度，物體質(zhì)量越大，吸收的熱量越多。反之，降低溫度放出熱量亦然。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)普遍的生活常識(shí)，是否有必要用一節(jié)課時(shí)間去驗(yàn)證，甚至去探究這個(gè)問(wèn)題。

一石激起千層浪。

王：學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)未必就是科學(xué)事實(shí)，我們要用科學(xué)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證它，體現(xiàn)我們科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性。而且生活中學(xué)生是不會(huì)用溫度計(jì)去測(cè)量?jī)杀臏囟茸兓?，他們的生活?jīng)驗(yàn)還不細(xì)致。

我：我們這一節(jié)對(duì)熱量的研究是定性的，生活經(jīng)驗(yàn)千百次告訴學(xué)生物體升溫吸熱，吸熱大小與物體的溫度升高多少和質(zhì)量有關(guān)。我們不是要利用學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)為科學(xué)教學(xué)服務(wù)嗎？建構(gòu)主義理論不是說(shuō)，學(xué)生的學(xué)習(xí)是建立在學(xué)生原有的認(rèn)知基礎(chǔ)上并納入學(xué)生原有的體系中的嗎？

李：我們這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還練習(xí)到了溫度計(jì)的使用，訓(xùn)練了科學(xué)探究的各個(gè)環(huán)節(jié)，比如說(shuō)怎樣提出問(wèn)題，怎樣設(shè)計(jì)方案，怎樣分析數(shù)據(jù)等。

我：溫度計(jì)的使用練習(xí)是第一章的內(nèi)容，這一章的重點(diǎn)在物質(zhì)的特性，我們這節(jié)重點(diǎn)是物質(zhì)的比熱，如果說(shuō)為了練習(xí)溫度計(jì)的使用而安排這個(gè)實(shí)驗(yàn)是不是重點(diǎn)偏離了。我們是不是把下面影響熱傳量大小的因素——物質(zhì)的比熱提上來(lái)，好好地、細(xì)細(xì)地探究更合理些呢？因?yàn)檫@才是這節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

章：根據(jù)教參這節(jié)要兩個(gè)課時(shí)，作業(yè)本的設(shè)計(jì)也是到這里，比熱放下面一節(jié)課。如果照你這樣的話就只要一課時(shí)了。

我：我們可以把運(yùn)用部分加大，然后把熱傳遞中傳遞熱量的多少與溫度變化和質(zhì)量大小的關(guān)系這部分加以充實(shí)加深。

王：你這樣就是地道的應(yīng)試教育了，把學(xué)生該有的活動(dòng)都去掉改成練習(xí)，學(xué)生動(dòng)手的體驗(yàn)是無(wú)可取代的。七年級(jí)的學(xué)生有好奇心，有探索的欲望，有動(dòng)手的興趣，我們要充分利用學(xué)生的這些特點(diǎn)，用實(shí)驗(yàn)來(lái)吸引學(xué)生，來(lái)幫助學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)。

三、實(shí)踐解惑：在實(shí)踐中摸索挖掘課堂實(shí)驗(yàn)的作用

筆者困惑了，只要?jiǎng)邮只顒?dòng)了就能體現(xiàn)素質(zhì)教育嗎？科學(xué)的本質(zhì)是探究，那也得探究有意義的問(wèn)題，明明知道的還探，誰(shuí)還有興趣。學(xué)生無(wú)非也就是配合教師罷了，形成一種課堂的表面繁榮。這不曲解了探究？做練習(xí)就是應(yīng)試嗎？這要看筆者做的是怎樣的練習(xí)，如果練習(xí)是重復(fù)機(jī)械的練習(xí)，死記硬背的練習(xí)當(dāng)然不可取。如果練習(xí)用深度思維進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析、知識(shí)的應(yīng)用，不也是在培養(yǎng)重要的素質(zhì)？

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，筆者對(duì)自己的兩個(gè)班級(jí)進(jìn)行了對(duì)比教學(xué)實(shí)驗(yàn)。

703班按照教材中安排進(jìn)行物體的吸熱和放熱實(shí)驗(yàn)，對(duì)兩杯水進(jìn)行加熱并測(cè)量出溫度變化。分析兩個(gè)燒杯中水溫變化的原因，發(fā)生了熱傳遞。

704班省略此活動(dòng)，改成設(shè)置問(wèn)題情境：早晨，小明起床了，來(lái)不及做飯，就想泡方便面吃?？墒且荒门浚l(fā)現(xiàn)里面沒(méi)有熱水了，于是準(zhǔn)備用電熱壺?zé)?。學(xué)生思考討論以下四個(gè)問(wèn)題：1.小明該如何才能盡快地把水燒開(kāi)？2.溫度不同的兩個(gè)物體之間會(huì)發(fā)生熱傳遞，熱會(huì)如何傳遞？3.熱傳遞會(huì)一直繼續(xù)，還是有停止的時(shí)候？4.熱傳遞傳的“熱”和這個(gè)物體很“熱”兩個(gè)熱的意義一樣嗎？與預(yù)設(shè)的相同，對(duì)于問(wèn)題1學(xué)生答出了一方面：減少水的量，只要夠泡方便面就行了。因?yàn)樯呦嗤臏囟?，水的量越少所需的熱越少。另一方面：取用飲水機(jī)中的溫水，因?yàn)榈攘康乃叩臏囟仍缴偎栉盏臒崃吭缴?。學(xué)生不僅知道物體吸收熱量的多少與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體升高的溫度有關(guān)，而且還能自如地運(yùn)用。對(duì)于問(wèn)題2學(xué)生知道熱會(huì)從高溫物體傳向低溫物體。對(duì)于3、4兩個(gè)問(wèn)題學(xué)生迷糊了。

筆者頓悟了，書上安排物體吸熱和放熱實(shí)驗(yàn)的目的應(yīng)該就是在這里。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)難就難在熱傳遞尤其是熱量的理解。原來(lái)本節(jié)的要解決的核心問(wèn)題是熱傳遞和熱量這兩個(gè)概念。我們之前都主觀臆斷了。

物體的吸熱和放熱實(shí)驗(yàn)要做，但不是我們之前的那種做法。我們之前很多是畏于教材的權(quán)威，對(duì)科學(xué)課程以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)覺(jué)得這個(gè)實(shí)驗(yàn)要做，為做實(shí)驗(yàn)而做實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)的過(guò)程中按照教材上的布置花了六分鐘測(cè)出大小燒杯中的水溫變化，接著淺層次地分析因?yàn)樗鼈儼l(fā)生了熱傳遞，所以溫度變化了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)就此結(jié)束。如果這樣，真的沒(méi)必要做，反而浪費(fèi)了寶貴的課堂時(shí)間。

后來(lái)，筆者與同組的科學(xué)教師借班對(duì)《物質(zhì)的比熱》這節(jié)課的實(shí)施第三套教學(xué)方案。將課本中物體的吸熱和放熱實(shí)驗(yàn)做了一些修改。如下：閱讀課本4-32實(shí)驗(yàn)圖例。并完成該試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的等待時(shí)間里小聲討論下列問(wèn)題，并嘗試填寫表格。1.大燒杯和小燒杯中水的溫度怎樣變化？2.引起兩個(gè)燒杯中水溫變化的原因是什么？3.兩杯水之間的熱傳遞有方向嗎？是怎樣的？4.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，兩杯水的溫度情況如何？5.推理一下，熱傳遞什么時(shí)候停止？實(shí)驗(yàn)活動(dòng)結(jié)束后展示我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

得出結(jié)論0分鐘3分鐘6分鐘使用記錄描述現(xiàn)象分析原因小燒杯中的水溫(攝氏度)大燒杯中的水溫(攝氏度)

這樣，學(xué)生不僅完成實(shí)驗(yàn)，關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并且還能透過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析背后的原因。教師把學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)引導(dǎo)到溫度變化內(nèi)在的原因，為熱傳遞和熱量的教學(xué)做好鋪墊。通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)生深刻感受到高溫物體放出熱，溫度降低；低溫物體吸收了熱，溫度升高，這個(gè)過(guò)程就叫熱傳遞。物體吸收或者放出的熱的多少叫熱量，熱量是一個(gè)過(guò)程量。和我們平時(shí)說(shuō)的這杯水很熱不同，水很“熱”是溫度高的意思。此時(shí)回想起張老師的這節(jié)課也設(shè)計(jì)了以上教學(xué)環(huán)節(jié)，當(dāng)時(shí)覺(jué)得好繁瑣，現(xiàn)在卻能會(huì)心一笑。只有自己經(jīng)歷過(guò)了才能體味其中的用心良苦，好課還要有耐心和慧心去感悟，而聽(tīng)課教師最終所能產(chǎn)生的這種共鳴將會(huì)深入內(nèi)心，成為自己教學(xué)提升的基石。

學(xué)生還有一個(gè)疑問(wèn)，放出多少熱量是不是就會(huì)降低多少溫度？小燒杯中熱水放出的熱主要是給大燒杯冷水吸收的，但我們分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，小燒杯中水溫下降的度數(shù)并不等于大燒杯中水溫上升的度數(shù)，而且差距較大?？梢?jiàn)，放出熱量的數(shù)值和降低溫度的數(shù)值并不相等。溫度是表示物體冷熱程度的物理量，熱量是熱傳遞過(guò)程量。課堂進(jìn)行到這里，兩杯水以達(dá)到相同溫度，引發(fā)學(xué)生思考此時(shí)它們之間還有熱傳遞嗎？充分挖掘?qū)嶒?yàn)價(jià)值，充分運(yùn)用數(shù)據(jù)。

接著，運(yùn)用第二節(jié)課中如何讓教師盡快喝到水的情景推而廣之，得出物體吸收熱量的多少還與物體的質(zhì)量有關(guān)的結(jié)論，為下一課時(shí)設(shè)置鋪墊。

四、反思心得：課堂實(shí)驗(yàn)需找準(zhǔn)學(xué)生生長(zhǎng)點(diǎn)精確設(shè)計(jì)

雖然最終還是像“一度”備課一樣設(shè)計(jì)了《物質(zhì)的吸熱和放熱》實(shí)驗(yàn)，但“三度備課中的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)不同，側(cè)重點(diǎn)不同。地球的微微一側(cè)，地球上出現(xiàn)了四季和五帶。而課堂上的這微微的一側(cè)，就像地球那一側(cè)一樣神奇，引發(fā)了課堂教學(xué)中質(zhì)的變化。找到學(xué)生真正需求，以此確定一節(jié)課的核心問(wèn)題，才能讓我們的教學(xué)更有意義。實(shí)驗(yàn)后的思考有時(shí)比實(shí)驗(yàn)本身更重要。一個(gè)課堂實(shí)驗(yàn)，做或不做？為什么做？怎么做？是我們每個(gè)科學(xué)教師永恒的課題。

(作者單位：浙江省慶元縣蔚文中學(xué)323800)

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1992-7711(2016)12-0097