基于概念建構(gòu)的活動(dòng)探究式教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“分子動(dòng)理論”為例

劉德華

(同濟(jì)大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué) 上海 201805)

1 設(shè)計(jì)思想

新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)充分發(fā)揮學(xué)生的自主性和主體性，就是要求學(xué)生“在做中學(xué)、在做中思考、在做中發(fā)展”.如今課程改革已進(jìn)入深水區(qū)，如何通過(guò)開(kāi)展活動(dòng)探究式教學(xué)是不斷提升學(xué)生的自主探究能力和發(fā)散性思維能力共同面對(duì)的挑戰(zhàn).

筆者以“分子動(dòng)理論”的概念活動(dòng)探究式教學(xué)為例：首先，通過(guò)數(shù)字故事及“嘗一嘗細(xì)糖、聞一聞松香粉末”的活動(dòng)，引入物體是由分子組成.再通過(guò)一系列小活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)及模擬實(shí)驗(yàn)等，感受分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，然后，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)分子間存在相互作用力.通過(guò)解釋“室內(nèi)甲醛濃度為什么會(huì)超標(biāo)”的實(shí)例，反饋鞏固教學(xué)效果.最后，在地面和“天宮”擴(kuò)散現(xiàn)象的比較中，一方面鞏固知識(shí)，另一方面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和擴(kuò)大學(xué)習(xí)空間的欲望.

本設(shè)計(jì)重視“從宏觀現(xiàn)象看微觀本質(zhì)”和“建立模型”的科學(xué)方法教育，并注意引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活、關(guān)心社會(huì).來(lái)談?wù)勅绾瓮ㄟ^(guò)“活動(dòng)探究式”的教學(xué)策略，即“創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境—學(xué)生自主研習(xí)—小組合作探究—學(xué)生交流展示—教師評(píng)價(jià)反饋—概念自然建構(gòu)—應(yīng)用拓展，來(lái)降低學(xué)生對(duì)概念理解的難度，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力和發(fā)散性思維能力.

2 教材分析

本節(jié)教學(xué)是上海教育出版社九年義務(wù)教育課本《物理》第五章“熱與能”第一節(jié)“溫度 溫標(biāo)”的內(nèi)容，“溫度 溫標(biāo)”共分二課時(shí)：第一課時(shí)為“溫度 溫標(biāo)”；第二課時(shí)為“分子動(dòng)理論”，即本課時(shí).本節(jié)學(xué)習(xí)有助于學(xué)生從微觀理論的角度來(lái)理解上一課時(shí)所學(xué)的“溫度 溫標(biāo)”，同時(shí)又是后續(xù)內(nèi)能等知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ).

生活經(jīng)驗(yàn)和《科學(xué)》知識(shí)使八年級(jí)學(xué)生知道了擴(kuò)散現(xiàn)象等，但由于無(wú)法用肉眼觀察到分子的狀態(tài)，學(xué)生很難很直觀地認(rèn)識(shí)到“分子在運(yùn)動(dòng)”和“分子間的作用力”等.因此， 本節(jié)教學(xué)需要以生活中的感性現(xiàn)象、宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或模擬實(shí)驗(yàn)等為依據(jù)創(chuàng)設(shè)活動(dòng)情境，學(xué)生在感受到現(xiàn)象后，運(yùn)用科學(xué)的思維方式，去猜想和推理分子的運(yùn)動(dòng)狀況，最后，建構(gòu)起分子動(dòng)理論知識(shí).活動(dòng)探究式教學(xué)是本節(jié)課的教學(xué)特點(diǎn).

本節(jié)課的教學(xué)要求學(xué)生主動(dòng)參與，在觀察宏觀現(xiàn)象、模擬活動(dòng)，通過(guò)自主探究、小組合作、交流展示、評(píng)價(jià)反饋等過(guò)程中，感受觀察、猜想、推理、建模等透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的思維方法，并體驗(yàn)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，懂得交流與合作的重要性.

3 學(xué)情分析

(1)從知識(shí)層面上：生活經(jīng)驗(yàn)和《科學(xué)》知識(shí)使八年級(jí)學(xué)生知道了擴(kuò)散現(xiàn)象等，但由于無(wú)法用肉眼觀察到分子的狀態(tài)，學(xué)生很難很直觀地認(rèn)識(shí)到“分子在運(yùn)動(dòng)”和“分子間的作用力”等.

(2)從能力層面上：八年級(jí)的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的自主探究和合作學(xué)習(xí)的能力，筆者將以生活中的感性現(xiàn)象、宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或模擬實(shí)驗(yàn)等為依據(jù)創(chuàng)設(shè)活動(dòng)情境，學(xué)生在感受到現(xiàn)象后，運(yùn)用科學(xué)的思維方式，去猜想和推理分子的運(yùn)動(dòng)狀況，最后建構(gòu)起分子動(dòng)理論知識(shí).

4 教學(xué)目標(biāo)

(1)物理觀念：能夠從富有生活化和探究性系列活動(dòng)情境的探究活動(dòng)中，建立物體是由分子組成的；分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子間存在間隙；分子間存在相互作用力的概念，形成對(duì)分子動(dòng)理論的全面認(rèn)識(shí).會(huì)運(yùn)用分子動(dòng)理論解決生活中的實(shí)際問(wèn)題.

(2)科學(xué)思維：通過(guò)“紅豆與沙的混合”和“改變小球間彈簧的長(zhǎng)度”等探究活動(dòng)，感受從宏觀現(xiàn)象看微觀本質(zhì)的科學(xué)方法，感受觀察、猜想、推理、建模的科學(xué)方法.

(3)科學(xué)探究：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論，自然生成分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子間存在間隙；分子間存在相互作用力.

(4)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)觀察現(xiàn)象和感受活動(dòng)推測(cè)分子動(dòng)理論，懂得善于觀察生活并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的重要性；通過(guò)解釋“室內(nèi)甲醛濃度為什么會(huì)超標(biāo)”的實(shí)例，提升學(xué)生的環(huán)保意識(shí)；通過(guò)視頻展現(xiàn)“物質(zhì)世界的尺度”“天宮的擴(kuò)散現(xiàn)象”等，以小見(jiàn)大、開(kāi)闊視野，在學(xué)生為我國(guó)航天科技的發(fā)展而自豪的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生為國(guó)家的科技進(jìn)步和民族富強(qiáng)而奮斗的使命擔(dān)當(dāng).

5 教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：知道分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).

教學(xué)難點(diǎn)：分子間存在相互作用力.

6 教學(xué)資源

(1)學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材：糖塊、松香、金屬塊、3杯水(溫度不同)、紅墨水、黃沙、紅豆、細(xì)繩、粉筆、塑料針筒、彈簧連接的小球等.

(2)演示實(shí)驗(yàn)器材：裝有水和酒精的特制細(xì)管、膠頭滴管、鉛塊、鉤碼、筆袋、西瓜、彈簧連接的小球等.

(3)自制模擬演示PPT幻燈片、數(shù)字故事、神十教學(xué)視頻.

7 教學(xué)流程

教學(xué)流程圖如圖1所示.

圖1 教學(xué)流程圖

8 教學(xué)過(guò)程

8.1 新課引入

(1)情景Ⅰ(視頻1)：數(shù)字故事“奇妙的視覺(jué)旅行——從不同的尺度觀察我們的世界”，知道宏觀、微觀世界，并知道到今天的學(xué)習(xí)將停留在微觀世界中分子這一站.

(2)通過(guò)碾碎糖塊、松香的活動(dòng)，認(rèn)識(shí)到物體可分，引入分子.

新課引入的教學(xué)設(shè)計(jì)：首先通過(guò)數(shù)字故事及“碾碎糖塊、松香”的活動(dòng)，順勢(shì)引入物體是由分子組成.

8.2 新課教學(xué)

活動(dòng)Ⅰ:通過(guò)有關(guān)水分子的小資料介紹，建構(gòu)認(rèn)識(shí)分子特點(diǎn).

通過(guò)有關(guān)水分子的小資料介紹，認(rèn)識(shí)分子特點(diǎn).

活動(dòng)Ⅰ的教學(xué)設(shè)計(jì)：通過(guò)有關(guān)水分子的小資料介紹，自主探究，認(rèn)識(shí)分子非常小.物體是由大量分子組成的，分子質(zhì)量小、體積小.

活動(dòng)Ⅱ:通過(guò)日常現(xiàn)象猜想一下分子的運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn)1驗(yàn)證猜想，探索分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn).

(1)以日常有關(guān)現(xiàn)象為依據(jù)對(duì)分子運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行猜想.

(2)學(xué)生實(shí)驗(yàn)1：將一滴紅墨水分別滴入3杯溫度不同的水中，觀察紅墨水在水中的變化過(guò)程.

(3)舉例氣體、固體擴(kuò)散現(xiàn)象，進(jìn)一步表明分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).

活動(dòng)Ⅱ的教學(xué)設(shè)計(jì)：通過(guò)“嘗一嘗細(xì)糖、聞一聞松香粉末以及觀察堆煤墻角的變色”的活動(dòng)，知道擴(kuò)散現(xiàn)象，猜想分子在運(yùn)動(dòng).以情激趣，激發(fā)學(xué)生的探究熱情.通過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，觀察紅墨水在3杯溫度不同的水中擴(kuò)散的基礎(chǔ)上，了解分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，并得到分子運(yùn)動(dòng)劇烈程度與溫度高低有關(guān)的結(jié)論.

活動(dòng)Ⅲ:通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)2，建構(gòu)分子間存在間隙.

(1)演示實(shí)驗(yàn)：等體積的水和酒精混合后，總體積減小.

(2)學(xué)生實(shí)驗(yàn)2：用紅豆與沙混合，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，知道分子間存在間隙.

活動(dòng)Ⅲ的教學(xué)設(shè)計(jì)：通過(guò)“模擬活動(dòng)推測(cè)微觀”：在教師做好水和酒精的混合后，學(xué)生進(jìn)行紅豆與沙的混合活動(dòng)，體驗(yàn)總體積變小了，推測(cè)分子之間存在間隙.

活動(dòng)Ⅳ ：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn) 3，建構(gòu)分子間存在相互作用力.

(1)情景Ⅱ演示實(shí)驗(yàn)：在鉛塊下掛重物，演示兩塊鉛塊擠壓后存在引力.

(2)體驗(yàn)活動(dòng)：“拉繩子、拉粉筆、壓縮針筒內(nèi)的水”等活動(dòng).

(3)用彈簧連接的小球作為分子模型，嘗試改變彈簧長(zhǎng)度，理解分子間存在相互作用力.

活動(dòng)Ⅳ的教學(xué)設(shè)計(jì)：通過(guò)教師的“震撼演示”,教師擠壓兩塊鉛塊，使它們表面分子間盡量靠近后，鉛塊由于分子間的引力而吸在一起，并在其下面掛上西瓜.學(xué)生認(rèn)識(shí)到分子間的作用力是比較大的，引起震撼，激發(fā)興趣.通過(guò)學(xué)生的“親身體驗(yàn)活動(dòng)”,如“拉繩子、拉粉筆、壓縮針筒內(nèi)的水”等活動(dòng)，讓學(xué)生直觀感受到分子間存在看不見(jiàn)的相互作用力.通過(guò)“模型和課件整合”,在教師演示球和彈簧建立的物理模型之后，學(xué)生自己拉伸、壓縮彈簧，感受到了引力和斥力，并在此基礎(chǔ)上引入PPT模擬實(shí)驗(yàn)課件，解釋分子間的相互作用力原理.

活動(dòng)Ⅴ:應(yīng)用拓展

(1)解釋存在于新墻面、家具中的甲醛造成室內(nèi)空氣中甲醛濃度超標(biāo)的原因.

(2)情景Ⅲ(視頻2)

對(duì)比“神十”授課視頻中的擴(kuò)散現(xiàn)象，進(jìn)一步理解分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，拓展學(xué)習(xí)空間，激發(fā)自主學(xué)習(xí)的欲望.

活動(dòng)Ⅴ的教學(xué)設(shè)計(jì)：通過(guò)解釋存在于新墻面、家具中的甲醛造成室內(nèi)空氣中甲醛濃度超標(biāo)的原因.讓同學(xué)們深刻體會(huì)知識(shí)來(lái)源于生活，服務(wù)于生活.“太空實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)微觀”，在“神十”太空授課視頻中紅色液體的擴(kuò)散現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)室中紅墨水的擴(kuò)散現(xiàn)象對(duì)比中，學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，拓展學(xué)習(xí)空間，激發(fā)自主學(xué)習(xí)的欲望.

9 教學(xué)反思

教師充分挖掘教科書(shū)中的素材，設(shè)置生活化和富有探究性的活動(dòng)情境，以情激趣，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，合作交流，尋找共性，歸納和總結(jié)規(guī)律，達(dá)到分子動(dòng)理論的自然生成以及應(yīng)用分子動(dòng)理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力.

興趣是最好的老師.因此，在分子動(dòng)理論的活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)中，通過(guò)數(shù)字故事“奇妙的視覺(jué)旅行——從不同的尺度觀察我們的世界”引入新課，激發(fā)學(xué)生的探索熱情.不斷創(chuàng)設(shè)生活化和富有探究性的問(wèn)題情境，以情激趣，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主活動(dòng)探究，體驗(yàn)分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)、分子間存在間隙、分子間存在相互作用力的建構(gòu)過(guò)程；通過(guò)解釋存在于新墻面、家具中的甲醛造成室內(nèi)空氣中甲醛濃度超標(biāo)的原因.讓同學(xué)們深刻體會(huì)知識(shí)來(lái)源于生活，服務(wù)于生活.在整個(gè)活動(dòng)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生在教師的科學(xué)引導(dǎo)下，開(kāi)展探究活動(dòng)，充分體現(xiàn)了以“學(xué)生為本”的新課程理念，讓他們自主地參與到活動(dòng)探究中去，真正做“課堂的主人”，使課堂充滿生命力.