“蒸發(fā)”的教學設計與核心素養(yǎng)的培養(yǎng)*

李詩嫻 李科敏 李 蒙 穆慧潔

(湖南理工學院物理與電子科學學院 湖南 岳陽 414006)

1 引言

學生的核心素養(yǎng)是指學生應具備能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的關鍵能力和必備品格.物理學科的核心素養(yǎng)主要包括“物理觀念”“科學思維”“科學探究”和“科學態(tài)度與責任”4個方面.一個良好的教學設計必須以科學的教學理論為指導，以促進全體學生德智體美全面發(fā)展為目標，以獲得最有效的教學方案為目的.在“蒸發(fā)”的教學設計中，我們通過構建學生感興趣的實驗探究和有趣的交流討論，激發(fā)學生的學習興趣，既讓學生掌握“蒸發(fā)”的物理知識，體驗科學探究的過程，又能培養(yǎng)學生的科學思維能力和實踐創(chuàng)新能力，從而培養(yǎng)和提升學生的核心素養(yǎng).

2 教學設計

“蒸發(fā)”是在自然界中常見的一種汽化現(xiàn)象，它與人們的日常生活緊密聯(lián)系在一起.在此教學設計中，我們設計了一系列探究活動，引導學生在學習“蒸發(fā)”知識的同時，體驗科學探究的過程與方法，提高科學思維能力和實踐能力，感受到物理知識的實用性和物理學習的趣味性，從而培養(yǎng)和提升學生的核心素養(yǎng).

2.1 情景體驗 引入新課知識

師生活動:教師邀請一名學生用棉花蘸酒精在黑板上寫出“我愛祖國”4個大字，提醒全班學生觀察字跡的變化.要求全班學生思考并討論：該同學在黑板上寫的字為什么很快就消失了呢？

教師提醒學生要讓“我愛祖國”這4個大字從黑板進入他們的腦海，融入他們的心中，伴隨著他們生活一輩子.同時，教師引導學生總結提煉、引出新課內(nèi)容——“蒸發(fā)”的概念：蒸發(fā)是在液體表面發(fā)生的一種汽化現(xiàn)象.

設計意圖：設計有趣的教學情境，集中學生學習的注意力，激發(fā)學生學習的積極性，并對學生進行愛國主義熏陶.

2.2 交流研討 總結蒸發(fā)特點

教師將全班學生分成若干個學習小組，每組4～6人，分小組進行交流討論和科學探究.

學生研討:

(1)無論在溫度低的冬天，還是在溫度高的夏天，室外的濕衣服都能夠晾干，為什么？

(2)列舉你見過的蒸發(fā)現(xiàn)象，從中概括出蒸發(fā)的共同特點，并將你的結論在同學中交流，通過修改得到蒸發(fā)的共同特點.

師生互動:教師引導學生歸納總結同學們交流討論的結論，得出“蒸發(fā)的特點”是：

(1)“蒸發(fā)”在任何溫度下都能發(fā)生.

(2)“蒸發(fā)”只在液體表面發(fā)生.

(3)“蒸發(fā)”是一種緩慢的汽化現(xiàn)象.

設計意圖：利用與新知識有關的生活問題激發(fā)學生思維，引導學生經(jīng)歷“從生活走向物理”的過程，感受到物理知識來源于生活；同時，構建交流研討的學習環(huán)境，培養(yǎng)學生的交流表達能力和熱愛集體生活的情感.

2.3 科學探究 尋找蒸發(fā)規(guī)律

實驗探究一：蒸發(fā)是否要吸熱和是否具有制冷效應

學生體驗:學生模仿在醫(yī)院打針前護士在手上擦拭酒精的動作，互相在手背上擦拭酒精，組織學生體驗酒精在蒸發(fā)過程中的感覺，然后交流感受并思考其中的原因.

實驗探究:(1)學生提出猜想：蒸發(fā)是一個吸熱降溫的過程.

(2)學生設計并進行驗證性實驗：學生在學習小組內(nèi)集體研討，設計和修改驗證性實驗方案，教師給學生提供需要的實驗器材，如溫度計、酒精瓶、棉球等，學生分小組用實驗器材開展驗證性實驗.

(3)學生在小組內(nèi)展示：首先用溫度計測出室溫t0，然后用蘸有酒精的小棉球包住溫度計的玻璃泡，讓棉球上的酒精在室內(nèi)蒸發(fā)，同時觀察溫度計的示數(shù)變化.

(4)引導學生歸納總結：在手背上擦拭酒精會感覺到?jīng)?，是因為酒精蒸發(fā)要從周圍環(huán)境或者物體吸收熱量，從而降低周圍環(huán)境或者物體的溫度；被酒精棉球包裹的溫度計，其示數(shù)不斷降低進一步定量地說明了酒精蒸發(fā)是個吸熱過程，并具有制冷作用.即液體蒸發(fā)要吸熱且具有制冷效應.

設計意圖：讓學生親身經(jīng)歷科學探究的過程，培養(yǎng)學生的實驗探究能力和熱愛集體生活的情感.

學生討論:(1)在炎熱的環(huán)境中灑一些水，為什么會感到?jīng)鏊?2)為什么人們游泳上岸后會比在岸上的其他人感覺更冷？(3)為什么淋雨后不及時換衣服會很容易感冒？

設計意圖：利用“液體蒸發(fā)要吸熱且具有制冷效應”這一規(guī)律，幫助學生理解生活中常見相關現(xiàn)象的本質(zhì)，讓學生體驗到“從物理走向社會”的有用性；通過對“淋雨后不及時換衣服會很容易感冒”的研討，增強學生自覺保護身體的意識.

實驗探究二：尋找影響蒸發(fā)快慢的因素

教師提問:教師向?qū)W生展示一塊折疊的濕毛巾，向?qū)W生提問：根據(jù)你們的生活經(jīng)歷，怎樣讓這塊濕毛巾干得更快呢？

學生交流:學生思考并與同學交流得出自己的想法：放在火爐旁烤、在太陽底下曬、攤開、用電風扇吹、用電吹風吹……

學生總結:教師引導學生歸納總結，得出影響蒸發(fā)快慢的因素可能有：液體溫度的高低、液體表面積的大小、液體表面空氣流動的快慢和液體的種類.

設計意圖：讓學生從生活經(jīng)驗中尋找答案，體驗到物理就在自己的身邊，并在此過程中培養(yǎng)學生的語言表達能力和分析概括能力.

學生探究:教師組織學生分小組探究，每個小組就以下3個因素中的一個進行實驗設計和科學探究，探究它對蒸發(fā)快慢的影響：“液體溫度的高低”“液體表面積的大小”和“液體表面空氣流動的快慢”.各小組在實驗探究的過程中，教師巡回指導；實驗結束后，每組派代表展示實驗過程，匯報實驗結果.給每組提供的實驗器材有：玻璃片、蠟燭、打火機、水、酒精、滴管、鑷子、小型風扇等.要求按照控制變量法，經(jīng)過組內(nèi)交流討論，合作設計簡單的實驗探究方案，并在探究的過程中完成以下信息記錄：

(1)探究的問題是____________；

(2)猜想與假設的內(nèi)容是____________；

(3)實驗驗證：所用實驗器材有____________；實驗方案是____________；觀察到的現(xiàn)象是____________；實驗得到的結論是____________.

學生活動1:探究“液體溫度的高低”對蒸發(fā)快慢的影響

用滴管在A,B兩塊玻璃片上同時各滴上一滴質(zhì)量相等的水，將玻璃片A放置在桌面上，用鑷子夾住玻璃片B在點燃的蠟燭上加熱，即僅僅升高水滴的溫度，觀察玻璃片A,B上的水滴蒸發(fā)的快慢，并記錄玻璃片A,B上水滴完全蒸發(fā)需要的時間t1和t2，根據(jù)t1和t2的相對大小確定“液體溫度的高低”對蒸發(fā)快慢的影響.

學生活動2:探究“液體表面積的大小”對蒸發(fā)快慢的影響

用滴管在A，B兩塊玻璃片上同時各滴上一滴質(zhì)量相等的酒精，用玻璃片C將玻璃片B上的酒精均勻刮開，即僅僅增大液體的表面積，玻璃片A上的酒精不做任何處理，觀察玻璃片A，B上的酒精蒸發(fā)得快慢，并記錄玻璃片A，B上的酒精完全蒸發(fā)需要的時間t3和t4，根據(jù)t3和t4的相對大小判定“液體表面積的大小”對蒸發(fā)快慢的影響.

學生活動3:探究“液體表面空氣流動的快慢”對蒸發(fā)快慢的影響

用滴管在A，B兩塊玻璃片上同時各滴上一滴質(zhì)量相等的水，將玻璃片A靜置在桌面上，用小型電風扇向玻璃片B上的水滴勻速吹風，即僅僅增大液體表面空氣流動的速度，觀察A，B玻璃片上水滴的變化情況，并記錄A，B玻璃片上的水滴完全蒸發(fā)需要的時間t5和t6，根據(jù)t5和t6的相對大小判定“液體表面空氣流動的快慢”對蒸發(fā)快慢的影響.

師生互動:教師指導各組討論和匯總實驗結果，并由學生代表向全班報告：液體的溫度越高、液體的表面積越大、液體表面的氣流越快，液體蒸發(fā)越快.

設計意圖：利用設計實驗，讓學生學會運用控制變量法；利用科學探究，讓學生經(jīng)歷與同學合作探究的過程，逐步養(yǎng)成尊重客觀事實的心理品質(zhì)，并在與同組同學合作與交流中提升自我，培養(yǎng)學生團結合作的思想品德.

學生交流:在日常生活中，人們有時需要液體蒸發(fā)得更快，有時需要液體蒸發(fā)得更慢.請同學們回想與交流：你看到哪些加強(或者減弱)蒸發(fā)的實例？它們分別是怎樣加強(或者減弱)蒸發(fā)的？

設計意圖：培養(yǎng)學生善于觀察生活的習慣、發(fā)散思維能力和語言表達能力.

2.4 利用實例 研討蒸發(fā)應用

學生討論1:為什么完整的水果可以保鮮數(shù)天以上，而切成薄片后很快就會變干？

答案：水果切成薄片后增大了蒸發(fā)面積，加速水果里的水分蒸發(fā).

學生討論2:商場里保潔員在拖過地板后，常用電扇對著地面吹，這樣做的目的是什么？

答案：拖過的地板有殘留的水漬，容易使行人滑倒，用電扇吹地面加速液體表面空氣流動的速度，使地面上的水漬加速蒸發(fā).

學生討論3:(1)在炎熱的夏天里，為什么環(huán)衛(wèi)工人要在路面上灑水？

答案：因為蒸發(fā)可以吸熱，灑水在路面上可以降低路面溫度.

(2)如果遇到發(fā)燒無法及時就醫(yī)的情況，除了吃藥，還可以通過哪些輔助手段幫助退燒？

答案：可以用濕毛巾或冰袋敷在額頭上輔助退燒.

設計意圖：利用生活實例創(chuàng)造教學情境，使物理教學與學生的生活結合起來，既培養(yǎng)學生用所學知識解決實際問題的能力，又讓學生覺得物理知識有趣又有用；通過討論物理退燒的方法，還可以培養(yǎng)學生的自我保護能力.

2.5 拓展視野 培養(yǎng)核心素養(yǎng)

教師介紹:教師利用圖片，如圖1所示，介紹在農(nóng)業(yè)上常用的多種澆灌技術，如漫灌、噴灌、滴灌等，再引導學生思考這些澆灌技術的優(yōu)缺點，并結合所學的知識，分小組給盆栽植物設計一個節(jié)水澆灌方案.要求每小組派代表上臺解說本組的設計方案，鼓勵學生能畫圖說明，然后，教師組織學生一起對設計方案進行分析評價與完善.

圖1 農(nóng)業(yè)上常用的多種澆灌技術應用圖片

設計意圖：引導學生嘗試運用所學知識解決生活中的實際問題，不僅可以開拓學生的思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計能力和交流合作精神，還可以通過了解澆灌技術和設計節(jié)水方案，培養(yǎng)學生節(jié)約用水的意識和愛護環(huán)境、勤儉節(jié)約的思想品德.

教師介紹:三峽大壩是世界最大的水力發(fā)電工程，大壩中的水輪發(fā)電機是很重要的發(fā)電設備，但是在工作中會產(chǎn)生大量的熱這會嚴重影響設備的安全運行.我國自主研發(fā)的蒸發(fā)冷卻技術很好地解決了這個技術難題，其工作原理就是利用低沸點的液態(tài)冷卻劑蒸發(fā)吸熱制冷，再經(jīng)過冷凝器冷卻成液體形成自循環(huán)冷卻系統(tǒng).蒸發(fā)冷卻技術安全高效，節(jié)能降耗，該技術確保了三峽大壩的機組一直在安全運行著.

設計意圖：結合高科技產(chǎn)品介紹蒸發(fā)的巨大作用，為學生拓展了知識面；同時，通過了解我國自主研發(fā)的蒸發(fā)冷卻技術，讓學生增強民族自豪感，培養(yǎng)學生熱愛祖國、熱愛科學的思想品德.

課外活動:要求學生根據(jù)蒸發(fā)吸熱制冷的原理和影響蒸發(fā)快慢的因素，每個小組課后設計并制作一個保存食物的裝置，使家中剩余的飯菜在短期內(nèi)不會變質(zhì)，制作完成后用豆腐塊檢驗其保鮮效果，再將設計方案、工作原理、裝置設備和活動體會寫成小論文貼到“學習園”里供大家學習交流.

設計意圖：利用學生課后設計來訓練學生的研究能力和培養(yǎng)學生學習物理的興趣，并在這個過程中培養(yǎng)學生勇于探索、積極進取、善于合作、樂于交流的心理素質(zhì).

2.6 歸納總結 把握本節(jié)重點

師生互動:教師引導學生回顧與總結所學知識，鼓勵學生交流討論和分享自己的收獲，并板書知識要點(略).

設計意圖：培養(yǎng)學生把握學習重點和歸納總結的能力.

2.7 布置作業(yè) 體驗研究過程

學生活動:課后查閱資料并回答：(1)舉例說明：蒸發(fā)有何特點和規(guī)律？(2)仙人掌生長在缺水的沙漠地帶，其葉子已進化為針狀，這有何好處？

設計意圖：通過自主學習并建立與其他學科的聯(lián)系，培養(yǎng)學生樂于觀察生活、善于思考的素質(zhì).

3 教學反思

在此教學設計中，以“蒸發(fā)”為教學內(nèi)容，圍繞培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)開展教學設計，通過構建有趣的探究活動和交流討論的教學情境，做到在引導學生學習相關知識的同時，注重培養(yǎng)學生的科學思維能力和科學探究能力，注重培養(yǎng)學生美好的思想品德和良好的心理素質(zhì)，注重落實“立德樹人”的根本任務，促進學生德智體美全面發(fā)展.這個教學設計，我們已經(jīng)在岳陽市第十中學進行了教學實踐，學生們普遍認為這個教學設計親切、易懂、有用、有趣.