核心素養(yǎng)導(dǎo)向下高中物理熱學(xué)部分的教學(xué)策略

陳菲

【摘要】高中熱學(xué)部分的教學(xué)要根據(jù)知識特點(diǎn)和考核要求，重視方法策略，以形成熱現(xiàn)象的基本觀念，落實(shí)核心素養(yǎng)要求。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng) ? 物理觀念 ? 熱學(xué)

物理觀念是物理核心素養(yǎng)要素之一，是學(xué)生在學(xué)習(xí)基本規(guī)律和基本概念后，印刻在頭腦里的最深刻的知識內(nèi)容，最終會指導(dǎo)學(xué)生形成對客觀世界的基本看法。高中熱學(xué)部分的教學(xué)，旨在認(rèn)識常見的熱現(xiàn)象，形成基本熱學(xué)觀念。熱學(xué)部分與其它模塊的知識聯(lián)系不強(qiáng)，除了氣體狀態(tài)變化涉及計(jì)算外，其它部分對學(xué)生的考核要求較低，基本都是“了解”和“知道”，然而卻有不少專有名詞需要記憶并要求能進(jìn)行簡單運(yùn)用，且涉及宏觀和微觀世界，故而學(xué)生已經(jīng)形成的學(xué)習(xí)方法和思考習(xí)慣需要相應(yīng)變化。課堂教學(xué)中教師要講究策略，抓住學(xué)習(xí)的痛點(diǎn)，降低理解的難度，建立學(xué)生思維爬升的臺階，提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

一、創(chuàng)設(shè)情境，激趣質(zhì)疑

物理課堂的“C位”應(yīng)該是學(xué)生。教師應(yīng)該是學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)者，督促學(xué)習(xí)進(jìn)程和檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。課堂必須能充分激起學(xué)生對知識的需求，引發(fā)自我塑造的意識。課堂中可以用足夠的感性素材，創(chuàng)設(shè)生動有趣的問題情景，誘導(dǎo)學(xué)生頭腦中萌芽生長出科學(xué)問題。即使是課本中已有的情節(jié)，也盡量進(jìn)行加工再創(chuàng)造，增強(qiáng)學(xué)生的代入感。

例如，創(chuàng)設(shè)情境提出表面張力的概念：（一）吹泡泡。教師現(xiàn)場互動吹泡泡（為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，泡泡的大小要控制），提問學(xué)生：為什么吹出來的泡泡基本都是球形？再展示葉子上露珠的高清圖，讓學(xué)生描述露珠的形狀。提出問題：泡泡和露珠在外形方面的共同特點(diǎn)是由什么決定的？（二）水上飄硬幣。教師展示一枚硬幣和一杯水（可投影增加可見度），提問學(xué)生：水和硬幣兩者相比較誰的密度更大，將硬幣投入水中，情況將如何？學(xué)生根據(jù)初中掌握的浮力知識，猜想由于硬幣所受浮力小于重力，硬幣將沉入水底。教師實(shí)驗(yàn)，證明學(xué)生猜想正確。教師接著故弄玄虛將另一枚相同的硬幣在手中擦拭，戲謔說賦予硬幣輕功，然后將硬幣輕輕放在水面上，學(xué)生觀察到硬幣浮在水面上方不下沉，心生疑惑。教師又用相同方法放入兩枚硬幣，硬幣都能穩(wěn)穩(wěn)浮在水面上方不下沉。教師要求學(xué)生對硬幣進(jìn)行受力分析，推理發(fā)現(xiàn)液體表面存在一種特殊的力，能將硬幣托起。教師接著播放水黽在水面上輕盈跳躍的視頻，要求學(xué)生繼續(xù)對水黽進(jìn)行受力分析。

這部分設(shè)計(jì)中，吹泡泡是為了活躍課堂;硬幣實(shí)驗(yàn)是要對學(xué)生已有的知識造成思維的沖擊，激發(fā)疑問，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)興趣;水黽視頻是為了說明表面張力在自然界的客觀存在。至此，課堂熱身目的已達(dá)到，學(xué)生興致高漲。

二、實(shí)驗(yàn)探究，獲取信息

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中，經(jīng)歷從問題、到操作、到結(jié)論、再到反思等，動手技能、邏輯思維日漸提升，在實(shí)踐中掌握研究問題的科學(xué)方法和步驟，不僅得到了“魚”，也學(xué)會了“漁”。

例如表面張力的特點(diǎn)和成因，教學(xué)如下：

1.提出問題。液體表面的力的特點(diǎn)。

2.形成猜想和假設(shè)。四人一組進(jìn)行小組討論，由肥皂泡得到靈感，提出液體表面的力使液面有收縮趨勢。

3.合作探究。小組結(jié)合桌面器材，商定實(shí)驗(yàn)方案。分組實(shí)驗(yàn)器材有兩個(gè)，器材一是棉線+鐵環(huán)，器材二是帶活動桿的鐵框。學(xué)生在器材一的探究中，發(fā)現(xiàn)刺破左邊肥皂膜，右液面會將棉線向右拉緊;而刺破右邊肥皂膜，左液面會將棉線向左拉緊;器材二的探究中，發(fā)現(xiàn)放手后液面將滑動桿拉動。

4.集成信息，精煉概念。在液體的表面，存在一種使液面繃緊收縮的力，叫做表面張力。

5.歸納總結(jié)，完善結(jié)論。教師演示器材棉線圈+鐵環(huán)，學(xué)生觀察到刺破棉線圈內(nèi)部，棉線圈變成圓形，追問原因。引導(dǎo)學(xué)生思考，線圈長度一定時(shí)，圍成圓形時(shí)面積最大，對應(yīng)此時(shí)肥皂膜面積最小。說明表面張力有使液面收縮到最小的趨勢。至此，提問學(xué)生，為什么露珠以及吹出的泡泡一般是球形的，學(xué)生就能作出合理解釋了，因?yàn)轶w積一定時(shí)，球的表面積最小，所以表面張力會使泡泡成為球形。教師再實(shí)驗(yàn)演示各種形狀的線框形成的肥皂膜形狀（橢圓形線框、正方形線框、雙線框等等），開拓學(xué)生眼界。接著播放天宮一號中宇航員進(jìn)行科學(xué)授課時(shí)擠出的那個(gè)圓形大水球，以此說明去除重力的影響，小液滴將呈現(xiàn)理想的球形，生活中看到的大泡泡不圓是因?yàn)樗苤亓Φ挠绊懖荒芎雎裕@為學(xué)生的科學(xué)猜想提供嚴(yán)謹(jǐn)佐證。最后環(huán)節(jié)播放高清攝像頭記錄下的牛奶滴形成的皇冠畫面，指出生活中廣告的科學(xué)性，進(jìn)行科普宣傳。

三、邏輯推理，釋疑解惑

學(xué)生在新課學(xué)習(xí)前，頭腦中已形成一定的經(jīng)驗(yàn)，遇到新事物會習(xí)慣性調(diào)用以往經(jīng)驗(yàn)來形成個(gè)性化見解。教師如果能引導(dǎo)學(xué)生嘗試用已學(xué)的知識及方法，推理論證得出新知識，將有利于加強(qiáng)物理學(xué)各章節(jié)之間的聯(lián)系，以便形成完整的知識網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的信心，提高對證據(jù)的認(rèn)識，培養(yǎng)縝密、務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度。這也就發(fā)揮了物理學(xué)的教育功能。

如表面張力的成因，教學(xué)中設(shè)計(jì)如下問題串：①液體內(nèi)部分子間的距離大約是多少（引導(dǎo)學(xué)生從液體難以壓縮但具有一定流動性的特點(diǎn)考慮）;②液體表面層分子間的距離大約是多少（提示學(xué)生，由于蒸發(fā)，表面層的分子較為稀疏，分子間距離變大）;③表面層分子間的作用力主要表現(xiàn)為何種力（回顧分子力F隨分子間距離r變化的圖像）;④這種力使液面大小具有何種變化趨勢。應(yīng)該說，液體的特性取決于液體內(nèi)部分子的排列情況，所以要由分子動理論來找尋答案。如果直接放手由學(xué)生自行推導(dǎo)則效率低下，考慮考核要求又偏低，課堂沒必要拔高，反而要想辦法降低思維高度，保護(hù)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。通過若干問題的問和答，讓學(xué)生自己“發(fā)現(xiàn)”新知識。

四、合理類比，化虛為實(shí)

熱學(xué)模塊因不少是微觀世界的規(guī)律，抽象、晦澀難懂。教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，將微觀物理量和規(guī)律與宏觀物理量和規(guī)律合理類比，由此及彼，形象直觀。

如氣體分子速率的特點(diǎn)，一直是學(xué)習(xí)上的難點(diǎn)、考試中的常錯(cuò)點(diǎn)。教師講解時(shí)，可以將溫度類比于考試試卷的難度，同時(shí)將分子運(yùn)動的速率類比于全班同學(xué)的考試成績。當(dāng)試卷難度一定時(shí)（某一場考試中），全班同學(xué)的成績有低分、中等、高分的差別。類比于溫度一定時(shí)，分子的速率有大小差異，存在各種速率。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，分?jǐn)?shù)很低和分?jǐn)?shù)很高的人數(shù)都比較少，在總?cè)藬?shù)中占比較少，而絕大多數(shù)同學(xué)的成績在中等水平，這個(gè)中等水平在一定程度上反映了全班的平均分，全班同學(xué)的成績分布呈現(xiàn)正態(tài)規(guī)律。類比于溫度一定時(shí)，速率極低和速率極高的分子個(gè)數(shù)都比較少，而絕大多數(shù)分子的速率在中等水平，這個(gè)中等水平在一定程度上反映了分子運(yùn)動的平均情況?？荚囍?，當(dāng)試卷變簡單時(shí)，全班同學(xué)的考試成績各分?jǐn)?shù)段比例情況不變，但是平均分上升了，即絕大多數(shù)同學(xué)的成績都提高了。類比于溫度上升時(shí)，分子速率分布的波峰向高速段移動，表示絕大多數(shù)分子的速率都增大了。當(dāng)然，試卷簡單并不意味著所有同學(xué)的分?jǐn)?shù)都提高了，極個(gè)別同學(xué)可能因?yàn)榇中姆炊謹(jǐn)?shù)下降了。同理，溫度上升時(shí)并不是所有分子的速率都增大。這樣的類比，好懂又好記。

五、課后任務(wù)，延伸拓展

通過課后任務(wù)對課堂知識進(jìn)行梳理，對內(nèi)容深度進(jìn)行拓展。選擇與實(shí)際生活密切的小話題，提高學(xué)生將知識運(yùn)用于實(shí)際的意識和能力。學(xué)習(xí)任務(wù)由教師提供，要求學(xué)生每人任選一個(gè)，下節(jié)課新課學(xué)習(xí)前交流分享。如《液體》一節(jié)的課后任務(wù)：任務(wù)一，調(diào)查生活中哪些物品或現(xiàn)象利用了浸潤或者不浸潤的原理。任務(wù)二，通過實(shí)驗(yàn)，探究液體表面張力的影響因素，如溫度、表面活性劑、純度等，思考如何才能吹出又大又圓的泡泡。任務(wù)三，北京水立方采用張拉膜結(jié)構(gòu)，請收集張拉膜結(jié)構(gòu)的有關(guān)資料，向大家介紹汕頭哪些地方采用了這種結(jié)構(gòu)。結(jié)合資料分析，相比傳統(tǒng)的混泥土結(jié)構(gòu)，張拉膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

相比傳統(tǒng)作業(yè)，學(xué)生更加喜歡這類開放性題目。比如任務(wù)一，學(xué)生提交的答案各種各樣，提到浸潤現(xiàn)象包括脫脂棉花能吸取藥液、毛巾紙巾能吸水、油燈芯能吸油、書寫紙張、毛筆能寫字等等;不浸潤現(xiàn)象包括家禽的羽毛不怕水、酸奶包裝殼內(nèi)部的覆膜、書皮上的覆膜、建筑上的防水漆、防水三色布、不粘鍋等等。程度好的學(xué)生甚至能出色完成所有任務(wù)?？梢?，作業(yè)答案是學(xué)生自主尋找資料再進(jìn)行個(gè)性化思考的結(jié)果。當(dāng)然，教師對這類作業(yè)的評價(jià)方式也要不斷優(yōu)化，淡化知識評價(jià)而突出表現(xiàn)性評價(jià)。

當(dāng)然，筆者在實(shí)踐中也碰到不少困難，如課程資源開發(fā)耗時(shí)耗力，課時(shí)緊缺等。但堅(jiān)信緊抓知識特點(diǎn)和考核要求，重視方法策略，構(gòu)建高效課堂，才能發(fā)揮學(xué)科的育人價(jià)值，提高學(xué)生物理核心素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2018（01）.

[2]吳加澍.核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的物理教學(xué)[PPT].2016.09.http：//www.doc88.com/p-5136375363047.html.