基于模型認(rèn)知的“物態(tài)變化”復(fù)習(xí)課的教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要：復(fù)習(xí)課的教學(xué)設(shè)計(jì)能反映出教師的教學(xué)理念、教學(xué)行為.本文分析“物態(tài)變化”課題的課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)情;綜述相關(guān)文獻(xiàn)并創(chuàng)新提出從模型認(rèn)知的角度進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì).分別建構(gòu)物態(tài)變化的分子模型、判斷物態(tài)變化的思維模型和物態(tài)變化的過(guò)程模型等多角度進(jìn)行知識(shí)的結(jié)構(gòu)化處理，從而培養(yǎng)學(xué)生的解決問(wèn)題的思維方法.

關(guān)鍵詞：模型認(rèn)知;物態(tài)變化;復(fù)習(xí)課;教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.7???? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B???? 文章編號(hào)：1008-4134（2021）22-0042-03

作者簡(jiǎn)介：徐祝林（1975-），男，浙江開化人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：基于科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)課堂教學(xué)研究和試題編制研究.

1 課程標(biāo)準(zhǔn)及學(xué)情分析

課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于物態(tài)變化課程內(nèi)容的要求為：了解物質(zhì)三態(tài)及三態(tài)變化的特點(diǎn)，如水的沸騰、晶體的熔化和凝固;能用圖像描述這些特點(diǎn)，知道物態(tài)變化伴隨吸熱和放熱;能用物質(zhì)粒子模型簡(jiǎn)要解釋物質(zhì)的三態(tài)變化，體驗(yàn)建立模型的思想方法.相關(guān)課程活動(dòng)為：觀察水的沸騰現(xiàn)象;觀察晶體熔化過(guò)程，描繪晶體熔化曲線圖[1].

由于物態(tài)變化內(nèi)容安排在浙教版科學(xué)的七年級(jí)上冊(cè)，到初三復(fù)習(xí)階段學(xué)生的遺忘率較高，并且對(duì)如何判斷物態(tài)變化、物態(tài)變化發(fā)生的條件和解釋日常生活中的物態(tài)變化現(xiàn)象等能力要求不足.另外部分內(nèi)容繁多，知識(shí)存在碎片化.根據(jù)初三學(xué)生的特點(diǎn)，教師如果還是按照傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)路徑，學(xué)生勢(shì)必會(huì)抗拒復(fù)習(xí)課.

2 教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

關(guān)于“物態(tài)變化”復(fù)習(xí)的文獻(xiàn)資料，都試圖通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境（活動(dòng)或項(xiàng)目等）對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)化以達(dá)到復(fù)習(xí)核心概念的目的.謝惠梅[2]用循環(huán)圖進(jìn)行知識(shí)回顧、再現(xiàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)、相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行比較和歸類，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活及自然界中的物態(tài)變化，通過(guò)觀察和分析加深對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用.楊琳[3]整合多種資源，優(yōu)化基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的線上中考物理復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)，對(duì)提高線上教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)進(jìn)行探索. 周梁琴[4]基于“單元設(shè)計(jì)”思想通盤統(tǒng)籌需要復(fù)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，明確復(fù)習(xí)的方向;利用DIS數(shù)字傳感器重演重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)“探究”的內(nèi)涵理解，發(fā)展高階思維;在“答—問(wèn)”評(píng)價(jià)模式下，確保復(fù)習(xí)流程的順利進(jìn)行.王娟[5]采用生活化情境實(shí)施教學(xué)活動(dòng)，能夠引導(dǎo)學(xué)生從中體驗(yàn)到物理知識(shí)的魅力，激發(fā)學(xué)生的求知欲與思考的動(dòng)力，讓復(fù)習(xí)課更加有效.

但鮮有教師從模型認(rèn)知的角度進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì).模型認(rèn)知，是指學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中，通過(guò)抽象、概括和一般化，把特定的研究對(duì)象或問(wèn)題轉(zhuǎn)化為普遍的本質(zhì)規(guī)律（一個(gè)已有的關(guān)系、共性或結(jié)構(gòu)等），從而用以解決問(wèn)題的思維方法[6].因此筆者通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，喚起學(xué)生回憶知識(shí)，重新建構(gòu)物態(tài)變化的分子模型，建構(gòu)物態(tài)變化的思維模型以及過(guò)程模型等活動(dòng)達(dá)到高效復(fù)習(xí)的目的.同時(shí)融入科學(xué)思維，試圖讓學(xué)生的思維可視化，達(dá)到對(duì)“物態(tài)變化”核心知識(shí)結(jié)構(gòu)的深度復(fù)習(xí)，從而提高學(xué)生的核心素養(yǎng)和解決問(wèn)題的深度思維.

3 核心素養(yǎng)目標(biāo)

在物理觀念方面，通過(guò)復(fù)習(xí)、整理碎片化知識(shí)及重構(gòu)物態(tài)變化的各類模型對(duì)知識(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，利用相關(guān)模型判斷物態(tài)變化、解釋日?，F(xiàn)象中的物態(tài)變化.

在科學(xué)思維方面，通過(guò)復(fù)習(xí)，重構(gòu)物態(tài)變化的分子模型、判斷物態(tài)變化的思維模型和過(guò)程模型，感受模型建構(gòu)的作用和意義[7].

在科學(xué)探究方面，通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，能從多種信息源中選擇有用的信息提高、鍛煉觀察、比較技能;通過(guò)對(duì)冰的熔化和水的沸騰條件的實(shí)驗(yàn)探究，提高對(duì)獲得的事實(shí)、數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理的能力;通過(guò) “碘能從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)”的實(shí)驗(yàn)探究，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，強(qiáng)化參與探究活動(dòng)的思維深度，樹立證據(jù)意識(shí).

在科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，激發(fā)對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的好奇心和求知欲，保持學(xué)習(xí)的熱情;通過(guò)分析車玻璃起霧的原因和除霧的討論活動(dòng)，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，樹立交通安全意識(shí).

4 教學(xué)設(shè)計(jì)

4.1 建構(gòu)分子模型

教師活動(dòng)：演示實(shí)驗(yàn)，在盛水的水槽中加入干冰.

學(xué)生活動(dòng)：仔細(xì)觀察觀象，發(fā)現(xiàn)：干冰過(guò)一段時(shí)間消失;水槽上方出現(xiàn)大量“白氣”;水槽內(nèi)的水結(jié)冰.

教師活動(dòng)：請(qǐng)用物質(zhì)的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)分子模型對(duì)觀察到的現(xiàn)象中涉及到物態(tài)變化進(jìn)行構(gòu)圖，并標(biāo)注吸（放）熱.

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生分組討論，并互相交流構(gòu)圖.

教師活動(dòng)：教師根據(jù)學(xué)生的交流結(jié)果，在黑板上板書如圖1所示.并問(wèn)學(xué)生如何完善圖1.

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生分組討論，并進(jìn)行補(bǔ)充完善.

教師活動(dòng)：根據(jù)學(xué)生的交流結(jié)果，在黑板上補(bǔ)充完善板書，如圖2所示.

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生提高復(fù)習(xí)課的興趣.通過(guò)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)分子模型對(duì)物態(tài)變化的狀態(tài)進(jìn)行模型重構(gòu)，達(dá)到知識(shí)結(jié)構(gòu)化的目的，從而使得學(xué)生能用物質(zhì)粒子模型簡(jiǎn)要解釋物質(zhì)的三態(tài)變化，感受建立模型的思想方法.

4.2 建構(gòu)思維模型

教師活動(dòng)：教師提問(wèn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，請(qǐng)描述發(fā)生某一物態(tài)變化的具體過(guò)程，并歸納判斷物態(tài)變化的思維模型.

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生分組討論，并進(jìn)行判斷物態(tài)變化的思維模型的構(gòu)建.

教師活動(dòng)：和學(xué)生一起建構(gòu)思維模型，結(jié)合干冰的物態(tài)變化思維模型進(jìn)行教學(xué)，在圖2上標(biāo)上升華這一物態(tài)變化.并在圖2的右側(cè)板書判斷物態(tài)變化的思維模型如圖3所示.

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生根據(jù)判斷物態(tài)變化的思維模型，分析判斷水槽上方出現(xiàn)大量“白氣”和水槽內(nèi)的水結(jié)冰現(xiàn)象，并在圖2中標(biāo)上液化和凝固，如圖4所示.

教師活動(dòng)：教師根據(jù)學(xué)生的交流結(jié)果，在黑板上板書如圖4所示.并提問(wèn)學(xué)生如何完善圖4.

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生分組討論，并進(jìn)行補(bǔ)充完善.

教師活動(dòng)：根據(jù)學(xué)生的交流結(jié)果，在黑板上補(bǔ)充完善板書，如圖5所示.

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)完善物態(tài)變化的分子模型幫助學(xué)生對(duì)物態(tài)變化進(jìn)行整體架構(gòu)，幫助學(xué)生樹立從粒子角度對(duì)物態(tài)變化進(jìn)行分析解釋的思想.通過(guò)建構(gòu)判斷物態(tài)變化的思維模型，幫助學(xué)生建構(gòu)問(wèn)題解決的思維模型，從而達(dá)到舉一反三的目的.

4.3 構(gòu)建過(guò)程模型

教師活動(dòng)：教師提問(wèn)，如何使起始狀態(tài)向最終狀態(tài)轉(zhuǎn)化？請(qǐng)以冰為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明.

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生分組合作討論實(shí)驗(yàn)方案.

教師活動(dòng)：對(duì)學(xué)生展示的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行點(diǎn)撥，并提醒學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)，以及如何記錄相關(guān)數(shù)據(jù).

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生按圖6所示的裝置進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn).

教師活動(dòng)：教師巡視并用手機(jī)對(duì)錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行拍照，用希沃助手進(jìn)行展示點(diǎn)評(píng)，并幫助學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題.

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到圖7的大致圖像.并得出晶體熔化和沸騰的發(fā)生條件.

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)冰的熔化條件和水沸騰條件的實(shí)驗(yàn)探究，可以對(duì)學(xué)生科學(xué)探究過(guò)程的理解以及對(duì)實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行訓(xùn)練;可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物態(tài)變化中兩大實(shí)驗(yàn)的深入認(rèn)識(shí);通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集和數(shù)據(jù)的處理，幫助學(xué)生理解科學(xué)探究需要證據(jù)意識(shí).另外通過(guò)對(duì)冰的熔化和水沸騰條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，可以幫助學(xué)生建構(gòu)過(guò)程模型，從而深入理解模型的意義，提高思維品質(zhì).

4.4 相關(guān)模型應(yīng)用

教師活動(dòng)：請(qǐng)根據(jù)所建構(gòu)的物態(tài)變化相關(guān)模型，在PPT上展示如下兩道思考題：

（1）冬天、夏天車窗起霧的原因是什么？如何除霧？

（2）在做“碘的升華”實(shí)驗(yàn)時(shí)，用酒精燈直接對(duì)放有少量固態(tài)碘的碘升華管加熱，如圖8所示，發(fā)現(xiàn)碘升華管內(nèi)出現(xiàn)紫色的碘蒸氣.小科同學(xué)上網(wǎng)查閱資料發(fā)現(xiàn)，常壓下，碘的熔點(diǎn)為113.60℃，碘的沸點(diǎn)為184.25℃，酒精燈火焰的溫度約400℃，根據(jù)這些資料，小科認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中，碘可能經(jīng)歷由固態(tài)到液態(tài)再到氣態(tài)的變化過(guò)程，教師的實(shí)驗(yàn)并不能得到碘升華結(jié)論.針對(duì)小科的結(jié)論，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明碘能從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)，可以選用上述器材或補(bǔ)充必要的輔助器材，寫出實(shí)驗(yàn)方案并簡(jiǎn)要說(shuō)明.

學(xué)生活動(dòng)：小組成員討論，并展示交流.

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)思考題（1），幫助學(xué)生運(yùn)用物態(tài)變化的分子模型、判斷物態(tài)變化的思維模型以達(dá)到解決實(shí)際問(wèn)題的目的，并幫助學(xué)生樹立交通安全意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、情感和價(jià)值觀[8].通過(guò)思考題（2），為了控制碘受熱的溫度不高于碘的熔點(diǎn)，將放有少量固態(tài)碘的碘升華管放在燒杯里的水中，用酒精燈對(duì)燒杯加熱，幫助學(xué)生理解水浴加熱的作用以及回憶初中階段水浴加熱的相關(guān)實(shí)驗(yàn).同時(shí)體現(xiàn)科學(xué)教學(xué)的STSE教學(xué)理念.

5 板書設(shè)計(jì)

模型建構(gòu)的過(guò)程反映知識(shí)從表象到本質(zhì)的概念的形成過(guò)程，同時(shí)模型建構(gòu)體現(xiàn)學(xué)生思維的可視化過(guò)程.因此本節(jié)課設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化板書，如圖9所示.

6 教學(xué)反思

基于思維模型建構(gòu)的復(fù)習(xí)課實(shí)質(zhì)是將教授主義的教學(xué)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?gòu)主義的教學(xué)設(shè)計(jì)[9]，充分體現(xiàn)“學(xué)為中心”的課堂，也達(dá)到科學(xué)探究的教學(xué)要求，從而發(fā)展學(xué)生的高階思維.通過(guò)思維模型建構(gòu)的復(fù)習(xí)，基于學(xué)生的前概念和真實(shí)情境，通過(guò)對(duì)碎片化知識(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，達(dá)到知識(shí)遷移的目的.由于本節(jié)課的復(fù)習(xí)教學(xué)是基于三大思維模型的建構(gòu)，特別是對(duì)冰的熔化條件和水沸騰條件的再探究，時(shí)間較緊，教師可以適當(dāng)把該塊內(nèi)容的復(fù)習(xí)放在長(zhǎng)課中進(jìn)行教學(xué).

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（收稿日期：2021-07-03）