用物理之眼品茶悟道

李丹 王儷運(yùn) 湯金波

摘 要：“制茶”物理跨學(xué)科實踐，以當(dāng)?shù)貪夂竦牟栉幕癁閷嵺`背景，通過多個驅(qū)動性任務(wù)，以觀察、實驗、設(shè)計、制作、分析等方式設(shè)計實踐活動，將種茶、制茶、茶藝等工藝流程與物理知識結(jié)合，讓學(xué)生用物理之眼品茶悟道，形成融會貫通的知識體系，提高綜合運(yùn)用知識的能力和創(chuàng)造力。

關(guān)鍵詞：初中物理；跨學(xué)科實踐；“制茶”

*“跨學(xué)科實踐”案例系列之二。

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的一大突破在于明確提出了“跨學(xué)科實踐”，并給出了“結(jié)合當(dāng)?shù)靥攸c，圍繞現(xiàn)實生活和社會發(fā)展的熱點問題，從多學(xué)科角度觀察、思考和分析問題，挖掘、選取有教育意義的素材，將其改造成跨學(xué)科實踐的問題或任務(wù)”［1］的教學(xué)策略建議。云南省安寧市祿脿學(xué)校所在的祿脿鎮(zhèn)，有著深厚的茶文化淵源和良好的茶文化環(huán)境。據(jù)此，我們確立了“制茶”跨學(xué)科實踐課題并進(jìn)行了實踐。“制茶”跨學(xué)科實踐活動安排在九年級下學(xué)期進(jìn)行。此時，學(xué)生已經(jīng)掌握了基本的物理知識和思維，也具備開展跨學(xué)科實踐的心向和較為充分的其他學(xué)科知識儲備；并且，當(dāng)?shù)氐钠斩枰舱挡烧?。本次活動的主要教學(xué)過程如下：

一、 “重走”茶馬古道

師 （播放祿脿鎮(zhèn)宣傳片）祿脿鎮(zhèn)曾是滇中、滇西和中原之間古驛道的重要“連接點”，是茶馬古道的見證者。

生 我知道視頻中這條古道，就在我家附近！

師 有一條200多年的西南道——“南方絲綢之路”經(jīng)川、滇到達(dá)印度。在漢代時，它是由貫通四川和云南的靈關(guān)道、五尺臺、黔中吉道、博南道連接而成的，全長約3000千米，也就是以今天的四川成都為起點，經(jīng)云南騰沖，至緬甸，最后到達(dá)印度。假如商隊正常走完一個單趟需要10個月（一個月按30天計算），求商隊的平均速度，合多少m/s？

生 路程s=3×103km，時間t=10×30×24h=7200h，利用速度公式v=st，求出商隊平均速度約為0.42km/h；換算一下，0.42km/h≈0.12m/s。

師 “悠悠古道馬蹄忙，黑茶源遠(yuǎn)久飄香。”思考詩句中的物理知識。

生 “悠悠古道馬蹄忙”表明固體可以傳聲；“黑茶源遠(yuǎn)久飄香”中聞到的茶香源于茶分子，說明分子在做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動。

通過學(xué)生身邊真實的場景引入話題，聯(lián)系學(xué)生的生活實際，既能引發(fā)學(xué)生的共鳴，使其對家鄉(xiāng)產(chǎn)生自豪感；又能將學(xué)生的注意力引入課堂，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。接著，教師以“茶馬古道”為銜接點設(shè)計綜合題，帶領(lǐng)學(xué)生回顧速度、擴(kuò)散相關(guān)的知識。學(xué)生能從有趣的茶文化知識引入中，察覺到他們即將迎來一節(jié)逐新趣異的物理課，并對接下來的課程內(nèi)容產(chǎn)生期待。

二、 對比“采青”方法

師 剛采下來的新芽或新葉被稱為“茶青”。需要保持原有鮮葉的完整性，盡量避免折斷、破傷、散葉等不利于保持茶葉品質(zhì)的現(xiàn)象發(fā)生。采摘茶青有兩種方式：（出示圖1）提采法，食指抵住茶葉，大拇指輕捏茶葉，往上提拉；（出示圖2）掐采法，食指抵住茶葉，大拇指指甲掐斷茶葉。仔細(xì)觀察，兩種采摘方法采出來的茶葉有什么不同？

（教師提供分別用兩種“采青”方法采摘得到的茶葉，學(xué)生觀察。）

生 提采法采摘的茶青嫩頸的折斷面光滑、無紅變（茶葉紅梗、紅葉現(xiàn)象），掐采法采摘的茶青嫩頸的折斷面粗糙、有紅變。

師 提采法和掐采法哪種采青方法好？可以從我們學(xué)過的壓強(qiáng)知識來考慮。

生 提采法受力面積大，壓強(qiáng)小，不會損傷茶葉；掐采法受力面積小，壓強(qiáng)大，容易在茶葉上留下掐痕，以致?lián)p傷茶葉，最終影響茶葉品質(zhì)。

采摘茶葉是學(xué)生感興趣的實際生產(chǎn)過程。教師設(shè)置相應(yīng)教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生的探索欲，使學(xué)生在采摘茶葉的情境中開展體驗式學(xué)習(xí)，理解知識形成和探索的全過程。

三、 制定“曬青”方案

師 林清玄在一篇散文中提到曬谷子的場景，提出陽光能夠賦予食物一種特殊的味道，經(jīng)過陽光直曬的谷子，要比不晾曬的谷子香味更加濃郁，說明中華民族自古以來便有運(yùn)用“太陽能”的智慧。而茶葉采摘之后也需要晾曬，即曬青。曬青和曬衣服類似。請同學(xué)們完成以下任務(wù)：（1） 設(shè)計曬青方案，并闡述理論依據(jù)；（2） 說明為什么要用陽光曬，有何科學(xué)依據(jù)？

生 曬青和曬衣服一樣，都要曬出葉片（衣物）中的水分。因此，為了取得好的曬青效果，曬青方案需要盡量滿足加快蒸發(fā)的三種途徑：場地滿足有陽光且通風(fēng)；晾曬方式為薄攤薄曬，盡可能使每一片茶葉都能得到陽光的照曬，降低含水量。

生 太陽光中的紫外線具有抑菌、殺菌的作用，可以防止茶葉霉變，因此經(jīng)過曬青的茶葉品質(zhì)更勝一籌。

師 除了曬衣服、曬青和曬谷子，日常生活中，還有哪些和“曬”相關(guān)的生產(chǎn)實踐活動？曬太陽是改變內(nèi)能的哪種方式？

生 還有曬果干、曬腌菜、曬魚干……改變內(nèi)能的方式有熱傳遞和做功兩種，曬太陽屬于熱傳遞。

遷移學(xué)習(xí)就是建立源域（已有的知識）到目標(biāo)域（要學(xué)習(xí)的知識）的映射關(guān)系。利用曬谷子、曬衣服案例引導(dǎo)學(xué)生回憶已有知識，并遷移至?xí)袂鄦栴}的解決中。教師通過講解曬青原理，解析如何將物理和生物學(xué)知識運(yùn)用到日常生產(chǎn)實踐活動中，既凸顯了小知識大用途，又讓學(xué)生理解格物致知、學(xué)以致用的重要性。

四、 體驗“殺青”手法

師 普洱茶曬青后，還需要“殺青”。主要目的是通過高溫破壞和鈍化鮮葉中的氧化酶活性，抑制鮮葉中的茶多酚等的酶促氧化，蒸發(fā)鮮葉部分水分，使茶葉變軟，便于揉捻成形，同時散去青臭味，促進(jìn)良好香氣的形成。請同學(xué)們分為十一個小組，按照導(dǎo)學(xué)案完成各組的殺青手法學(xué)習(xí)任務(wù)，即“抓、抖、搭、拓、抹、捺、推、扣、甩、磨、壓”，完成后分享感悟。

（學(xué)生分組學(xué)習(xí)殺青手法。）

生 我發(fā)現(xiàn)，這些手法就是我們物理課上學(xué)習(xí)的“相互作用”。太神奇了，物理就在我們的生活中！

生 在殺青過程中，我們可以看到鮮葉上方的“白氣”。這是我們物理課堂中所講的液化現(xiàn)象。

本環(huán)節(jié)要了解十一種“殺青”手法，各種手法之間同屬平行關(guān)系。因此，將全班均質(zhì)分為十一個平行小組，對應(yīng)完成各組的任務(wù)；各小組又同屬一個班級整體，必定會互相交流學(xué)習(xí)，達(dá)到學(xué)生自主完成互助學(xué)習(xí)的目的。

五、 感悟“揉捻”作用

師 揉捻是鮮葉殺青之后的制作工序，主要作用是：（1） 使茶葉卷緊成條，形成良好的條索外形；（2） 適當(dāng)揉破茶葉細(xì)胞壁，使茶更出味，增加香氣與滋味濃度。下面請三位同學(xué)感受揉捻過程，并為大家分析所涉及的學(xué)科知識。

生 使茶葉卷緊成條，形成良好的條索外形，涉及“力的作用效果之一是改變物體的形狀（使物體發(fā)生形變）”這一物理知識。

生 適當(dāng)揉破茶葉細(xì)胞壁，使茶更出味，增加香氣與滋味濃度，涉及“植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)”這一生物學(xué)知識；同時涉及“分子無規(guī)則運(yùn)動”這一物理知識。

教師前置“揉捻”的目的在于，應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法把教學(xué)內(nèi)容隱含于任務(wù)中，給學(xué)生提供完成任務(wù)的條件，使學(xué)生在完成任務(wù)的同時掌握知識和技能。

六、 設(shè)計“品茶”活動

師 桌面上有茶壺1個、茶夾1個、小燒杯2個、茶葉5g，請同學(xué)們用這些物品或身邊的器材，從取茶、泡茶、倒茶等過程，大膽想象，設(shè)計實踐活動。

生 （上臺展示并解釋，主要過程如下頁圖3、圖4所示）用茶夾夾取茶葉，發(fā)現(xiàn)茶夾阻力臂比動力臂長，所以茶夾是一根費(fèi)力杠杠。

生 （上臺展示并解釋，主要過程如圖5所示）在兩個小燒杯中放入等量的茶葉，在其中一個小燒杯中加入冷水，在另一個小燒杯中加入等量熱水。靜置一分鐘后，發(fā)現(xiàn)用熱水泡的茶顏色較深，同時能聞到濃郁茶香，而用冷水泡的茶基本沒有變化。這是因為分子熱運(yùn)動受溫度的影響，溫度越高，分子擴(kuò)散速度越快。

生 （上臺展示并解釋，主要過程如圖6所示）在倒茶過程中，發(fā)現(xiàn)茶壺上有一小孔，這是利用了大氣壓強(qiáng)，便于將茶水倒入杯中。如果堵住這一小孔，茶水就無法順利倒出。

生 茶壺的壺嘴和壺身相通且等高，這是利用了連通器原理。

跨學(xué)科實踐應(yīng)以學(xué)生為主體引導(dǎo)學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)，教師在其中起拋磚引玉的作用，并指導(dǎo)學(xué)生完成準(zhǔn)備工作。經(jīng)過前期一系列制茶實踐活動的引導(dǎo)，這里大膽放手，讓學(xué)生發(fā)揮想象力設(shè)計實踐活動，效果非常好。

本次物理跨學(xué)科實踐以“制茶”為線索，通過多個驅(qū)動性任務(wù)，以觀察、實驗、設(shè)計、制作、分析等方式設(shè)計實踐活動，將跨學(xué)科實踐的課題轉(zhuǎn)化為可操作的教學(xué)設(shè)計和實施方案。實踐融合多學(xué)科（歷史、生物學(xué)、語文等）知識，所選課題以當(dāng)?shù)貪夂竦牟栉幕癁閷嵺`背景，讓學(xué)生真實地感受到物理就在自家的茶田里，就在自己的茶具中。將種茶、制茶、茶藝等工藝流程與物理知識相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生熱愛家鄉(xiāng)、熱愛祖國的情感。物理跨學(xué)科實踐的開展，于教師而言，可以開闊教學(xué)思路，挖掘教學(xué)潛力，提高教學(xué)效果；于學(xué)生而言，可以形成各學(xué)科間融會貫通的知識體系，提高綜合運(yùn)用知識的能力和創(chuàng)造力。與此同時，也使教學(xué)過程變得生動活潑，實現(xiàn)了從多方面提高教學(xué)質(zhì)量、發(fā)展學(xué)生素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：37.