大象无形

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大象无形

    新课程提倡教师成为研究者和教材的开发者,我认为“新教材”开发的重点首先应是“科学探究”流程的开发和完善。
    案例:“比热容”的探究
    比热容一直是初中教学的难点。教材(人教版实验教科书)中提供的比热容的实验操作较为繁琐且误差较大,往往导致概念难以建立,建立后的概念又由于内涵较深、外延较广,涉及热量、温度变化、质量三重概念间的关系,学生难以理解。笔者认为,授课时应大胆改进探究实验,在尊重编者所确立的“探究思想”的前提下建构“身边的物理”,采用更为科学的探究流程,才能真正让学生获得知识与技能、情感与态度等方面的发展,特别是获得能力发展和深层次的情感体验,获得解决问题的方法。下面我对执教本课时的课堂实录稍作整理并阐述自己的一些见解。
    一、课堂教学实录
    (一)提出问题──科学探究的前提
    问题引入:美丽的江南水乡──无锡已步入冬季,夜晚睡觉时,辛劳了一天的妈妈常给我们准备好热水袋,关于热水袋,你了解多少?
    (1)烧水时,水吸收的热量与水的质量有什么关系?与水温升高多少有什么关系?
    (2)使用热水袋的目的是取暖,热水袋里装的是水,可以换成相同初温、质量的煤油或砂石吗?
    从生活走向物理是新课程的理念之一,学生能根据生活经验对问题做出合理的判断。
    (二)猜想──科学结论的先导
    问题引入:由此你认为物质吸收(或放出)的热量的多少除了与物质的质量和温度的变化有关外,可能还与               有关?
    学生能猜想到物质吸、放热可能与物质种类有关。
    (三)制定计划与设计实验──科学探究的具体化、程序化
    从猜想中直接引出探究课题:物质的吸热与物质种类有关吗?
    问题导引1:选择何种物质作为研究对象比较科学?在探究时,还应注意哪些问题?
    师生共同讨论得出:选择水、干砂石既可满足“不同物质”,又可使探究对象更具普遍性,因此地球表面的主要组成物质是“水、土、砂”;在探究时采用“控制变量法”,使水、砂的质量相等,因为质量也是影响吸热的因素。
    问题导引2:如何确定物质的吸热与物质种类有关(请提出两种方案)。
    学生经讨论后提出:一是让质量相等的水、干砂吸收相等热量后,测量温度变化;二是让质量相等的水,干砂升高相同的温度,比较加热时间。
    问题导引3:根据方案设计器材。
    抽取方案中的共性后不难得出需要热源、温度计,质量相等的两种物质、天平等器材。
    问题导引4:用书本装置图15.31和15.32可否完成本次探究?本套装置有何缺陷?该如何改进?
    学生基本能找到如下缺陷:酒精灯热源具有污染性和不稳定性,砂子升温不均匀,等等。
    学生改进实验设想:一是用电热源或热水做热源;二是减少砂量增大砂的相对受热面积,使用搅棒,使砂的内部温度很快一致。得出本次操作可用如下器材取代:直径为20 mm,长为20 mm的试管两支,砂和水,带孔橡皮塞两个,温度计、一次性塑料杯一只,开水。
    (四)进行实验与收集数据──科学事实是进行科学分析的根据
    实验步骤:用天平称出15 g砂,用量筒量出15 mL的水,分别装入试管中;用带孔的橡皮塞插上温度计插入砂和水中;在塑料杯中倒入适量热水,将两试管同时放入杯中同等深度(以热水浸没砂面为准)8~10 s拿出,读出砂的温度不再上升时水和砂的温度。
    数据记录:(摘选)
    误差分析:水、砂的热传递方式不同,但水在形成对流前热传递的主要方式也是传导,控制放入热水的时间是让冷水和砂吸热期间的传热方式相同,但15 g的水比砂的体积大,在拿出热水后放热速度也有差异。
    实验反思:本实验所得数据能较好地反映问题,且操作简捷,学生基本能独立完成,需要的物质量较少,干砂较易收集,操作时应注意使用温度较高的热水,使热水与待研究的物质有较大温差。
    (五)分析与论证──“实验后的思考有时比实验本身更重要!──牛顿”
    问题导引1:若要使质量相同的水、砂石均升高相同的温度,该怎么办?
    学生不难得出应对水加热更长的时间。
    问题导引2:水和砂石谁的吸热能力强?
    学生也不难得出同等条件下的水吸热多,故而吸热能力强。
    问题导引3:如何科学地比较不同物质的这种特性呢?
    实际授课时会发现学生较难用物理语言组织表达,笔者类比密度概念的建立进行了启发,过程如下。
    (1)出示两份表格:
    (2)得出:可采用比较单位质量、升高1℃的水、砂吸热多少来比较它们的吸热能力。
    通过类比不仅可以建立比热容概念,同时可让学生意识到比热容同密度一样属于物质的基本属性。接下来的比热容的定义及常见物质的比热容,让学生自读课本相关内容进行解决。
    (六)应用──体现知识的价值
    知识应用体现从物质走向社会,同时也渗透“科学是一把双刃剑”,培养学生辩证的科学观。
    1. 依据水的比热容较大的特性,举例说明它在工农业和日常生活中的应用。

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