姚壘

摘要：情境教學(xué)已經(jīng)成為物理概念教學(xué)的常用教學(xué)方式，但由于教師沒有充分挖掘情境資源，情境創(chuàng)設(shè)流于形式，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)往往是機(jī)械的、淺層的，不利于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。以“比熱容”的概念教學(xué)為例，可以從三個(gè)方面創(chuàng)設(shè)情境：結(jié)合物理學(xué)史創(chuàng)設(shè)情境，利用類比創(chuàng)設(shè)情境，聯(lián)系生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);情境教學(xué);物理概念;“比熱容”

在初中物理中，“比熱容”的概念極其抽象，是第一個(gè)由三個(gè)物理量定義的概念，學(xué)生理解起來(lái)非常困難。教師只有通過創(chuàng)設(shè)合理的教學(xué)情境，讓學(xué)生主動(dòng)探索發(fā)現(xiàn)，親身經(jīng)歷物理概念的建構(gòu)過程，才能解決這一大教學(xué)難點(diǎn)。下面筆者結(jié)合蘇教版“物質(zhì)的比熱容”一節(jié)的教學(xué)，談?wù)勗诟拍罱虒W(xué)中如何進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

一、結(jié)合“比熱容”概念建立的歷史，創(chuàng)設(shè)物理情境，深刻理解物理概念

脫離物理學(xué)史設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)情境，會(huì)讓物理概念建立得牽強(qiáng)。學(xué)生知其然而不知其所以然，自然無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)情境的深入理解。追尋“比熱容”概念建立的過程，英國(guó)科學(xué)家約瑟夫·布萊克首先將“熱量和溫度”兩個(gè)概念區(qū)分開來(lái)。布萊克經(jīng)過大量反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)：同樣的物質(zhì)，物體的重量（質(zhì)量）越大，升高的溫度越多，所需要的熱量也越多，并且成正比;并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)：重量（質(zhì)量）相同的不同物質(zhì)，升高相同的溫度所需要的熱量也不同。用公式表示出來(lái)：

Q=c·m·（t-t0）

比例系數(shù)c，布萊克把它叫作“比熱”。

【片段1】

師：同學(xué)們都燒過熱水，要將水燒開，怎樣減少加熱時(shí)間？

生：加大火力，減少水的質(zhì)量，提高水的初溫……

師：油炸食物需要燒熱油，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，油的沸點(diǎn)在2300C-2500C，水的沸點(diǎn)是1000C。初溫、質(zhì)量都相同的兩鍋水和油，用同樣大小的火力加熱，誰(shuí)先沸騰？

觀看視頻：油先沸騰。

師：同一時(shí)刻，水和油誰(shuí)吸收的的熱量多？

生1：油溫度高，油吸收的熱量多。

生2：加熱方式一樣，加熱時(shí)間也相同，油和水吸收的熱量一樣多。

師：加熱方式相同時(shí)，損失的熱量一樣，可以認(rèn)為單位時(shí)間內(nèi)吸收的熱量也相同。200多年前，人們也是這樣錯(cuò)誤地認(rèn)為“溫度高的物體吸收的熱量多”，直到英國(guó)科學(xué)家約瑟夫·布萊克將一塊00C的冰和77.80C的熱水混合，發(fā)現(xiàn)冰吸收了熱量，溫度并沒有升高，仍是00C。他認(rèn)為溫度和熱量是兩回事。

師：同一時(shí)刻水和油吸收的熱量一樣多，為什么油先沸騰（油升溫快）？

【設(shè)計(jì)意圖】從生活情境“加熱水和油，油先沸騰”引入，巧設(shè)問題，切入學(xué)生認(rèn)識(shí)的誤區(qū)“溫度高的物體吸收熱量多”。結(jié)合物理學(xué)史布萊克的研究，引導(dǎo)學(xué)生深入思考釋疑，為后續(xù)的教學(xué)掃清障礙。

【片段2】

實(shí)驗(yàn)探究：水和油吸熱升溫的現(xiàn)象。

師：試著找出探究的問題涉及幾個(gè)物理量？

生：質(zhì)量，升高的溫度，吸收的熱量。

師：布萊克經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)同樣的物質(zhì)，質(zhì)量越大，升高的溫度越多，所需要的熱量也越多。我們要比較水和油吸熱升溫的現(xiàn)象，需要控制哪些物理量相同？

生：質(zhì)量和加熱方式相同。

師：我們可以將水和油升高相同的溫度，比較吸收的熱量（加熱時(shí)間）。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：將質(zhì)量相同的水和油裝入相同的燒杯中，用同一酒精燈加熱，記錄溫度升高200℃所需要的時(shí)間。改變升高的溫度，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。

師：我們發(fā)現(xiàn)了布萊克得到的結(jié)論：質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，升高相同的溫度時(shí)，吸收的熱量不同。這一結(jié)論顯示出物質(zhì)的一種熱學(xué)性質(zhì)——吸熱能力。那么，水和油誰(shuí)的吸熱能力大？

生：水。因?yàn)樗咄瑯拥臏囟任盏臒崃慷唷?/p>

師：布萊克經(jīng)大量研究，發(fā)現(xiàn)熱量可以用公式表示出來(lái)：Q=c·m·（t-t0）。公式可以變形得到c=Q/（mΔt）。最初布萊克把比例系數(shù)C叫作“比熱”，后來(lái)人為賦予了它新的內(nèi)涵，用“比熱容”來(lái)反映不同物質(zhì)對(duì)吸收熱量的容納本領(lǐng)。

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生很容易在熟悉的生活情境中找到“比熱容”概念中涉及的三個(gè)物理量，順著布萊克的發(fā)現(xiàn)歷程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)探究順理成章。

二、創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行類比，引導(dǎo)學(xué)生深入思考

利用探究得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，解釋“為什么同一時(shí)刻水和油吸收的熱量一樣多，油先沸騰”。學(xué)生一時(shí)無(wú)法解釋。教師創(chuàng)設(shè)物理情境進(jìn)行類比遷移，可以幫助學(xué)生突破認(rèn)知屏障。

【片段3】

教師在水平桌面上放兩個(gè)橫截面積不同、高度相同的燒杯。

師：如果把這兩個(gè)燒杯裝滿水，誰(shuí)需要的水多？誰(shuí)的盛水本領(lǐng)大？

生：大燒杯b。

教師將等質(zhì)量的紅墨水倒入兩個(gè)燒杯中，觀察液面高度的變化。

師：容納能量（熱）的能力不同類比容納液體的能力不同，吸收熱量的多少類比盛水的多少，升高的溫度類比液面高度的變化。大燒杯b容納液體的本領(lǐng)強(qiáng)，放入相同的液體，液面升高得少。試著解釋不同物質(zhì)吸收相同熱量時(shí)溫度的變化。

生：“比熱容”大的物質(zhì)容納能量的能力強(qiáng)，吸收相同的熱量時(shí)，升高的溫度少。

【設(shè)計(jì)意圖】利用實(shí)驗(yàn)結(jié)論解釋概念引入情境中設(shè)置的問題，前后呼應(yīng)，主題突出，引發(fā)學(xué)生深度思考。

三、物理概念回歸生活，通過生活情境，深度領(lǐng)悟概念的物理意義

根據(jù)“比熱容”概念的內(nèi)涵：“比熱容”大的物質(zhì)吸熱（放熱）能力強(qiáng)，溫度不易變化，教師可以從這兩種表現(xiàn)創(chuàng)設(shè)生活情境，幫助學(xué)生理解“比熱容”的物理意義。學(xué)生已經(jīng)親歷了探究的過程，建構(gòu)了“比熱容”概念，可以自行分析：“為什么海邊中午沙子燙而海水涼，傍晚沙子涼而海水溫？”“為什么沿海地區(qū)晝夜溫差小，內(nèi)陸地區(qū)晝夜溫差大？”“為什么汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用水進(jìn)行冷卻，熱水袋里裝水取暖？”聯(lián)系實(shí)際學(xué)以致用，學(xué)生在對(duì)所學(xué)知識(shí)的遷移應(yīng)用中，深化對(duì)概念的理解。

巧設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生深度思考是構(gòu)建物理概念的關(guān)鍵。教師要充分挖掘教學(xué)資源，利用學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)引發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的、多樣化呈現(xiàn)的物理情境，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與學(xué)生發(fā)展的融合共進(jìn)。學(xué)生在對(duì)概念積極的建構(gòu)生成過程中，完善了概念網(wǎng)絡(luò)，能夠運(yùn)用學(xué)習(xí)策略和新知識(shí)解決實(shí)際問題，促進(jìn)了核心素養(yǎng)的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：韓曉潔）