摘 要：本文基于“玩、理、探、用、結(jié)”教學(xué)方法對(duì)初中物理教科版“內(nèi)能和熱量”一課進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，以實(shí)驗(yàn)貫穿本節(jié)課教學(xué)，讓學(xué)生在“玩”中有快樂，“玩”中有發(fā)現(xiàn)，“玩”中有感悟，“玩”中有收獲，力圖培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究能力，發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：“玩、理、探、用、結(jié)”教學(xué)方法;內(nèi)能和熱量;教學(xué)設(shè)計(jì);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

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）08-0039-03

作者簡(jiǎn)介：齊占波（1975-），男，黑龍江賓縣人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：初中物理教學(xué).

“玩、理、探、用、結(jié)”教學(xué)方法是哈爾濱市教育研究院物理教研員王建輝老師提出并主持的省級(jí)科研課題，哈爾濱市物理教師已經(jīng)進(jìn)行多年教學(xué)實(shí)踐，教師通過此方法將新教學(xué)理念轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)行為，并取得較好的教學(xué)效果.下面筆者以此方法對(duì)教科版物理九年級(jí)上冊(cè)第一章第二節(jié)“內(nèi)能和熱量”的第一課時(shí)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì).

1 教學(xué)背景分析

1.1 設(shè)計(jì)理念

教師在教學(xué)中采用“玩、理、探、用、結(jié)”的教學(xué)方法，讓學(xué)生在“玩”中有快樂，“玩”中有發(fā)現(xiàn)，“玩”中有感悟，“玩”中有收獲，教師幫助學(xué)生梳理知識(shí)、梳理思維過程、梳理方法，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng).從知識(shí)層面而言，學(xué)生對(duì)知識(shí)學(xué)以致用，體現(xiàn)從生活走向物理、從物理走向社會(huì)的理念.從新課改理念而言，這種教學(xué)方式體現(xiàn)以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力.

1.2 教材分析

本節(jié)課是熱學(xué)中的重要內(nèi)容，是在學(xué)生八年級(jí)所學(xué)“物態(tài)變化”的基礎(chǔ)上對(duì)熱學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步深入，也為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)比熱容、熱機(jī)、焦耳定律等內(nèi)容奠定基礎(chǔ).課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)課的要求是：了解內(nèi)能和熱量.教材圖文并茂，有實(shí)驗(yàn)圖、有動(dòng)漫圖、有生活情境圖;舊知與新知相對(duì)比，有物體的動(dòng)能和彈性勢(shì)能、有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能;古代與現(xiàn)代并舉，有古代的鉆木取火，有現(xiàn)代儀器測(cè)量顯示的熱譜圖和現(xiàn)代的儀器——溫度、壓強(qiáng)傳感器.

1.3 學(xué)情分析

學(xué)生對(duì)溫度都有親身感受，并在八年級(jí)學(xué)過“物態(tài)變化與溫度”，在本章上一節(jié)課學(xué)習(xí)過擴(kuò)散現(xiàn)象，學(xué)生將樂于探究溫度對(duì)擴(kuò)散現(xiàn)象的影響.學(xué)生在八年級(jí)學(xué)過“能量”一節(jié)，也學(xué)過“機(jī)械能”一章，本節(jié)課學(xué)習(xí)一種新的能量形式——內(nèi)能，學(xué)生會(huì)對(duì)本節(jié)內(nèi)容產(chǎn)生既熟悉又陌生的感覺.初中學(xué)生好奇心強(qiáng)，愛玩，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有較強(qiáng)的興趣和探究欲望，并且九年級(jí)學(xué)生已經(jīng)初步具備實(shí)驗(yàn)探究能力，但還存在思維不夠靈活、不能認(rèn)真觀察生活等問題.

1.4 教學(xué)流程設(shè)計(jì)（如圖1所示）

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)與技能

（1）知道分子運(yùn)動(dòng)快慢與溫度的關(guān)系;

（2）了解內(nèi)能的概念，能簡(jiǎn)單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系，了解熱量的概念;

（3）知道改變和利用內(nèi)能的兩種方式.

2.2 過程與方法

（1）通過自主實(shí)驗(yàn)探究，知道物體溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈;類比機(jī)械能，認(rèn)識(shí)內(nèi)能;

（2）通過實(shí)例認(rèn)識(shí)做功過程、熱傳遞過程都是改變物體內(nèi)能的過程.

2.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀

認(rèn)識(shí)內(nèi)能及內(nèi)能的改變與人類的生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，增強(qiáng)利用內(nèi)能服務(wù)人類社會(huì)的意識(shí).

3 教學(xué)重難點(diǎn)

3.1 教學(xué)重點(diǎn)

（1）認(rèn)識(shí)到一切物體都具有內(nèi)能;

（2）認(rèn)識(shí)到內(nèi)能改變的兩種方式是做功和熱傳遞.

3.2 教學(xué)難點(diǎn)

（1）溫度、內(nèi)能、熱量三個(gè)基本熱學(xué)概念的聯(lián)系;

（2）對(duì)物體對(duì)外做功的理解.

4 教學(xué)過程

4.1 引入新課

師：人們喝啤酒用起瓶器打開瓶蓋時(shí)，會(huì)聽到“砰”的一聲，并看見從瓶口冒出一股“白氣”，“白氣”是怎樣形成的？

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)合生活中的現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，設(shè)疑引入，從生活走進(jìn)物理.

4.2 新課教學(xué)

4.2.1 溫度與熱運(yùn)動(dòng)

“玩”——實(shí)驗(yàn)探究：溫度對(duì)擴(kuò)散的影響

師：將墨水滴入水中，將會(huì)發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，但大家想不想知道將墨水分別滴入冷水和熱水中，擴(kuò)散現(xiàn)象會(huì)有什么不同？大家“玩”過之后便會(huì)知曉.

學(xué)生將兩滴藍(lán)墨水分別從同一高度同時(shí)滴入盛有相同質(zhì)量的冷水和熱水的兩個(gè)玻璃杯中，觀察并比較兩杯水中墨水?dāng)U散的快慢（如圖2所示）.

設(shè)計(jì)意圖：開課就讓學(xué)生“玩”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、活躍學(xué)生思維，通過“玩”從而有發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而進(jìn)行下面的“理”.

“理”——分子運(yùn)動(dòng)的快慢與溫度的關(guān)系

師：你看到什么現(xiàn)象？說明了什么？

生：我看到藍(lán)墨水在冷水中擴(kuò)散得慢，在熱水中擴(kuò)散得快，說明溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈.

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過“玩”水到渠成、自然獲取“溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈”這一知識(shí)點(diǎn)，而非通過教師填鴨式灌輸才得以掌握.

“用”——“溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈”的應(yīng)用

師：請(qǐng)解釋以下現(xiàn)象：五月的校園內(nèi)飄溢著花的香味，氣溫高時(shí)，香味更濃，原因是什么？

設(shè)計(jì)意圖：應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)解釋生活中學(xué)生都熟知的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)學(xué)以致用，使學(xué)生獲得成功感.同時(shí)也能加深學(xué)生對(duì)“溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈”的理解，并為后續(xù)學(xué)習(xí)內(nèi)能與溫度的關(guān)系做鋪墊.

4.2.2 物體的內(nèi)能

師：沸騰時(shí)水分子運(yùn)動(dòng)比溫水的分子運(yùn)動(dòng)要?jiǎng)×?，水沸騰時(shí)產(chǎn)生的水蒸氣能將饅頭蒸熟，說明水蒸氣具有能量，這是什么形式的能量？

“理”——內(nèi)能及影響因素

師：我們知道運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能，分子是否也具有動(dòng)能？

生：分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子也具有動(dòng)能.

師：伸縮的彈簧具有勢(shì)能，分子間是否存在勢(shì)能？

生：分子間存在著引力和斥力，就像有彈簧連接著，分子之間同樣也存在著分子勢(shì)能.

師：物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和分子間相互作用的勢(shì)能的總和，叫作物體的內(nèi)能.內(nèi)能大小可能與哪些因素有關(guān)？并說出你猜想的依據(jù).

師：內(nèi)能除和溫度有關(guān)外，還和物體內(nèi)部分子的多少、種類、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)等因素有關(guān).一切物體都具有內(nèi)能，誰來談一談對(duì)內(nèi)能的認(rèn)識(shí)？

學(xué)生歸納梳理知識(shí).

設(shè)計(jì)意圖：通過與機(jī)械能進(jìn)行類比，引入內(nèi)能的概念.通過教師的引導(dǎo)，幫助學(xué)生梳理知識(shí).

4.2.3 改變內(nèi)能的方式

“玩”——讓粗鐵絲熱起來

師：物體的溫度發(fā)生變化，它的內(nèi)能就發(fā)生改變，如何讓一段粗鐵絲熱起來？

學(xué)生討論使粗鐵絲熱起來的方法，如用手或石頭摩擦鐵絲、將鐵絲放在手中捂、放在陽光下曬、放在熱水中燙，放在火上烤，來回彎折鐵絲等，之后去“玩”.

設(shè)計(jì)意圖：將教材中的實(shí)驗(yàn)“讓筆桿熱起來”變?yōu)椤白尨骤F絲熱起來”，即研究對(duì)象由鉛筆桿變?yōu)榇骤F絲，促使學(xué)生想出更多的解決辦法，如彎折粗鐵絲或?qū)⒋骤F絲放在火上烤，這是教材中用鉛筆桿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到的效果，這樣更能發(fā)散學(xué)生的思維，更有利于學(xué)生歸納改變內(nèi)能的方式.學(xué)生先討論使粗鐵絲熱起來的方法，然后再動(dòng)手去實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，即帶著目的去“玩”，明確“玩”的方向.

“理”——改變內(nèi)能的方式

師：能否從能量的角度對(duì)以上方法進(jìn)行歸納分類？

生：用手或石頭摩擦鐵絲、來回彎折鐵絲，這些屬于能量的轉(zhuǎn)化;將鐵絲放在手中晤、放在陽光下曬、放在熱水中燙、放在火上烤，這些屬于能量的轉(zhuǎn)移.

師：一種是以內(nèi)能的形式從一個(gè)物體向另一個(gè)物體直接傳遞，叫作熱傳遞;另一種是從其他形式的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，叫作做功.在熱傳遞過程中，轉(zhuǎn)移內(nèi)能的多少叫作熱量.

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生從能量角度對(duì)“讓粗鐵絲熱起來”的方法進(jìn)行分類，即體現(xiàn)物理觀念中的能量觀念，發(fā)展學(xué)生的物理核心素養(yǎng).

“探”——?dú)怏w的內(nèi)能

教師利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)（如圖3所示），向瓶?jī)?nèi)打氣，會(huì)發(fā)現(xiàn)溫度計(jì)的示數(shù)升高;使噴口對(duì)小風(fēng)車，打開閥門，會(huì)發(fā)現(xiàn)小風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)溫度計(jì)的示數(shù)降低.

師：以上現(xiàn)象說明什么？

生：說明外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大，溫度升高;氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能減小，溫度降低.

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)校無溫度、壓強(qiáng)傳感器，不能進(jìn)行教材中利用溫度、壓強(qiáng)傳感器探究氣球破裂瞬間球內(nèi)氣體溫度和壓強(qiáng)的變化這一實(shí)驗(yàn).筆者利用噴壺、飲料瓶、探針式數(shù)字溫度計(jì)等器材進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，既可演示對(duì)氣體做功實(shí)驗(yàn)，也可進(jìn)行氣體對(duì)外做功實(shí)驗(yàn)，且兩實(shí)驗(yàn)?zāi)苓B續(xù)進(jìn)行，進(jìn)行對(duì)比，將兩實(shí)驗(yàn)合二為一，減少實(shí)驗(yàn)器材，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)突破難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維.

師：通過以上的學(xué)習(xí)，請(qǐng)說一說溫度、內(nèi)能、熱量三者的聯(lián)系.

學(xué)生討論、回答.

“用”——改變和利用物體的內(nèi)能

由于內(nèi)能可以方便地轉(zhuǎn)移或與其他形式的能量相互轉(zhuǎn)化，因此為人類所廣泛應(yīng)用.教師指導(dǎo)學(xué)生觀察教材圖1-2-3，分析如何改變和利用物體的內(nèi)能.

解釋相關(guān)現(xiàn)象：

“玩”——“沙子變熱的原因”實(shí)驗(yàn)

教師將塑料瓶中裝入適量的沙子，將穿過瓶蓋的探針式數(shù)字溫度計(jì)的探頭插入沙子中，擰好瓶蓋.

學(xué)生利用改進(jìn)后的器材去“玩”，用力晃動(dòng)瓶子多次，觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化（如圖4所示），之后進(jìn)行解釋.

“玩”——“模擬起啤酒瓶蓋”實(shí)驗(yàn)

教師將上述探究氣體內(nèi)能的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置中帶數(shù)字溫度計(jì)的瓶蓋換成另一瓶蓋，讓兩名學(xué)生到講臺(tái)“玩”模擬起啤酒瓶蓋的過程，其他學(xué)生觀察.

學(xué)生向瓶?jī)?nèi)打氣增大氣壓，然后迅速打開瓶蓋，會(huì)看到瓶?jī)?nèi)及瓶口均產(chǎn)生“白氣”，另一學(xué)生打開一激光筆，讓光對(duì)著瓶口，觀察光傳播的徑跡.

教師讓學(xué)生解釋起啤酒瓶蓋時(shí)出現(xiàn)“白氣”的原因.

設(shè)計(jì)意圖：將教材中課后“家庭實(shí)驗(yàn)室”中“沙子變熱的原因”這一實(shí)驗(yàn)變?yōu)檎n內(nèi)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，筆者將這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，現(xiàn)象明顯，易于讀數(shù)，不怕破碎，操作安全.通過起啤酒瓶蓋時(shí)出現(xiàn)“白氣”這一生活情境使學(xué)生帶著疑問學(xué)習(xí)新課，通過一節(jié)課的“玩”“理”“探”“用”，最后再次通過“玩”，經(jīng)歷起啤酒瓶蓋這一過程，首尾呼應(yīng)，讓學(xué)生解釋“白氣”形成的原因，使學(xué)生帶著收獲、帶著快樂結(jié)束本節(jié)課的學(xué)習(xí).

“結(jié)”——課堂小結(jié)

師：通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)同學(xué)們的收獲是什么？請(qǐng)談?wù)勀愕母惺?還有什么疑惑？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生談收獲、感受，對(duì)本節(jié)知識(shí)形成整體認(rèn)知，頭腦中形成知識(shí)樹、智慧樹，促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的提升.

5 板書設(shè)計(jì)（如圖5所示）

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（收稿日期：2020-12-07）