摘 要：復習課的教學設計能反映出教師的教學理念、教學行為.本文分析“物態(tài)變化”課題的課程標準和學情;綜述相關文獻并創(chuàng)新提出從模型認知的角度進行教學設計.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)變化的過程模型等多角度進行知識的結(jié)構(gòu)化處理，從而培養(yǎng)學生的解決問題的思維方法.

關鍵詞：模型認知;物態(tài)變化;復習課;教學設計

中圖分類號：G633.7???? 文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）22-0042-03

作者簡介：徐祝林（1975-），男，浙江開化人，本科，中學高級教師，研究方向：基于科學本質(zhì)的科學課堂教學研究和試題編制研究.

1 課程標準及學情分析

課程標準關于物態(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，如水的沸騰、晶體的熔化和凝固;能用圖像描述這些特點，知道物態(tài)變化伴隨吸熱和放熱;能用物質(zhì)粒子模型簡要解釋物質(zhì)的三態(tài)變化，體驗建立模型的思想方法.相關課程活動為：觀察水的沸騰現(xiàn)象;觀察晶體熔化過程，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的七年級上冊，到初三復習階段學生的遺忘率較高，并且對如何判斷物態(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，知識存在碎片化.根據(jù)初三學生的特點，教師如果還是按照傳統(tǒng)的復習路徑，學生勢必會抗拒復習課.

2 教學設計創(chuàng)新點

關于“物態(tài)變化”復習的文獻資料，都試圖通過創(chuàng)設真實情境（活動或項目等）對知識結(jié)構(gòu)化以達到復習核心概念的目的.謝惠梅[2]用循環(huán)圖進行知識回顧、再現(xiàn)重點實驗、相關知識點進行比較和歸類，引導學生關注生活及自然界中的物態(tài)變化，通過觀察和分析加深對知識的理解和應用.楊琳[3]整合多種資源，優(yōu)化基于任務驅(qū)動的線上中考物理復習課設計，對提高線上教學質(zhì)量，促進學生深度學習進行探索. 周梁琴[4]基于“單元設計”思想通盤統(tǒng)籌需要復習的知識點，明確復習的方向;利用DIS數(shù)字傳感器重演重點實驗，加深對“探究”的內(nèi)涵理解，發(fā)展高階思維;在“答—問”評價模式下，確保復習流程的順利進行.王娟[5]采用生活化情境實施教學活動，能夠引導學生從中體驗到物理知識的魅力，激發(fā)學生的求知欲與思考的動力，讓復習課更加有效.

但鮮有教師從模型認知的角度進行教學設計.模型認知，是指學生在學習知識的過程中，通過抽象、概括和一般化，把特定的研究對象或問題轉(zhuǎn)化為普遍的本質(zhì)規(guī)律（一個已有的關系、共性或結(jié)構(gòu)等），從而用以解決問題的思維方法[6].因此筆者通過創(chuàng)設真實情境，喚起學生回憶知識，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程模型等活動達到高效復習的目的.同時融入科學思維，試圖讓學生的思維可視化，達到對“物態(tài)變化”核心知識結(jié)構(gòu)的深度復習，從而提高學生的核心素養(yǎng)和解決問題的深度思維.

3 核心素養(yǎng)目標

在物理觀念方面，通過復習、整理碎片化知識及重構(gòu)物態(tài)變化的各類模型對知識進行結(jié)構(gòu)化處理，利用相關模型判斷物態(tài)變化、解釋日常現(xiàn)象中的物態(tài)變化.

在科學思維方面，通過復習，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程模型，感受模型建構(gòu)的作用和意義[7].

在科學探究方面，通過觀察演示實驗，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;通過對冰的熔化和水的沸騰條件的實驗探究，提高對獲得的事實、數(shù)據(jù)進行分析和處理的能力;通過 “碘能從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)”的實驗探究，自主設計實驗方案，強化參與探究活動的思維深度，樹立證據(jù)意識.

在科學態(tài)度與責任方面，通過演示實驗創(chuàng)設真實情境，激發(fā)對科學現(xiàn)象的好奇心和求知欲，保持學習的熱情;通過分析車玻璃起霧的原因和除霧的討論活動，形成嚴謹求實的科學態(tài)度，樹立交通安全意識.

4 教學設計

4.1 建構(gòu)分子模型

教師活動：演示實驗，在盛水的水槽中加入干冰.

學生活動：仔細觀察觀象，發(fā)現(xiàn)：干冰過一段時間消失;水槽上方出現(xiàn)大量“白氣”;水槽內(nèi)的水結(jié)冰.

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

學生活動：學生分組討論，并互相交流構(gòu)圖.

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

學生活動：學生分組討論，并進行補充完善.

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

設計意圖：通過演示實驗，幫助學生提高復習課的興趣.通過固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)分子模型對物態(tài)變化的狀態(tài)進行模型重構(gòu)，達到知識結(jié)構(gòu)化的目的，從而使得學生能用物質(zhì)粒子模型簡要解釋物質(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：教師提問，根據(jù)實驗現(xiàn)象，請描述發(fā)生某一物態(tài)變化的具體過程，并歸納判斷物態(tài)變化的思維模型.

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

教師活動：和學生一起建構(gòu)思維模型，結(jié)合干冰的物態(tài)變化思維模型進行教學，在圖2上標上升華這一物態(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.

學生活動：學生根據(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中標上液化和凝固，如圖4所示.

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

學生活動：學生分組討論，并進行補充完善.

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

設計意圖：通過完善物態(tài)變化的分子模型幫助學生對物態(tài)變化進行整體架構(gòu)，幫助學生樹立從粒子角度對物態(tài)變化進行分析解釋的思想.通過建構(gòu)判斷物態(tài)變化的思維模型，幫助學生建構(gòu)問題解決的思維模型，從而達到舉一反三的目的.

4.3 構(gòu)建過程模型

教師活動：教師提問，如何使起始狀態(tài)向最終狀態(tài)轉(zhuǎn)化？請以冰為研究對象，設計實驗進行說明.

學生活動：學生分組合作討論實驗方案.

教師活動：對學生展示的實驗方案進行點撥，并提醒學生注意實驗操作注意事項，以及如何記錄相關數(shù)據(jù).

學生活動：學生按圖6所示的裝置進行分組實驗.

教師活動：教師巡視并用手機對錯誤的實驗操作進行拍照，用希沃助手進行展示點評，并幫助學生解決實驗中遇到的問題.

學生活動：學生對實驗收集到的數(shù)據(jù)進行處理，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.

設計意圖：通過冰的熔化條件和水沸騰條件的實驗探究，可以對學生科學探究過程的理解以及對實驗技能進行訓練;可以加強學生對物態(tài)變化中兩大實驗的深入認識;通過實驗數(shù)據(jù)的收集和數(shù)據(jù)的處理，幫助學生理解科學探究需要證據(jù)意識.另外通過對冰的熔化和水沸騰條件進行實驗探究，可以幫助學生建構(gòu)過程模型，從而深入理解模型的意義，提高思維品質(zhì).

4.4 相關模型應用

教師活動：請根據(jù)所建構(gòu)的物態(tài)變化相關模型，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”實驗時，用酒精燈直接對放有少量固態(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.小科同學上網(wǎng)查閱資料發(fā)現(xiàn)，常壓下，碘的熔點為113.60℃，碘的沸點為184.25℃，酒精燈火焰的溫度約400℃，根據(jù)這些資料，小科認為在實驗中，碘可能經(jīng)歷由固態(tài)到液態(tài)再到氣態(tài)的變化過程，教師的實驗并不能得到碘升華結(jié)論.針對小科的結(jié)論，請設計一個實驗，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充必要的輔助器材，寫出實驗方案并簡要說明.

學生活動：小組成員討論，并展示交流.

設計意圖：通過思考題（1），幫助學生運用物態(tài)變化的分子模型、判斷物態(tài)變化的思維模型以達到解決實際問題的目的，并幫助學生樹立交通安全意識，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度、情感和價值觀[8].通過思考題（2），為了控制碘受熱的溫度不高于碘的熔點，將放有少量固態(tài)碘的碘升華管放在燒杯里的水中，用酒精燈對燒杯加熱，幫助學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實驗.同時體現(xiàn)科學教學的STSE教學理念.

5 板書設計

模型建構(gòu)的過程反映知識從表象到本質(zhì)的概念的形成過程，同時模型建構(gòu)體現(xiàn)學生思維的可視化過程.因此本節(jié)課設計結(jié)構(gòu)化板書，如圖9所示.

6 教學反思

基于思維模型建構(gòu)的復習課實質(zhì)是將教授主義的教學設計轉(zhuǎn)變?yōu)榻?gòu)主義的教學設計[9]，充分體現(xiàn)“學為中心”的課堂，也達到科學探究的教學要求，從而發(fā)展學生的高階思維.通過思維模型建構(gòu)的復習，基于學生的前概念和真實情境，通過對碎片化知識進行結(jié)構(gòu)化處理，達到知識遷移的目的.由于本節(jié)課的復習教學是基于三大思維模型的建構(gòu)，特別是對冰的熔化條件和水沸騰條件的再探究，時間較緊，教師可以適當把該塊內(nèi)容的復習放在長課中進行教學.

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2012.

[2]謝惠梅.初中物理“物態(tài)變化”復習課教學設計[J].中學物理教學參考，2021，50（09）：40-42.

[3]楊琳.任務驅(qū)動型復習課線上教學設計——以“物態(tài)變化”復習課為例[J].物理教學探討，2021，39（03）：31-34.

[4]周梁琴，許幫正.物理高效復習課的架構(gòu)實踐——以“物態(tài)變化”的復習為例[J].物理教學探討，2020，38（07）：4-6+9.

[5]王娟.基于生活情境的復習課教學設計——以蘇科版“物態(tài)變化”復習課為例[J].中學物理教學參考，2020，49（08）：64-65.

[6]劉四方.基于思維模型結(jié)構(gòu)的探究試題命制與應用[J].化學教學，2017（07）：77-83.

[7]樊祥民，陳素娟.基于物理認知模型的教學設計——以“平拋運動”教學為例[J].物理教師，2020，41（10）：25-28.

[8]張傳來.“物態(tài)變化”單元復習課教學設計[J].黑龍江教育（中學），2017（Z1）：14-15.

[9]王文清，郭玉英，賈永.中學物理課堂探究中學生的認知發(fā)展心理模型[J].物理教師，2014，35（10）：2-3+11.

（收稿日期：2021-07-03）