文/佛山市南海區(qū)桂城街道平洲第二初級中學(xué) 隋文泉

相比于傳統(tǒng)教學(xué)模式，物理實驗的深度教學(xué)體現(xiàn)在與教和學(xué)兩個方面，一方面需要教師在課前深度備課，包括備教材、備學(xué)情等；另一方面要能夠做到引導(dǎo)學(xué)生深入思考，使得學(xué)生對于實驗過程有深刻理解，并最終形成科學(xué)的深度思維。

一、教材的分析與備課

根據(jù)新課標要求，學(xué)生要通過實驗，了解比熱容，嘗試用比熱容說明簡單的自然現(xiàn)象。在以往的教學(xué)實踐中，如何通過“比較不同物質(zhì)吸熱情況”的實驗，引導(dǎo)學(xué)生了解比熱容的概念，這是初中物理教學(xué)的一個難點。為了更好地深度備課，備教材，因此選擇了人教版和滬科粵教版兩種版本的教材，做了對比分析。（見表一）

表一

“比較不同物質(zhì)吸熱情況”的實驗，人教版教材中采用的材料是水和食用油，加熱裝置是電加熱器。而滬科粵教版教材中采用的材料是水和沙子，加熱裝置是酒精燈。水和沙子的組合雖然和引入情景相吻合，但是由于熱傳遞的方式不同，在實驗中往往一開始沙子升溫較慢，這就為實驗數(shù)據(jù)的分析增加了難度，因此采用水和食用油的對比實驗更好一些。此外，酒精燈作為加熱裝置，火焰不穩(wěn)定，兩個酒精燈很難做到單位時間放熱量相等，因此不建議使用酒精燈加熱。而教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，人教版教材圖中的電加熱器功率過大，實驗過程短，不便于記錄實驗數(shù)據(jù)。所以，對于有條件的學(xué)校，建議更換成為實驗室用的紅外加熱器。

在學(xué)情方面，學(xué)生在本節(jié)課學(xué)習(xí)中的一大難點在于，實驗后根據(jù)實驗結(jié)果，構(gòu)建比熱容這個物理量的概念，表達式運用了比值定義法，涉及到了四個物理量，而且熱量Q不是測量結(jié)果，而是由加熱時間轉(zhuǎn)換比較得來的，因此對學(xué)生的思維跨度要求較大，對比熱容的概念容易產(chǎn)生認知障礙。針對這種情況，應(yīng)該注意為學(xué)生搭建“腳手架”，引導(dǎo)學(xué)生思維，特別是類比其他采用比值定義法的物理量，比如速度、密度等，實現(xiàn)學(xué)生的知識遷移。

二、教學(xué)活動的設(shè)計與開展

1.引導(dǎo)學(xué)生思考，提出探究問題

情景展示：如圖2 所示，夏天的中午，人們赤腳走在海邊的沙灘上，覺得沙子很燙；當走進海水的時候，卻覺得海水比較涼。

師：圖中的場景，涉及到了哪些物理量呢？

生1：海水的“燙”和沙子的“涼”都是在描述物體的冷熱，物理上用溫度描述物體的冷熱程度。

生2：夏天的中午，太陽在向海水和沙子傳遞熱量。

師：同學(xué)們能不能從這樣的現(xiàn)象中，提煉出一個值得我們實驗探究的物理問題呢？

生：不同的物質(zhì)，吸收了相同的熱量后，溫度的變化相同嗎？

點評：比熱容的概念涉及到了多個物理量，以往的教學(xué)過程中，引入環(huán)節(jié)由教師主導(dǎo)，過程較快，往往幾分鐘便進入了實驗探究環(huán)節(jié)，沒有給學(xué)生預(yù)留充分思考分析的空間。 在搭建情景之后， 應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生， 啟發(fā)他們用科學(xué)的思維和物理的概念來重新建構(gòu)問題， 從生活的直觀感受和主觀經(jīng)驗邁進物理的世界。

2.整理實驗思路，提煉科學(xué)思維

師：實驗員為大家準備了兩種物質(zhì)，一種是水，一種是食用油，我們今天來比較他們的吸熱情況，實驗中應(yīng)該注意什么呢？

生：水和食用油的質(zhì)量要相等。

師：這樣的要求體現(xiàn)了物理研究中的什么方法？

生：控制變量法。

師：是否要求水和食用油的初溫相等呢？

生：不需要，因為實驗觀察的是溫度變化量，與初溫無關(guān)。

對于水和食用油質(zhì)量相等，學(xué)生往往能夠想到，但初溫是否要相等，學(xué)生中可能會有不同的看法，這里可以組織學(xué)生討論，觀點交鋒，在討論中強化學(xué)生對于知識的理解。

師：我們怎么保證相同質(zhì)量的水和食用油吸收相同的熱量呢？

生：可以使用相同的加熱裝置，加熱相同的時間。

師：用加熱時間代表吸收熱量的多少，這體現(xiàn)了什么科學(xué)方法呢？

生：轉(zhuǎn)換法。

最終引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)得出實驗思路，用質(zhì)量相同的水和食用油，在相同的加熱裝置下，加熱相同時間，比較兩種物質(zhì)升高的溫度。

點評：在實驗的設(shè)計階段，需要老師抽絲剝繭，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，攻克難點， 厘清實驗思路。 比如用加熱時間表示吸收熱量的多少，是本節(jié)課的一個難點，在這里需要注意為學(xué)生構(gòu)建腳手架， 而不能越俎代庖， 灌輸式教學(xué)。 同時在實驗設(shè)計中，注意總結(jié)科學(xué)思維和科學(xué)方法， 有利于培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.重視數(shù)據(jù)記錄，提升分析能力

數(shù)據(jù)的記錄和分析是非常重要的實驗環(huán)節(jié)，因此要注意指導(dǎo)學(xué)生做實驗數(shù)據(jù)記錄表格，然后組織學(xué)生對于數(shù)據(jù)進行分析。并且要向?qū)W生強調(diào)，應(yīng)該如實記錄，不能編造修改實驗數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生實事求是，嚴謹認真的科學(xué)品質(zhì)。

得到實驗數(shù)據(jù)后，指導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，描點連線，通過圖像進行分析。可以以加熱時間或吸收熱量為橫坐標，溫度或者溫度變化量為縱坐標，做出圖像，例如圖1 所示。從圖像中，可以分析出，相同質(zhì)量的水和食用油，在吸收相同熱量的情況下，升高的溫度不相等，水升溫較慢，而食用油升溫較快。

圖1

點評：如果圖像不能明顯比較出兩種物質(zhì)的吸熱能力， 則應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生分析原因， 是由于某些環(huán)節(jié)出現(xiàn)了錯誤， 比如相同質(zhì)量水和食用油的稱量、溫度計的讀數(shù)，還是其他原因?qū)е碌膶嶒炚`差。 在分析總結(jié)的過程中，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維，加深對于物理知識、 物理思想的理解，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的興趣和熱愛。而不應(yīng)該直接告訴學(xué)生實驗結(jié)論，甚至簡單粗暴地否定學(xué)生得到的“不理想”的實驗結(jié)果。

4.把握認知規(guī)律，突破教學(xué)難點

比熱容作為表示物質(zhì)吸熱能力的物理量，在向?qū)W生提出之前，應(yīng)該注意比值定義法的滲透。以速度的概念為例，要比較物體運動的快慢，相同時間可以比較路程，相同路程可以比較時間，但是如果時間和路程均不相同，那么就用路程與時間的比值，這就是速度的概念。

同理比較不同的兩個物體的吸熱能力，吸收相同熱量時，可以比較升高溫度；而升高相同溫度時，可以比較吸收熱量；但是如果兩個物體吸收的熱量和升高的溫度都不相同呢？這時根據(jù)比值定義法，由速度概念的認知遷移，學(xué)生會想到用熱量Q 與溫度變化量Δt 的比值，其實這就是“熱容”這個物理量的表達式。有的學(xué)生可能會想到，但是這個比值越大，意味著物體的吸熱能力越差，這不符合多數(shù)人的思維習(xí)慣，因此我們用，而不用兩種不同物質(zhì)在比較吸熱能力時，還要注意到質(zhì)量m 的影響，因此我們要用再除以質(zhì)量m，保證用單位質(zhì)量的去比較，此時就引出了“比熱容”的表達式

點評：借助比值定義法這一“腳手架”，以及熱容概念的過渡，可以突破比熱容概念教學(xué)的難點， 具有比較清晰的邏輯建構(gòu)， 也符合學(xué)生的認知規(guī)律。

三、結(jié)論

要上好一節(jié)實驗課，需要老師深度備課，研究教材，分析實驗安排的合理性，大膽改進教學(xué)設(shè)計和實驗裝置，以及分析學(xué)情。課堂教學(xué)過程中，注意學(xué)生的主體性，引導(dǎo)學(xué)生深度思考，多動手動腦，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)精神。對于教學(xué)中的難點，要善于構(gòu)建“腳手架”，遵循學(xué)生認知規(guī)律，幫助學(xué)生實現(xiàn)認知遷移，深化對于物理知識的理解與應(yīng)用。