《吸热和散热》课堂教学片段与点评

魏福伍

新课程理念下的教学模式需要教师探索，新教学设备的使用需要教师研究，尤其是数字化设备与学科教学的整合，让我们清楚地认识到新技术的使用不是摆花架子，它能丰富传统的实验教学内容，优化教学环节，解决教学难点。本文结合苏教版科学四年级上册《吸热和散热》一课的教学设计，谈谈如何更好地在科学课堂中应用新教学设备。

评析：龙江小学是南京市首批数字化实验示范学校。数字化气象站、基于物联网技术的城市小农夫种植园、微录播翻转课堂等数字化设备丰富了学生学习的手段，拓展了学生的学习空间，变革了传统的学习方式。数字化设备的运用还要走进课堂，本课就是围绕着“数字化实验设备在科学课堂中的运用”这一子课题的研究开展的。

教学片段一：立足学情，引出数字化设备

师：（出示装在试管里的水和油）如果用酒精灯给水和油这两种不同的液体同时加热，你们认为它们温度上升的速度会一样吗？

生：一样，因为是同时加热的，吸收的热量是一样的。

生：不一样，有一次妈妈烧菜把油倒锅里时，我感觉温度很高，比水烧开还要高，所以应该是油上升的速度比水快。

师：有不同的观点，谁也说服不了谁，怎么办？

生：用实验来证明，谁最有说服力。

师：你们会如何设计实验来验证自己的想法呢？

生：将温度计分别插入相同重量相同温度的水和油中，然后同时加热一段时间后看，哪个温度高，就说明谁温度上升得快。

师：看看你们各小组桌上的设备，这节课，我们将利用温度传感器来开展实验，记录数据，研究水和油两种液体谁吸热快谁吸热慢的问题。

评析：教师先让学生说实验设计，明晰了实验过程。在此基础上理解数字化实验装备的工作原理也就容易了许多。

科学课程必须建立在满足学生发展需要和已有经验的基础之上，通过这一设计，架起了传统实验向现代实验沟通的桥梁，提供他们能直接参与的科学探究活动。

教学片段二：重视演示，指导数字化设备的使用

师：实验时，实验员将软件打开，点击开始，如果油和水的温度不相同，按修正键后再点击停止，记录员将此时水和油的温度记在小组记录单上。

（各小组学生练习操作）

师：老师这里有一个实验记录表，你能看懂吗？（图略）

生：表格中上面的时间是记录数据的时间点，下面是各个时间点的温度。

师：也就是说油和水加热时，我们要分别记录不同时间点它们各自的温度。那你们知道“0分钟”是什么意思吗？

生1：“0分钟”是实验开始测量的时间，还要记录下实验开始时水和油的温度。

生2：前面一个三分钟，是加热三分钟后水和油的温度;后面一个三分钟，是移走酒精灯后，冷却三分钟后水和油的温度。

师：说得很好。下面请材料员将两盏酒精灯点燃，当老师宣布开始的时候，立刻同时将酒精灯放在装有水和油的试管下方，并请实验员点击开始键。

（ 各小组学生实际操作 ）

评析：不可否认的是，从现有数字化实验设备开发的情况来看，能在课堂上高频率使用的数字化设备还是少部分，而儿童所能认识和理解的内容往往局限于他们自己可以动手操作的具体事物。因此，教师应通过演示，指导学生学会使用设备，为学生的动手探究扫清障碍。

新课标强调用教材教，需要教师对教学内容进一步加工开发。科学课堂引入数字化设备后，实验要求也要作相应的调整。本课针对温度传感器所测量液体量的减少，教师就相应地将液体加热时间由教材中的六分钟缩短为三分钟，方便学生的实验操作和数据收集。

教学片段三：数据分析 凸显数字化设备的优势

（ 附：一组学生的实验数据统计 ）

师：从刚才我们同学收集的数据来看，你有什么发现？

生：加热3分钟后，水的温度上升了56.7℃，油的温度上升了110.7℃，所以相同条件下油的温度比水上升得快。

生：冷却3分钟后，水的温度下降了7.6℃，油的温度下降了14.6℃，所以相同条件下油的温度比水下降得快。

师：正如我们同学们分析这些数据后发现的一样，电脑上的曲线图也将这样的规律呈现了出来，你看得懂吗？

生：与水相比，加热时，油温度上升得快;冷却时，油温度下降得快。

师：不同物质的吸热散热性能不一样，吸热快的物质散热也快，吸热慢的物质散热也慢。

评析：科学课的教学方法要富有儿童情趣和符合儿童的认知规律。数字化实验设备为儿童提供了一种新的探究工具，学生借助该工具收集了各时间点的温度数据，而这些数据分析起来十分容易，便于儿童自主发现“同等条件下：加热时，油的温度比水上升得快，冷却时，油的温度比水下降得快”这一规律。

数字化实验设备还有另一个优势就是能自动生成图表。在该课中，电脑页面实时将水和油每一秒的温度值记录下来的同时，将它们的温度变化曲线图分别显示出来，便于学生比较。在学生分析数据发现规律的基础上，教师再引导学生关注曲线图，有利于进一步强化学生对油和水吸热散热性能的认识。

教学片段四：实验设计，运用数字化设备

师：不同物质的吸热散热性能不同，那同种物质颜色不同，它们的吸热散热性能怎样呢？

生1：同种物质颜色不同吸热散热性能是一样的，因为它们是同种物质。

生2：同种物质颜色不同吸热散热性能是不一样的，因为我发现平时我们穿黑色的衣服更容易吸热。

师：如果用这套温度传感器来做实验来说明，你会如何设计实验？

生：我会找来两杯一样的水，分别将它们染成白色和黑色，然后将温度传感器分别放在其中，同时放在阳光下。如果温度上升一样快，说明不同颜色的同种物质吸热散热性能是一样的;如果温度上升不一样快，说明不同颜色的同种物质吸热和散热性能是不一样的。

师：今天在课堂上我们用这个（出示），认识吗？

生1：是冬天的取暖器。

生2：也叫小太阳。

师：对，下面我们就用它，来模拟太阳发光发热，做不同颜色的同种物质吸热散热性能是否一样的实验。

……

师：通过实验，你有什么发现？

生：在小太阳下照5分钟后，黑色的水温度上升了15.39℃，白色的水温度上升了13.02℃，所以相同条件下，黑色的水温度比白色的水温度上升得快。

生：也就是说黑色的水吸热快。

师：通过前面所学的知识，我们知道吸热快的液体散热也快。据此推测，你认为10分钟后，哪一种颜色的水温度下降得快。

生：根据吸热快的液体散热也快的性质，我认为10分钟后，黑色的水温度下降得快。

师：为了节省时间，老师课前做了实验，这是当时的截图，根据图上的温度变化曲线图，看看你的推测是否正确。（图略）

评析：科学教学要强调学生的学习基础。通过前面的学习，学生对数字化设备的使用已经不再陌生，教师此时让学生利用温度传感器来设计实验，体现了教师对学生学习能力的尊重。也正是通过这个实验设计，在考查学生数字化设备使用的熟练程度的同时，激发了学生学习的创造力。

教师在课前的实验演示中发现，黑白两色的水在太阳光的照射下，黑色的水要比白色的水温度上升得快些，3分钟后效果就很明显了，但是要观察到黑色的水比白色的水温度下降得快需要等15分钟，18分钟后效果才能明显。

教师在课堂上调整了实验，只让学生观察黑色的水要比白色的水温度上升得快的实验，让学生推测哪种颜色的水温度下降得快。由于有了前面的学习基础，学生很容易得出一段时间后黑色的水比白色的水温度下降得更快这一结论。之后，教师又出示课前准备的黑白两色水温度下降的曲线图，验证学生的推测。教师通过创造性的教学设计，既合理地利用了数字化设备开展实验，又巩固了前面所学内容，这就在有限的时间内提高了教学效率。

总评：在本节课中，从水和油的吸热散热性能的研究，到黑色的水和白色的水吸热散热性能的研究，教师充分地利用了温度传感器这一数字化设备。从一开始的指导学生学习，到自己设计实验自主使用数字化设备，课堂教学的层次清晰，学生始终处于探究之中。从经历完整的探究过程，到将自己的推测和使用数字化设备取得的结果进行比对，通过数据分析，凸显了数字化设备的优势。

虽说数字化教学设备引入科学课堂，为学生的科学学习提供了新的探究途径，呈现了直观精确的结果，丰富了学生的探究体验，但也存在一些问题。

1.使用范围狭窄

从目前看，小学阶段开发的主要有温度、电流、电压、pH、二氧化碳含量、心电图的数据测量和显微镜等数字化设备，可供使用的实验占各年级所开展的实验比例太低，不利于数字化设备的高效使用。教师可结合科技兴趣小组，通过专题性的学习，发挥数字化设备的使用效益。

2.设备的稳定性不够

传统的实验，教师在课前演示一遍就可以做到心中有数，但数字化设备由于其内在品质的不确定性，教师必须将每套设备都调试一遍，一定程度上增大了教师的工作量。

3.对数字化设备的操作要求高

由于数字化设备自身的敏感性，很多平常实验可以不加考虑的因素，在数字化设备中都会影响实验结果。这就需要教师在实验过程中，加强对实验步骤的指导，这对学生严谨的科学素养的形成大有裨益。

4.正确对待数字化设备

“数字化”“大数据”正在走进我们的生活。学生们可以适当地学习、尝试着使用，但也不可太依赖。传统实验在培养学生的动手、观察、记录、统计分析等方面的能力，是数字化设备不可替代的。