依据学生发展区合理设计课堂实验——《物质的比热》第一课时的教学案例

◎沈星华

依据学生发展区合理设计课堂实验
——《物质的比热》第一课时的教学案例

◎沈星华

实验是科学教学的基础；是科学教学的内容；是科学教学的重要方法手段；实验探究的重要手段就是实验教学。如何做好实验？如何教好实验？如何运用实验实现科学概念、原理、规律的教学？需要我们教师找准学生生长点，精确设计课堂实验。

学生；生长点；设计；课堂实验

《物质的比热》的第一课时，笔者在市优质课中给大家上过，今年在省学科带头人培训班送教中又有幸聆听了浙派名师张银惠教师来展示这一课时。本节内容老教材安排在八年级下册，为了分散难点并使知识更具系统性移至七年级上《物质的特性》第一节。物质的比热虽说是属于物质的特性之一，但它不像物质的颜色、气味、熔点、沸点那么显而易见，对于七年级的学生来说这是个抽象的概念，学生理解起来有一定的难度，是七年级上册的重点和难点。回想自己及身边教师对这节课的处理，发现我们大多数教师在处理这节课时存在诸多问题，再与张银惠教师的课堂展示相比较，相去甚远。她对这堂课的成功处理，对我们来说是一个很好的借鉴。对于这一课时，笔者再次进行了创新尝试。

一、课例描述：张老师是这样处理这节内容中的实验的

在这节课中，张老师完成了影响热传递过程中传递的热量多少与物质的质量有关，与温度变化的大小有关的内容。具体设置三个任务完成：任务一：完成活动教材139页中物体的吸热和放热实验。从实验中得出热量会从高温物体传到低温物体，这个过程叫热传递，传递的是热量。任务二：分析任务一中的实验，比较不同时段传递的热量得出热传递的多少与温度变化大小有关的结论。任务三：设计实验探究热量与质量的关系。最后总结热传递量的多少与物体温度的变化量和质量有关。并为下节课埋下热传递的多少还和其它量有关的铺垫。这也是大部分教师的教学流程。对于教材中安排的学生活动物质的吸热和放热，教师们在上课时都按照教材步骤完成此实验，一节课有了这个实验的支撑，教师们都很放心，觉得学生动手过了，体验过了，本节课的内容掌握也应该不成问题了。事实是这样吗？

二、观点碰撞：教师是这样理解这节内容中的实验的

在课后的小组讨论中，教师对这节课进行了细致深入的品评：

我：用一节课的时间去学习学生熟知的两种情况有必要吗？因为物体升温要吸收热量，温度升得越高吸收的热量越多，升高相同的温度，物体质量越大，吸收的热量越多。反之，降低温度放出热量亦然。对于学生来说是一个普遍的生活常识，是否有必要用一节课时间去验证，甚至去探究这个问题。

一石激起千层浪。

王：学生已有的生活经验未必就是科学事实，我们要用科学实验去验证它，体现我们科学的严谨性。而且生活中学生是不会用温度计去测量两杯水的温度变化的，他们的生活经验还不细致。

我：我们这一节对热量的研究是定性的，生活经验千百次告诉学生物体升温吸热，吸热大小与物体的温度升高多少和质量有关。我们不是要利用学生的生活经验为科学教学服务吗？建构主义理论不是说，学生的学习是建立在学生原有的认知基础上并纳入学生原有的体系中的吗？

李：我们这个实验设计还练习到了温度计的使用，训练了科学探究的各个环节，比如说怎样提出问题，怎样设计方案，怎样分析数据等。

我：温度计的使用练习是第一章的内容，这一章的重点在物质的特性，我们这节重点是物质的比热，如果说为了练习温度计的使用而安排这个实验是不是重点偏离了。我们是不是把下面影响热传量大小的因素——物质的比热提上来，好好地、细细地探究更合理些呢？因为这才是这节的重点和难点。

章：根据教参这节要两个课时，作业本的设计也是到这里，比热放下面一节课。如果照你这样的话就只要一课时了。

我：我们可以把运用部分加大，然后把热传递中传递热量的多少与温度变化和质量大小的关系这部分加以充实加深。

王：你这样就是地道的应试教育了，把学生该有的活动都去掉改成练习，学生动手的体验是无可取代的。七年级的学生有好奇心，有探索的欲望，有动手的兴趣，我们要充分利用学生的这些特点，用实验来吸引学生，来帮助学生理解科学知识。

三、实践解惑：在实践中摸索挖掘课堂实验的作用

笔者困惑了，只要动手活动了就能体现素质教育吗？科学的本质是探究，那也得探究有意义的问题，明明知道的还探，谁还有兴趣。学生无非也就是配合教师罢了，形成一种课堂的表面繁荣。这不曲解了探究？做练习就是应试吗？这要看笔者做的是怎样的练习，如果练习是重复机械的练习，死记硬背的练习当然不可取。如果练习用深度思维进行数据的分析、知识的应用，不也是在培养重要的素质？

实践是检验真理的唯一标准，笔者对自己的两个班级进行了对比教学实验。

703班按照教材中安排进行物体的吸热和放热实验，对两杯水进行加热并测量出温度变化。分析两个烧杯中水温变化的原因，发生了热传递。

704班省略此活动，改成设置问题情境：早晨，小明起床了，来不及做饭，就想泡方便面吃。可是一拿暖瓶，发现里面没有热水了，于是准备用电热壶烧水。学生思考讨论以下四个问题：1.小明该如何才能尽快地把水烧开？2.温度不同的两个物体之间会发生热传递，热会如何传递？3.热传递会一直继续，还是有停止的时候？4.热传递传的“热”和这个物体很“热”两个热的意义一样吗？与预设的相同，对于问题1学生答出了一方面：减少水的量，只要够泡方便面就行了。因为升高相同的温度，水的量越少所需的热越少。另一方面：取用饮水机中的温水，因为等量的水，升高的温度越少所需吸收的热量越少。学生不仅知道物体吸收热量的多少与物体的质量有关，与物体升高的温度有关，而且还能自如地运用。对于问题2学生知道热会从高温物体传向低温物体。对于3、4两个问题学生迷糊了。

笔者顿悟了，书上安排物体吸热和放热实验的目的应该就是在这里。对于学生来说难就难在热传递尤其是热量的理解。原来本节的要解决的核心问题是热传递和热量这两个概念。我们之前都主观臆断了。

物体的吸热和放热实验要做，但不是我们之前的那种做法。我们之前很多是畏于教材的权威，对科学课程以实验为基础的认识觉得这个实验要做，为做实验而做实验。在教学的过程中按照教材上的布置花了六分钟测出大小烧杯中的水温变化，接着浅层次地分析因为它们发生了热传递，所以温度变化了。这个实验就此结束。如果这样，真的没必要做，反而浪费了宝贵的课堂时间。

后来，笔者与同组的科学教师借班对《物质的比热》这节课的实施第三套教学方案。将课本中物体的吸热和放热实验做了一些修改。如下：阅读课本4-32实验图例。并完成该试验。在实验的等待时间里小声讨论下列问题，并尝试填写表格。1.大烧杯和小烧杯中水的温度怎样变化？2.引起两个烧杯中水温变化的原因是什么？3.两杯水之间的热传递有方向吗？是怎样的？4.实验结束时，两杯水的温度情况如何？5.推理一下，热传递什么时候停止？实验活动结束后展示我们的实验结果。

得出结论0分钟3分钟6分钟使用记录描述现象分析原因小烧杯中的水温(摄氏度)大烧杯中的水温(摄氏度)

这样，学生不仅完成实验，关注实验现象并且还能透过实验现象分析背后的原因。教师把学生的关注点引导到温度变化内在的原因，为热传递和热量的教学做好铺垫。通过实验学生深刻感受到高温物体放出热，温度降低；低温物体吸收了热，温度升高，这个过程就叫热传递。物体吸收或者放出的热的多少叫热量，热量是一个过程量。和我们平时说的这杯水很热不同，水很“热”是温度高的意思。此时回想起张老师的这节课也设计了以上教学环节，当时觉得好繁琐，现在却能会心一笑。只有自己经历过了才能体味其中的用心良苦，好课还要有耐心和慧心去感悟，而听课教师最终所能产生的这种共鸣将会深入内心，成为自己教学提升的基石。

学生还有一个疑问，放出多少热量是不是就会降低多少温度？小烧杯中热水放出的热主要是给大烧杯冷水吸收的，但我们分析实验数据发现，小烧杯中水温下降的度数并不等于大烧杯中水温上升的度数，而且差距较大。可见，放出热量的数值和降低温度的数值并不相等。温度是表示物体冷热程度的物理量，热量是热传递过程量。课堂进行到这里，两杯水以达到相同温度，引发学生思考此时它们之间还有热传递吗？充分挖掘实验价值，充分运用数据。

接着，运用第二节课中如何让教师尽快喝到水的情景推而广之，得出物体吸收热量的多少还与物体的质量有关的结论，为下一课时设置铺垫。

四、反思心得：课堂实验需找准学生生长点精确设计

虽然最终还是像“一度”备课一样设计了《物质的吸热和放热》实验，但“三度备课中的实验目标不同，侧重点不同。地球的微微一侧，地球上出现了四季和五带。而课堂上的这微微的一侧，就像地球那一侧一样神奇，引发了课堂教学中质的变化。找到学生真正需求，以此确定一节课的核心问题，才能让我们的教学更有意义。实验后的思考有时比实验本身更重要。一个课堂实验，做或不做？为什么做？怎么做？是我们每个科学教师永恒的课题。

(作者单位：浙江省庆元县蔚文中学323800)

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