以意言物

刘霞

摘要：让学生正确理解每一物理量的本质意义是物理教学的基本要求，教师在教学设计过程中，要紧扣物理量的物理意义.以意言物的教学设计，可以让学生在认知上是顺应自然的，在逻辑上是合理清晰的接受新知识，学生对于物理量的学习是知其然、知其所以然的过程，有助于培养学生的学科思维.

关键字：以意言物 物质意义 物理量 比热容 设计方法

由于比热容描述的物质性质抽象，能够正确理解比热容这一物理量的物理意义的学生并不多，因此这也一直是初中物理教学的教学难点.苏科版教材在《比热容》一节的教学编排上容易让学生对比热容的物理意义产生误解，逻辑上稍有不相匹配处，若按照以意言物的编排流程，学生在理解比热容的物理性质时会更加流畅.本文以《比热容》教学设计为例，浅谈以意言物的教学设计过程.

一、教材设计解析

苏科版教材《比热容》在导出比热容的概念时编排如下：活动12.5 探究不同物质吸热升温的现象，通过夏天海水和沙子的温度不同这一现象提出问题，同样都是在太阳光照射下，为什么海水和沙子的温度不一样呢？并提出猜想和假设，可能是沙子和水吸收相同热量时升高的温度不相同，沙子吸热升温比水快的缘故.然后通过实验来探究是否是沙子升温更快，在实验分析与结论环节，画出沙子和水温度随时间变化的图像.通过分析图像过渡得到不同物质在质量相同、升高相同的温度时，吸收的热量不相等这一结论.接着指出物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比叫作比热容.比热容在数值上等于单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量，它是物质的一种物理属性.通过这种路径建立的比热容的概念，以下3个方面值得讨论：

1.提出问题的情景和学生的经历配合度不高.绝大部分学生没有在海边游玩过，无法体验海水和沙子的温度不一样.

2.实验探究和比热容物理意义不匹配，教材中不论是实验标题、猜想假设、试验过程、记录的实验数据，研究的对象都是得出不同物质在吸热过程中温度升高的快慢不同，而比热容并不是描述物质吸热升温的快和慢.根据教材的解释，比热容数值上等于单位质量的某种物质升高1℃所吸收的热量，是吸收热量的多和少这一性质，而非温度升高的快和慢，虽然教材在实验结束后通过分析图像生硬地得出不同物质在质量相同、升高相同的温度时，吸收的热量不相等这一结論，但是在这之前探究的都是不同物质升温的快慢不同，这样的编排会让学生产生云里雾里的感受，不知道学习的重点在哪里.

3.加热时间这一物理量的作用处理不当，教材中加热时间用来比较物质升温的快慢，而根据比热容的意义出发，加热时间应当是来体现物质吸收热量的多和少.

物质在吸热过程中，吸收热量的多和少和哪些因素有关，根据学生的认知，很容易得出与质量、升高的温度有关，但是当这两物理量都相同时，物质吸收的热量就相同了吗？根据教师提供的物理情境，学生很容易就知道生活中存在即使质量和升高的温度都相同，不同的物质吸收的热量一般也不同的物理现象，而比热容所指的就是描述不同物质热学的这一性质，根据教材中给出的比热容数值的意义，比热容数值上等于单位质量的某种物质升高1℃所吸收的热量，两者相结合，从比热容的物理意义出发，设计以意言物的教学流程，帮助学生正确理解物理概念.

二、 以意言物的教学设计

巧设导入活动，铺垫物理意义

师：同学们桌上有一根铜棒和一根木棒，现在请同学们将它们同时放入装有热水的烧杯中.

生：操作过程.

师：你们觉得过一段时间后，谁会更烫？

生：铜棒/木棒……

师：到底怎样呢？请同学们自己鉴定.

生：铜棒更烫手.

师：说明在相同条件下，铜棒的温度上升的更高，那么有什么方法让木棒上升到与铜棒相同的温度吗？

生：让木棒晚些拿出来，吸收更多的热量.

师：升高相同的温度，谁需要吸收更多的热量呢？

生：木棒吸收的热量更多一些 .

师：生活中这种类似的经验你还碰到过吗？有的话请和大家分享一下

生：沙子和海水，在白天同一时间段，海水要凉快一些，沙子更烫脚一些.

设计目的：其一，绝大部分学生并不具备在海边切身感受过在阳光下海水与沙子温度不同的经验，通过活动让学生增加这类物理现象的体验，让学生对于“比热容”物理意义有一个铺垫，初步让学生感受到这节新课学习的知识对应哪一类的物理现象.其二，由学生课堂的小体验过渡到书本的设置例子，让学生对物理现象有一个过渡的接受环节，为下面的探究环节做好准备.

师：这节课我们就通过实验来探究物质吸收热量的多少与物质种类的关系，既然和多个因素有关，那么本实验需要控制哪些因素要相同？

生：需上升的温度相同、不同物质的物体质量要相等.

师：吸收热量的多少我们测量不出来，根据刚刚的体验，你有没有什么方法来判断谁吸收的热量更多一些呢？

生：加热的时间更长，意味着吸收的热量更多.

师：板书：相同的加热装置，吸收热量 Q的多少通过加热时间t 来体现（转换法）.

设计目的：教材设计的实验探究目的是：不同物质吸热升温的快慢，这和比热容的物理意义不统一，不利于学生对物理知识的理解;本试验设计的实验目的，就是探究在物体质量相同、温度上升相同时，哪种物质吸收热量的多，哪种物质吸收热量少，这和比热容的物理意义相匹配，学生理解起来更加顺畅.

师：下面我们就通过小组试验一起来探究吧.

试验装置：和课本的实验装置一样（沙子、水），实验步骤第二步修改成：温度每上升15℃记录对应的加热时间.表格修改如下：

师：实验数据表明：在质量相等、上升相同的温度时，沙子和水加热的时间不相同.加热时间不同说明了什么？

生：吸收的热量不相同.

师：如果我们换用其他的不同物质进行试验，得到的结果是类似的，那么导致这一现象的原因是因为什么不同产生的？

生：物质的种类.

师：非常好，的确，物质的种类不同，它们的热学性质不同.比如，刚刚的水质量为1kg，每升高1℃需要吸收的热量为4.2×103J的热量;沙子质量为1kg，每升高1℃需要吸收的热量为0.92×103J的热量，那么谁需要吸收的热量更多？

生：水.

师：吸收的热量多，则意味着它的吸热本领是强还是弱？

生：吸热本领强.

师：物理学中就把描述物质的这一热学性质（物质的吸热本领）的物理量叫做比热容.

师：物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比的比值定义为比热容的大小.比热容数值上等于单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量.

设计目的：从比热容的物理意义来设计教学流程，学生对比热容物理量的理解就会水到渠成.

总之，物理学是一门揭示物理现象形成的本质原理的学科，知其然、知其所以然是物理学的真实写照.学生正确理解每个物理量的物理意义，是学习好物理的基本保障.那么在教学设计上，以意言物，从物理量的物理意义出发，设计与物理量描述的物理意义相匹配的的教学过程，可以减少学生在掌握知识的过程中形成的理解偏差，更好地帮助学生掌握物理量的实质内涵，培养学生的学科素养.