《传热比赛》课堂实录与评析

董婷 敦文术

摘要本课是在学生认识了“什么是热，热在冷水和热水中是怎样传递的”之后，进一步探究热传导的规律，引领学生对热在物体中是如何传递的问题进行有根据的猜想，尝试作出合理的假设；再通过设计实验、实验观察等探究活动，让学生认识到热可以从高温物体传向低温物体，在同一物体上也可以从高温部分传向低温部分。同时激发学生利用热传导知识设计产品，解决生活中的问题，感悟到人类社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会的发展。

关键词 热传导现象 实验探究能力 思维能力

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.020

Class Record and Analysis of“Heat Transfer Competition”

DONG Ting[1]DUN Wenshu[2]

（[1] Hebei Shijiazhuang Chang’an District Manor Primary School， Shijiazhuang， Hebei 050041；[2] Shijiazhuang Institute of Educational Sciences， Shijiazhuang， Hebei 050000）

Abstract： This course is to further explore the law of heat conduction after students understand "what is heat and how heat is transferred in cold water and hot water"， lead students to make reasonable conjectures about how heat is transferred in objects， and try to make reasonable assumptions； Then through the design of ex？ periments， experimental observation and other inquiry activities， let the students realize that heat can be trans？ ferred from the high temperature object to the low temperature object， and on the same object， it can also be transferred from the high temperature part to the low temperature part. At the same time， students are inspired to use heat conduction knowledge to design products， solve problems in life， and realize that the needs of hu？ man society are the driving force of the development of science and technology， and the development and appli？ cation of technology affect the development of society.

Keywords： heat conduction phenomenon； experimental inquiry ability； thinking ability

教材分析

本课是在学生认识了“什么是热，热在冷水和热水中是怎样传递的”之后，进一步探究热传导的规律。虽然热传导现象在生活中非常普遍，但是热在同一物体间和不同物体间传递的过程并不能清晰地显现出来。因此本课引领学生对热在物体中是如何传递的问题进行有根据的猜想，尝试作出合理的假设；再通过设计实验、实验观察等探究活动，让学生认识到热可以从高温物体传向低温物体，在同一物体上也可以从高温部分传向低温部分。同时激发学生利用热传导知识设计产品，解决生活中的问题，感悟到人类社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会的发展。

学情分析

五年级学生对热传导现象以及人们利用热传导原理生产出的科技产品并不陌生，但他们缺乏对热传导现象及科技产品进行有目的的观察和研究，不清楚热传导的规律。中年级时，学生已经认识了物体的冷和热，学会了使用温度计观测物体的温度，这些都为学生进一步研究热传导规律奠定了一定的知识基础和活动经验。

创设情境，提出问题

师：今天我要给同学们表演一个魔术——会变色的杯子。我会往两个红色杯子中分别倒入半杯水。同学们要注意看倒入的水和杯子，看谁能发现魔术的奥秘點在哪里。

（一名学生和教师共同完成魔术，其他学生观察、思考。）

生：我看见倒入水后，一个杯子从底部向上颜色由红色变成白色，而另外一个杯子没变色。

生：一个杯子里应该倒入的是热水，另一个杯子里倒入的是冷水。

师：其实杯子的外壁上都涂了一层温变油墨，当温度达到40℃时杯子就会变色，说明热量已经从热水逐渐传递到杯子上。

评析：为了激发学生的探究兴趣，教师利用感温变色杯以魔术的形式创设情境，倒入水后其中一个杯子会从底部逐渐变色。当学生看到的现象与生活经验并不相符的时候，就产生了认知冲突，从而思考为什么杯子会变色，形成探究问题，为进一步探究打下基础。

根据现象，作出假设

师：（课件出示杯子变色不同瞬间示意图。）我们看见杯子是从底部向上逐渐变色的。请你们猜一猜热传递的顺序可能是怎样的，说出理由。

生：热可能从杯子底部传到杯子上部。因为杯子变色的顺序是由杯底到上部。

生：热可能从热水传到杯子上，因为只有倒入热水的杯子能变色。

生：我认为热可能先从热水传到杯子上，再沿着杯壁向上传。因为下半截杯壁与热水接触变色很快；上半截杯壁没有与热水接触也能缓慢变色。

师：同学们的猜测是否正确呢？我们需要做实验来验证。

评析：教师出示魔术过程图片，帮助学生回忆杯子变色过程。通过对比观察学生会意识到物体热量的传递可能具有方向性，这样学生的假设是有依据的。同时为接下来明确实验目的，依据实验条件选取实验材料设计实验指明了方向。

选择材料，制订计划

1.利用原型，明确条件

师：生活中经常需要加热，例如用锅炒菜。如果我们要设计一个实验去观察热在物体中是怎样传递的，需要考虑哪些条件呢？

生：需要像锅一样的传热物体。

生：需要能发热的物体，在这里用的是燃气灶。

生：需要能感应热的物体，比如菜。

师：这样看来需要三个条件——热源、传热物体和传热现象。

2.根据条件，筛选材料

师：要满足这些条件可以选择哪些材料呢？热源有哪些？

生：酒精灯、蜡烛、天然气灶、太阳……

师：大家想一想这些热源都能在实验室里使用吗？比如燃气灶就不合适。在同学们列举的热源中哪一个最适合在实验室里使用呢？

生：酒精灯，因为它既安全又方便。

师：酒精灯不仅使用安全，而且加热速度快。我们从众多生活中的热源筛选出了最适合在实验室里使用的热源。请你们找一找既导热快又能够在实验室使用的传热物体有哪些。

生：铁盘子、易拉罐……

师：同学们都认为不同的金属物品可以做传热物体。老师准备了升温较快的铝棒。适合在实验室里使用，温度升高后会产生变化的传热现象物体有哪些？

生：冰块、猪油、蜡……

师：老师带来了使用方便、实验效果明显的几种材料作为传热现象物体。这是火柴，它是一种轻小物体。这是凡士林，它是一种膏状物，加热后会熔化，我们经常在实验中用它粘连一些物品。这是蜡环，加热后会熔化。这是温变橡皮泥，加热后颜色会发生变化。这是温度传感器，它可以和平板电脑相连，测量物体的温度，用数字呈现出温度的变化。

3.根据材料，设计模型

师：今天我们就使用这些实验材料，设计实验，研究热在铝棒中是如何传递的。谁先说说自己的想法？

生：我觉得先用铁架台固定铝棒，然后在铝棒上放上温变橡皮泥，最后在铝棒一端点燃酒精灯，观察温变橡皮泥是怎样变色的。

师：根据同学们的意见设计实验的方法分成以下几步：选择材料、组合材料、画设计图。（课件演示实验设计的过程，组织学生设计实验。）请说一说你们是怎样设计的，可能会出现什么实验现象。

生：我们组想把铝棒固定在支架上，分别套上三个蜡环，用酒精灯加热铝棒，蜡环可能会依次掉落。

生：我们想先把支架和铝棒组装起来，在铝棒上插上三个温度传感器，用酒精灯加热铝棒的一端，三个温度传感器升温的速度可能不一样。

评析：教师引导学生通过分析生活中的原型，明确设计实验所须满足的条件。学生根据条件选择不同的实验材料，但是这些材料并不能都满足在实验室使用方便、效果明显的要求。先从中筛选出适合在实验室使用的材料，这个过程为学生设计实验与学生实际操作实验之间找到了平衡点，从而使设计实验的环节更加扎实有效。

明确方法，搜集证据

师：我发现有的同学想通过观察现象进行研究，还有的同学想通过测量温度的变化进行研究，老师这里还有一种实验方案，既可以观察现象，又可以测量温度，利用数字化的形式呈现热量的传递过程（如图1～3）。

请同学们注意观察实验共分哪两步，有哪些需要注意的地方。

（播放实验方法视频：注意安全操作；实验中要组长负责，分工合作；认真观察、安静操作，及时记录；实验后整理实验物品，交流填写实验结论；特别强调一下，使用酒精灯时要用火柴点燃，熄灭时要用灯帽盖灭。之后，教师组织学生阅读实验报告单、了解实验方法，并指导学生进行分组实验。）

评析：由于学生在实验过程中对实验模型的组装是否精准、实验顺序是否正确直接影响对实验现象的观察，因此教师有必要通过视频指导，课件呈现关键点、示意图的形式指导学生掌握实验方法。在实验中，教师指导学生及时记录铝棒上A、B、C三个位置的温度变化和实验现象的呈现顺序，可以同时搜集定性实验和定量实验证据。

分析现象，建构知识

1.组织学生汇报实验现象

师：同學们观察到哪些现象？

生：我们组做的是蜡环实验，发现A、B、C三点的初始温度很接近，分别是29.2℃、29.3℃、29.2℃。结束时A点的温度最高，达到130℃；其次是B点，温度是91.7℃；C点的温度最低，是65℃。蜡环掉落的顺序为A点、B点、C点。

生：我们组做的是温变橡皮泥实验，A点第一个变色，B点第二个变色，C点第三个变色。

生：我们做的是火柴实验，火柴掉落的顺序是A点、B点、C点。

2.形成结论

师：通过实验现象说明什么？

生：在铝棒上离酒精灯近的先出现现象，离酒精灯远的后出现现象，说明热可以从温度高的地方传向温度低的地方。

生：热量是从酒精灯传向铝棒。

师：在不同物体间热能从高温物体传向低温物体。在同一物体中，热从温度高的部分传向温度低的部分。

（出示杯子变色的图片。）现在请大家运用上述结论解释为什么只倒入了半杯水，杯子的上部也会变色。

生：杯子底部接触到热水后，热先从热水向杯子底部传递。杯子上部温度低，热又从杯子底部向上传递。即使只倒了半杯水，杯子上部也会变色。

评析：学生交流汇报实验中测量的温度数据以及各种定性实验现象，分析实验结果产生的原因，提升了搜集整理信息，分析与归纳的能力。教师有意识地让学生利用实验结论深入分析上课伊始时魔术情境产生的原因，使学生能够运用知识解除疑惑。

运用知识，拓展延伸

1.提问解释现象

师：（出示相关图片。）请同学们想一想：为什么拿起盛热水的杯子要握杯柄？为什么煎鸡蛋的时候要翻面？

生：刚倒入热水的时候热量还没有传到杯柄，因此手握杯柄不会被烫到。

生：如果不翻面的话，鸡蛋下面温度很高就会煳掉，而上面由于温度较低，鸡蛋还不熟。

2.设计产品

师：小明爸爸昨天被烫到了，请你设计一个能够提前预警防止烫伤的锅把，让他可以不用手摸就知道锅把温度的高低。

生：我们小组想在锅把上装上温变橡皮泥，如果温变橡皮泥变色了就说明锅把的温度很高。

生：我们受变色杯子的启发，想在锅把上涂上一层温变油漆，当油漆颜色变了就说明温度升高了。

师：今天同学们能够运用所学知识设计产品。老师希望课外你们将自己的设计变成产品，比一比谁的锅把预警最及时。

评析：拓展运用环节分为三个层次：首先运用结论解释杯子逐渐变色的原因；其次观察图片解释生活中的热传递现象，引领学生认识热传导在生活中的应用；最后运用热传递知识设计产品，体现了科学技术与社会发展的联系。为下节课研究不同物体传热的快慢作好了铺垫。

总评

《传热比赛》这一课的主要教学目标是能通过实验分析归纳出热在不同物体间以及在同一物体上的传递规律。教师首先利用魔术唤起学生的已有生活经验，形成认知冲突，引导学生分析推测热在物体中是如何传递的，进而明确实验条件设计实验模型，亲身实验观察得出结论。通过这一学习过程培养了学生的实验探究能力以及从不同视角建构事实性知识的能力。

1.注重实验的创新性

为了体现学生必须在做中学的教学思想，教师在传统实验的基础上丰富了传热现象材料的种类。从传统的凡士林沾火柴、豆子，增加了温变橡皮泥和蜡环，并且将信息技术数字化设备应用到教具里面。学生通过操作模型，不仅能够观察到现象，而且可以利用連接平板电脑的温度传感器测量出铝棒上对应点温度的变化，在平板电脑显示屏上呈现出温度变化的数值。创新教具的使用让实验结论的形成更加科学严谨。

在设计的创新方面，教师在拓展应用环节引导学生利用本节课的知识设计防烫伤预警锅把，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。

2.注重思维能力的培养

本课在几个环节中都体现了“分析—归纳”的过程。首先，设计实验环节中学生从生活经验出发，以锅为例分析比较进而明确三个实验条件为热源、传热物体、传热现象。其次，通过讨论活动交流生活中的材料有哪些，这是一个思维发散的过程，用替换的方法让学生经过分析比较后筛选出最适合在实验室里使用的材料来替代生活中的材料。这又对学生思维进行了集中训练，使他们经历了“分析—比较—归纳”的过程。

最后教师指导学生依据实验目的，明确设计流程，构建实验模型。学生设计实验时也经历了“分析—比较—归纳”的过程，他们能够根据条件选择需要的实验材料，组合构思实验模型并画出设计图。体现了从生活材料到实验材料、从生活模型到实验模型的层次性。

教师引导学生交流实验现象，从三个不同实验中分析比较不同实验现象的相似之处，从而归纳形成热传导规律，也体现了对学生思维能力的训练。