用物理之眼品茶悟道

李丹 王俪运 汤金波

摘 要：“制茶”物理跨学科实践，以当地浓厚的茶文化为实践背景，通过多个驱动性任务，以观察、实验、设计、制作、分析等方式设计实践活动，将种茶、制茶、茶艺等工艺流程与物理知识结合，让学生用物理之眼品茶悟道，形成融会贯通的知识体系，提高综合运用知识的能力和创造力。

关键词：初中物理；跨学科实践；“制茶”

*“跨学科实践”案例系列之二。

《义务教育物理课程标准（2022年版）》的一大突破在于明确提出了“跨学科实践”，并给出了“结合当地特点，围绕现实生活和社会发展的热点问题，从多学科角度观察、思考和分析问题，挖掘、选取有教育意义的素材，将其改造成跨学科实践的问题或任务”［1］的教学策略建议。云南省安宁市禄脿学校所在的禄脿镇，有着深厚的茶文化渊源和良好的茶文化环境。据此，我们确立了“制茶”跨学科实践课题并进行了实践。“制茶”跨学科实践活动安排在九年级下学期进行。此时，学生已经掌握了基本的物理知识和思维，也具备开展跨学科实践的心向和较为充分的其他学科知识储备；并且，当地的普洱茶也正值采摘季。本次活动的主要教学过程如下：

一、 “重走”茶马古道

师 （播放禄脿镇宣传片）禄脿镇曾是滇中、滇西和中原之间古驿道的重要“连接点”，是茶马古道的见证者。

生 我知道视频中这条古道，就在我家附近！

师 有一条200多年的西南道——“南方丝绸之路”经川、滇到达印度。在汉代时，它是由贯通四川和云南的灵关道、五尺台、黔中吉道、博南道连接而成的，全长约3000千米，也就是以今天的四川成都为起点，经云南腾冲，至缅甸，最后到达印度。假如商队正常走完一个单趟需要10个月（一个月按30天计算），求商队的平均速度，合多少m/s？

生 路程s=3×103km，时间t=10×30×24h=7200h，利用速度公式v=st，求出商队平均速度约为0.42km/h；换算一下，0.42km/h≈0.12m/s。

师 “悠悠古道马蹄忙，黑茶源远久飘香。”思考诗句中的物理知识。

生 “悠悠古道马蹄忙”表明固体可以传声；“黑茶源远久飘香”中闻到的茶香源于茶分子，說明分子在做永不停息的无规则运动。

通过学生身边真实的场景引入话题，联系学生的生活实际，既能引发学生的共鸣，使其对家乡产生自豪感；又能将学生的注意力引入课堂，激发其学习兴趣。接着，教师以“茶马古道”为衔接点设计综合题，带领学生回顾速度、扩散相关的知识。学生能从有趣的茶文化知识引入中，察觉到他们即将迎来一节逐新趣异的物理课，并对接下来的课程内容产生期待。

二、 对比“采青”方法

师 刚采下来的新芽或新叶被称为“茶青”。需要保持原有鲜叶的完整性，尽量避免折断、破伤、散叶等不利于保持茶叶品质的现象发生。采摘茶青有两种方式：（出示图1）提采法，食指抵住茶叶，大拇指轻捏茶叶，往上提拉；（出示图2）掐采法，食指抵住茶叶，大拇指指甲掐断茶叶。仔细观察，两种采摘方法采出来的茶叶有什么不同？

（教师提供分别用两种“采青”方法采摘得到的茶叶，学生观察。）

生 提采法采摘的茶青嫩颈的折断面光滑、无红变（茶叶红梗、红叶现象），掐采法采摘的茶青嫩颈的折断面粗糙、有红变。

师 提采法和掐采法哪种采青方法好？可以从我们学过的压强知识来考虑。

生 提采法受力面积大，压强小，不会损伤茶叶；掐采法受力面积小，压强大，容易在茶叶上留下掐痕，以致损伤茶叶，最终影响茶叶品质。

采摘茶叶是学生感兴趣的实际生产过程。教师设置相应教学活动，激发学生的探索欲，使学生在采摘茶叶的情境中开展体验式学习，理解知识形成和探索的全过程。

三、 制定“晒青”方案

师 林清玄在一篇散文中提到晒谷子的场景，提出阳光能够赋予食物一种特殊的味道，经过阳光直晒的谷子，要比不晾晒的谷子香味更加浓郁，说明中华民族自古以来便有运用“太阳能”的智慧。而茶叶采摘之后也需要晾晒，即晒青。晒青和晒衣服类似。请同学们完成以下任务：（1） 设计晒青方案，并阐述理论依据；（2） 说明为什么要用阳光晒，有何科学依据？

生 晒青和晒衣服一样，都要晒出叶片（衣物）中的水分。因此，为了取得好的晒青效果，晒青方案需要尽量满足加快蒸发的三种途径：场地满足有阳光且通风；晾晒方式为薄摊薄晒，尽可能使每一片茶叶都能得到阳光的照晒，降低含水量。

生 太阳光中的紫外线具有抑菌、杀菌的作用，可以防止茶叶霉变，因此经过晒青的茶叶品质更胜一筹。

师 除了晒衣服、晒青和晒谷子，日常生活中，还有哪些和“晒”相关的生产实践活动？晒太阳是改变内能的哪种方式？

生 还有晒果干、晒腌菜、晒鱼干……改变内能的方式有热传递和做功两种，晒太阳属于热传递。

迁移学习就是建立源域（已有的知识）到目标域（要学习的知识）的映射关系。利用晒谷子、晒衣服案例引导学生回忆已有知识，并迁移至晒青问题的解决中。教师通过讲解晒青原理，解析如何将物理和生物学知识运用到日常生产实践活动中，既凸显了小知识大用途，又让学生理解格物致知、学以致用的重要性。

四、 体验“杀青”手法

师 普洱茶晒青后，还需要“杀青”。主要目的是通过高温破坏和钝化鲜叶中的氧化酶活性，抑制鲜叶中的茶多酚等的酶促氧化，蒸发鲜叶部分水分，使茶叶变软，便于揉捻成形，同时散去青臭味，促进良好香气的形成。请同学们分为十一个小组，按照导学案完成各组的杀青手法学习任务，即“抓、抖、搭、拓、抹、捺、推、扣、甩、磨、压”，完成后分享感悟。

（学生分组学习杀青手法。）

生 我发现，这些手法就是我们物理课上学习的“相互作用”。太神奇了，物理就在我们的生活中！

生 在杀青过程中，我们可以看到鲜叶上方的“白气”。这是我们物理课堂中所讲的液化现象。

本环节要了解十一种“杀青”手法，各种手法之间同属平行关系。因此，将全班均质分为十一个平行小组，对应完成各组的任务；各小组又同属一个班级整体，必定会互相交流学习，达到学生自主完成互助学习的目的。

五、 感悟“揉捻”作用

师 揉捻是鲜叶杀青之后的制作工序，主要作用是：（1） 使茶叶卷紧成条，形成良好的条索外形；（2） 适当揉破茶叶细胞壁，使茶更出味，增加香气与滋味浓度。下面请三位同学感受揉捻过程，并为大家分析所涉及的学科知识。

生 使茶叶卷紧成条，形成良好的条索外形，涉及“力的作用效果之一是改变物体的形状（使物体发生形变）”这一物理知识。

生 适当揉破茶叶细胞壁，使茶更出味，增加香气与滋味浓度，涉及“植物细胞结构”这一生物学知识；同时涉及“分子无规则运动”这一物理知识。

教师前置“揉捻”的目的在于，应用任务驱动教学法把教学内容隐含于任务中，给学生提供完成任务的条件，使学生在完成任务的同时掌握知识和技能。

六、 设计“品茶”活动

师 桌面上有茶壶1个、茶夹1个、小烧杯2个、茶叶5g，请同学们用这些物品或身边的器材，从取茶、泡茶、倒茶等过程，大胆想象，设计实践活动。

生 （上台展示并解释，主要过程如下页图3、图4所示）用茶夹夹取茶叶，发现茶夹阻力臂比动力臂长，所以茶夹是一根费力杠杠。

生 （上台展示并解释，主要过程如图5所示）在两个小烧杯中放入等量的茶叶，在其中一个小烧杯中加入冷水，在另一个小烧杯中加入等量热水。静置一分钟后，发现用热水泡的茶颜色较深，同时能闻到浓郁茶香，而用冷水泡的茶基本没有变化。這是因为分子热运动受温度的影响，温度越高，分子扩散速度越快。

生 （上台展示并解释，主要过程如图6所示）在倒茶过程中，发现茶壶上有一小孔，这是利用了大气压强，便于将茶水倒入杯中。如果堵住这一小孔，茶水就无法顺利倒出。

生 茶壶的壶嘴和壶身相通且等高，这是利用了连通器原理。

跨学科实践应以学生为主体引导学生自主完成学习，教师在其中起抛砖引玉的作用，并指导学生完成准备工作。经过前期一系列制茶实践活动的引导，这里大胆放手，让学生发挥想象力设计实践活动，效果非常好。

本次物理跨学科实践以“制茶”为线索，通过多个驱动性任务，以观察、实验、设计、制作、分析等方式设计实践活动，将跨学科实践的课题转化为可操作的教学设计和实施方案。实践融合多学科（历史、生物学、语文等）知识，所选课题以当地浓厚的茶文化为实践背景，让学生真实地感受到物理就在自家的茶田里，就在自己的茶具中。将种茶、制茶、茶艺等工艺流程与物理知识相结合，激发学生热爱家乡、热爱祖国的情感。物理跨学科实践的开展，于教师而言，可以开阔教学思路，挖掘教学潜力，提高教学效果；于学生而言，可以形成各学科间融会贯通的知识体系，提高综合运用知识的能力和创造力。与此同时，也使教学过程变得生动活泼，实现了从多方面提高教学质量、发展学生素养的教学目标。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022：37.