物理探究式教學(xué)的應(yīng)用研究

劉玉田

初中物理探究式教學(xué)

物理探究式教學(xué)是指在教師的引領(lǐng)下，從物理科學(xué)領(lǐng)域及現(xiàn)實(shí)社會(huì)生活中選擇和確立研究主題，創(chuàng)設(shè)一種類(lèi)似于科學(xué)研究的情境，通過(guò)學(xué)生自主、獨(dú)立的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)、操作、調(diào)查、信息搜集與處理、表達(dá)與交流等探究活動(dòng)，獲得知識(shí)、技能、情感和態(tài)度的發(fā)展，特別是探索精神和創(chuàng)新能力發(fā)展的教學(xué)方式和過(guò)程。筆者通過(guò)設(shè)定探究主題——探究 “油鍋撈銅錢(qián)”的秘密，使學(xué)生獨(dú)立、自主地進(jìn)行探究活動(dòng)，從而進(jìn)行物理探究式教學(xué)的應(yīng)用研究。

初中物理探究式教學(xué)的教學(xué)實(shí)例

——探究“油鍋撈銅錢(qián)”

人們?cè)谟耙曌髌分谐?huì)看到這樣一種騙術(shù)：所謂的“高人”可以用手從沸騰的油鍋中撈出銅錢(qián)，而手卻完好無(wú)損。這究竟是怎么回事呢？難道這些“高人”真的有不怕?tīng)C的特異功能嗎？

當(dāng)然，這些“高人”并沒(méi)有特異功能，而是用了一個(gè)小詭計(jì)。這個(gè)小詭計(jì)中涉及“沸騰”“沸點(diǎn)”的知識(shí)，而這正是物理“物態(tài)變化”中的知識(shí)點(diǎn)。在“物態(tài)變化”這章中，教材里列出幾種常見(jiàn)液體的沸點(diǎn)，其中就包括油的沸點(diǎn)。因此，筆者選擇“油鍋撈銅錢(qián)”這個(gè)題目讓學(xué)生進(jìn)行探究，既符合教學(xué)內(nèi)容的要求，又貼近學(xué)生的生活，容易激發(fā)學(xué)生探究的興趣。

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，筆者首先通過(guò)一段“油鍋撈銅錢(qián)”的視頻為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境。之后，通過(guò)提問(wèn)“影片中的這些‘高人是否真的具有特異功能呢？如果沒(méi)有，他們是怎么樣做到油鍋中撈銅錢(qián)的呢”，引入探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生探究的興趣。之后，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)資料的搜集。學(xué)生搜集到幾乎一樣的解釋?zhuān)河湾伒牡撞渴谴?，而醋的沸點(diǎn)只有40 ℃，所以醋會(huì)先沸騰，而當(dāng)醋沸騰的時(shí)候就造成油沸騰的假象，使觀(guān)眾誤認(rèn)為油鍋沸騰了。

然后，學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)施，來(lái)驗(yàn)證網(wǎng)上的說(shuō)法是否正確。學(xué)生選擇白醋、陳醋和植物油作為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先，學(xué)生分別測(cè)定白醋、陳醋的沸點(diǎn)，但結(jié)果表明，白醋和陳醋的沸點(diǎn)都在97 ℃左右，幾乎與水的沸點(diǎn)一樣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于網(wǎng)上所說(shuō)的40 ℃。此時(shí)，學(xué)生開(kāi)始懷疑網(wǎng)上說(shuō)法的正確性，實(shí)驗(yàn)探究也因此陷入第一次困境。

但是學(xué)生并沒(méi)有氣餒，而是向化學(xué)教師請(qǐng)教這個(gè)困惑。經(jīng)過(guò)化學(xué)教師的講解，學(xué)生了解到食用醋中絕大成分是水，只有1%～2%的成分是醋酸。因此，食用醋的沸點(diǎn)幾乎與水的沸點(diǎn)相同。此時(shí)，學(xué)生猜測(cè)網(wǎng)上所說(shuō)的“醋的沸點(diǎn)為40多攝氏度”中的醋不是食用醋，而是醋酸。于是，學(xué)生打算改用醋酸作為實(shí)驗(yàn)材料。但是這個(gè)想法馬上就被否定，因?yàn)楦邼獯姿嵊袕?qiáng)烈的刺鼻味，而且腐蝕性強(qiáng)。如果“高人”用它進(jìn)行“油鍋撈錢(qián)”很容易被觀(guān)眾識(shí)破。因此，實(shí)驗(yàn)探究又一次陷入困境。

這時(shí)，學(xué)生基本否定網(wǎng)上“用醋造假”的說(shuō)法，準(zhǔn)備尋找其他的說(shuō)法。筆者引導(dǎo)學(xué)生：“為什么那么多資料都提到醋呢？為什么你們不真正將食用醋和油放在一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)?？”在筆者的引導(dǎo)下，學(xué)生開(kāi)始進(jìn)行食用醋和油混合加熱的探究實(shí)驗(yàn)。學(xué)生選用一個(gè)125 mL的小燒杯，在其中加入40 mL食用醋和40 mL油，將2個(gè)溫度計(jì)分別插入油和食用醋的液層監(jiān)控二者溫度變化。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在食用醋溫度上升到80 ℃時(shí)，油層中冒出很大的氣泡，并有類(lèi)似油沸騰的現(xiàn)象出現(xiàn)。此時(shí)，油的溫度為70 ℃左右。因此，在油與食用醋混合加熱過(guò)程中，當(dāng)油出現(xiàn)沸騰假象時(shí)，油的實(shí)際溫度并沒(méi)有達(dá)到其沸點(diǎn)。這個(gè)結(jié)果令學(xué)生大受鼓舞，但同時(shí)又面臨一個(gè)困境：當(dāng)油出現(xiàn)沸騰假象時(shí)，不管是油的溫度還是食用醋的溫度，都遠(yuǎn)高于人所能承受的溫度。顯然，這并不是正確的解釋。

此時(shí)，筆者又對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)：“請(qǐng)同學(xué)們注意分析實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)：1）為什么在食用醋的溫度還沒(méi)有達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)，油層就出現(xiàn)很大的氣泡，造成油沸騰的假象？2）出現(xiàn)沸騰假象時(shí)，油的溫度為什么比食用醋的溫度還要低？學(xué)生經(jīng)過(guò)仔細(xì)的思考、分析后，對(duì)筆者的問(wèn)題作出解釋?zhuān)?）食用醋在沸騰前就已經(jīng)開(kāi)始汽化，但是油層在上層起到密封作用，使汽化的食用醋無(wú)法擴(kuò)散到空氣中，于是便在油層中聚集成很大的氣泡，造成油沸騰的假象；2）油要靠醋來(lái)傳遞熱量，所以食用醋的溫度比油的溫度要高。之后，筆者又進(jìn)行引導(dǎo)：“雖然現(xiàn)在出現(xiàn)沸騰假象時(shí)，油的溫度比較高，但已經(jīng)遠(yuǎn)低于油的實(shí)際沸點(diǎn)。因此，‘用油和醋混合加熱造成油沸騰的假象的假設(shè)基本可以成立?，F(xiàn)在的關(guān)鍵是如何在油出現(xiàn)沸騰假象時(shí)，將油溫控制在人能承受的范圍內(nèi)?！痹诠P者的引導(dǎo)下，學(xué)生注意到食用醋與油的混合比例可能是問(wèn)題的關(guān)鍵。在之前的實(shí)驗(yàn)中，油和食用醋的混合比例是1:1。根據(jù)之前的分析，現(xiàn)在需要將食用醋的比例降低，使食用醋來(lái)不及向油傳遞熱量時(shí)就開(kāi)始汽化，造成油沸騰的假象。

之后，學(xué)生通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)、嘗試，將食用醋的比例一次次降低，最后僅在燒杯底部放入一層薄薄的食用醋。此時(shí)，當(dāng)油的溫度達(dá)到四十幾攝氏度時(shí)，油層就出現(xiàn)大量氣泡，形成油沸騰的假象。因此，“油鍋撈錢(qián)”的秘密的正確解釋是將食用醋與油混合加熱，并且將食用醋的用量控制在薄薄一層。這樣當(dāng)油的溫度很低時(shí)，食用醋就產(chǎn)生汽化，造成油沸騰的假象，這些“高人”就可以“油鍋撈錢(qián)”了。

在這節(jié)探究課中，學(xué)生經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)、失敗、再實(shí)驗(yàn)、再失敗，直到得出正確結(jié)論的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不僅學(xué)到知識(shí)，體驗(yàn)到成功的喜悅，更鍛煉了探究能力，培養(yǎng)了堅(jiān)忍不拔的品格。

（作者單位：北京匯文中學(xué)）