《吸熱和散熱》課堂教學(xué)片段與點(diǎn)評

魏福伍

新課程理念下的教學(xué)模式需要教師探索，新教學(xué)設(shè)備的使用需要教師研究，尤其是數(shù)字化設(shè)備與學(xué)科教學(xué)的整合，讓我們清楚地認(rèn)識到新技術(shù)的使用不是擺花架子，它能豐富傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)，解決教學(xué)難點(diǎn)。本文結(jié)合蘇教版科學(xué)四年級上冊《吸熱和散熱》一課的教學(xué)設(shè)計(jì)，談?wù)勅绾胃玫卦诳茖W(xué)課堂中應(yīng)用新教學(xué)設(shè)備。

評析：龍江小學(xué)是南京市首批數(shù)字化實(shí)驗(yàn)示范學(xué)校。數(shù)字化氣象站、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市小農(nóng)夫種植園、微錄播翻轉(zhuǎn)課堂等數(shù)字化設(shè)備豐富了學(xué)生學(xué)習(xí)的手段，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，變革了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式。數(shù)字化設(shè)備的運(yùn)用還要走進(jìn)課堂，本課就是圍繞著“數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備在科學(xué)課堂中的運(yùn)用”這一子課題的研究開展的。

教學(xué)片段一：立足學(xué)情，引出數(shù)字化設(shè)備

師：（出示裝在試管里的水和油）如果用酒精燈給水和油這兩種不同的液體同時(shí)加熱，你們認(rèn)為它們溫度上升的速度會一樣嗎？

生：一樣，因?yàn)槭峭瑫r(shí)加熱的，吸收的熱量是一樣的。

生：不一樣，有一次媽媽燒菜把油倒鍋里時(shí)，我感覺溫度很高，比水燒開還要高，所以應(yīng)該是油上升的速度比水快。

師：有不同的觀點(diǎn)，誰也說服不了誰，怎么辦？

生：用實(shí)驗(yàn)來證明，誰最有說服力。

師：你們會如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證自己的想法呢？

生：將溫度計(jì)分別插入相同重量相同溫度的水和油中，然后同時(shí)加熱一段時(shí)間后看，哪個(gè)溫度高，就說明誰溫度上升得快。

師：看看你們各小組桌上的設(shè)備，這節(jié)課，我們將利用溫度傳感器來開展實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，研究水和油兩種液體誰吸熱快誰吸熱慢的問題。

評析：教師先讓學(xué)生說實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，明晰了實(shí)驗(yàn)過程。在此基礎(chǔ)上理解數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝備的工作原理也就容易了許多。

科學(xué)課程必須建立在滿足學(xué)生發(fā)展需要和已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，通過這一設(shè)計(jì)，架起了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)向現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)溝通的橋梁，提供他們能直接參與的科學(xué)探究活動。

教學(xué)片段二：重視演示，指導(dǎo)數(shù)字化設(shè)備的使用

師：實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)員將軟件打開，點(diǎn)擊開始，如果油和水的溫度不相同，按修正鍵后再點(diǎn)擊停止，記錄員將此時(shí)水和油的溫度記在小組記錄單上。

（各小組學(xué)生練習(xí)操作）

師：老師這里有一個(gè)實(shí)驗(yàn)記錄表，你能看懂嗎？（圖略）

生：表格中上面的時(shí)間是記錄數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)，下面是各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的溫度。

師：也就是說油和水加熱時(shí)，我們要分別記錄不同時(shí)間點(diǎn)它們各自的溫度。那你們知道“0分鐘”是什么意思嗎？

生1：“0分鐘”是實(shí)驗(yàn)開始測量的時(shí)間，還要記錄下實(shí)驗(yàn)開始時(shí)水和油的溫度。

生2：前面一個(gè)三分鐘，是加熱三分鐘后水和油的溫度;后面一個(gè)三分鐘，是移走酒精燈后，冷卻三分鐘后水和油的溫度。

師：說得很好。下面請材料員將兩盞酒精燈點(diǎn)燃，當(dāng)老師宣布開始的時(shí)候，立刻同時(shí)將酒精燈放在裝有水和油的試管下方，并請實(shí)驗(yàn)員點(diǎn)擊開始鍵。

（ 各小組學(xué)生實(shí)際操作 ）

評析：不可否認(rèn)的是，從現(xiàn)有數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備開發(fā)的情況來看，能在課堂上高頻率使用的數(shù)字化設(shè)備還是少部分，而兒童所能認(rèn)識和理解的內(nèi)容往往局限于他們自己可以動手操作的具體事物。因此，教師應(yīng)通過演示，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會使用設(shè)備，為學(xué)生的動手探究掃清障礙。

新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)用教材教，需要教師對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步加工開發(fā)?？茖W(xué)課堂引入數(shù)字化設(shè)備后，實(shí)驗(yàn)要求也要作相應(yīng)的調(diào)整。本課針對溫度傳感器所測量液體量的減少，教師就相應(yīng)地將液體加熱時(shí)間由教材中的六分鐘縮短為三分鐘，方便學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)收集。

教學(xué)片段三：數(shù)據(jù)分析 凸顯數(shù)字化設(shè)備的優(yōu)勢

（ 附：一組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) ）

師：從剛才我們同學(xué)收集的數(shù)據(jù)來看，你有什么發(fā)現(xiàn)？

生：加熱3分鐘后，水的溫度上升了56.7℃，油的溫度上升了110.7℃，所以相同條件下油的溫度比水上升得快。

生：冷卻3分鐘后，水的溫度下降了7.6℃，油的溫度下降了14.6℃，所以相同條件下油的溫度比水下降得快。

師：正如我們同學(xué)們分析這些數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)的一樣，電腦上的曲線圖也將這樣的規(guī)律呈現(xiàn)了出來，你看得懂嗎？

生：與水相比，加熱時(shí)，油溫度上升得快;冷卻時(shí)，油溫度下降得快。

師：不同物質(zhì)的吸熱散熱性能不一樣，吸熱快的物質(zhì)散熱也快，吸熱慢的物質(zhì)散熱也慢。

評析：科學(xué)課的教學(xué)方法要富有兒童情趣和符合兒童的認(rèn)知規(guī)律。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備為兒童提供了一種新的探究工具，學(xué)生借助該工具收集了各時(shí)間點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)分析起來十分容易，便于兒童自主發(fā)現(xiàn)“同等條件下：加熱時(shí)，油的溫度比水上升得快，冷卻時(shí)，油的溫度比水下降得快”這一規(guī)律。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備還有另一個(gè)優(yōu)勢就是能自動生成圖表。在該課中，電腦頁面實(shí)時(shí)將水和油每一秒的溫度值記錄下來的同時(shí)，將它們的溫度變化曲線圖分別顯示出來，便于學(xué)生比較。在學(xué)生分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，教師再引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注曲線圖，有利于進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對油和水吸熱散熱性能的認(rèn)識。

教學(xué)片段四：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，運(yùn)用數(shù)字化設(shè)備

師：不同物質(zhì)的吸熱散熱性能不同，那同種物質(zhì)顏色不同，它們的吸熱散熱性能怎樣呢？

生1：同種物質(zhì)顏色不同吸熱散熱性能是一樣的，因?yàn)樗鼈兪峭N物質(zhì)。

生2：同種物質(zhì)顏色不同吸熱散熱性能是不一樣的，因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)平時(shí)我們穿黑色的衣服更容易吸熱。

師：如果用這套溫度傳感器來做實(shí)驗(yàn)來說明，你會如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？

生：我會找來兩杯一樣的水，分別將它們?nèi)境砂咨秃谏?，然后將溫度傳感器分別放在其中，同時(shí)放在陽光下。如果溫度上升一樣快，說明不同顏色的同種物質(zhì)吸熱散熱性能是一樣的;如果溫度上升不一樣快，說明不同顏色的同種物質(zhì)吸熱和散熱性能是不一樣的。

師：今天在課堂上我們用這個(gè)（出示），認(rèn)識嗎？

生1：是冬天的取暖器。

生2：也叫小太陽。

師：對，下面我們就用它，來模擬太陽發(fā)光發(fā)熱，做不同顏色的同種物質(zhì)吸熱散熱性能是否一樣的實(shí)驗(yàn)。

……

師：通過實(shí)驗(yàn)，你有什么發(fā)現(xiàn)？

生：在小太陽下照5分鐘后，黑色的水溫度上升了15.39℃，白色的水溫度上升了13.02℃，所以相同條件下，黑色的水溫度比白色的水溫度上升得快。

生：也就是說黑色的水吸熱快。

師：通過前面所學(xué)的知識，我們知道吸熱快的液體散熱也快。據(jù)此推測，你認(rèn)為10分鐘后，哪一種顏色的水溫度下降得快。

生：根據(jù)吸熱快的液體散熱也快的性質(zhì)，我認(rèn)為10分鐘后，黑色的水溫度下降得快。

師：為了節(jié)省時(shí)間，老師課前做了實(shí)驗(yàn)，這是當(dāng)時(shí)的截圖，根據(jù)圖上的溫度變化曲線圖，看看你的推測是否正確。（圖略）

評析：科學(xué)教學(xué)要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生對數(shù)字化設(shè)備的使用已經(jīng)不再陌生，教師此時(shí)讓學(xué)生利用溫度傳感器來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了教師對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的尊重。也正是通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在考查學(xué)生數(shù)字化設(shè)備使用的熟練程度的同時(shí)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)造力。

教師在課前的實(shí)驗(yàn)演示中發(fā)現(xiàn)，黑白兩色的水在太陽光的照射下，黑色的水要比白色的水溫度上升得快些，3分鐘后效果就很明顯了，但是要觀察到黑色的水比白色的水溫度下降得快需要等15分鐘，18分鐘后效果才能明顯。

教師在課堂上調(diào)整了實(shí)驗(yàn)，只讓學(xué)生觀察黑色的水要比白色的水溫度上升得快的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生推測哪種顏色的水溫度下降得快。由于有了前面的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，學(xué)生很容易得出一段時(shí)間后黑色的水比白色的水溫度下降得更快這一結(jié)論。之后，教師又出示課前準(zhǔn)備的黑白兩色水溫度下降的曲線圖，驗(yàn)證學(xué)生的推測。教師通過創(chuàng)造性的教學(xué)設(shè)計(jì)，既合理地利用了數(shù)字化設(shè)備開展實(shí)驗(yàn)，又鞏固了前面所學(xué)內(nèi)容，這就在有限的時(shí)間內(nèi)提高了教學(xué)效率。

總評：在本節(jié)課中，從水和油的吸熱散熱性能的研究，到黑色的水和白色的水吸熱散熱性能的研究，教師充分地利用了溫度傳感器這一數(shù)字化設(shè)備。從一開始的指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，到自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)自主使用數(shù)字化設(shè)備，課堂教學(xué)的層次清晰，學(xué)生始終處于探究之中。從經(jīng)歷完整的探究過程，到將自己的推測和使用數(shù)字化設(shè)備取得的結(jié)果進(jìn)行比對，通過數(shù)據(jù)分析，凸顯了數(shù)字化設(shè)備的優(yōu)勢。

雖說數(shù)字化教學(xué)設(shè)備引入科學(xué)課堂，為學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)提供了新的探究途徑，呈現(xiàn)了直觀精確的結(jié)果，豐富了學(xué)生的探究體驗(yàn)，但也存在一些問題。

1.使用范圍狹窄

從目前看，小學(xué)階段開發(fā)的主要有溫度、電流、電壓、pH、二氧化碳含量、心電圖的數(shù)據(jù)測量和顯微鏡等數(shù)字化設(shè)備，可供使用的實(shí)驗(yàn)占各年級所開展的實(shí)驗(yàn)比例太低，不利于數(shù)字化設(shè)備的高效使用。教師可結(jié)合科技興趣小組，通過專題性的學(xué)習(xí)，發(fā)揮數(shù)字化設(shè)備的使用效益。

2.設(shè)備的穩(wěn)定性不夠

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，教師在課前演示一遍就可以做到心中有數(shù)，但數(shù)字化設(shè)備由于其內(nèi)在品質(zhì)的不確定性，教師必須將每套設(shè)備都調(diào)試一遍，一定程度上增大了教師的工作量。

3.對數(shù)字化設(shè)備的操作要求高

由于數(shù)字化設(shè)備自身的敏感性，很多平常實(shí)驗(yàn)可以不加考慮的因素，在數(shù)字化設(shè)備中都會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這就需要教師在實(shí)驗(yàn)過程中，加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)步驟的指導(dǎo)，這對學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)素養(yǎng)的形成大有裨益。

4.正確對待數(shù)字化設(shè)備

“數(shù)字化”“大數(shù)據(jù)”正在走進(jìn)我們的生活。學(xué)生們可以適當(dāng)?shù)貙W(xué)習(xí)、嘗試著使用，但也不可太依賴。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的動手、觀察、記錄、統(tǒng)計(jì)分析等方面的能力，是數(shù)字化設(shè)備不可替代的。