基于核心素養(yǎng)的物理教學(xué)設(shè)計(jì)探討
——以“汽化和液化”教學(xué)為例

劉慧娟 梁 波 祖家瑞

(天津耀華濱海學(xué)校,天津 300163)

1 引言

物理學(xué)家馮·勞厄曾說：“重要的不是獲取知識,而是發(fā)展思維能力”，這和物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求是一脈相承的。物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受相應(yīng)物理教育中逐步完善的能有利于個體持續(xù)成長和社會發(fā)展的必備品格和重要本領(lǐng),是通過物理學(xué)習(xí)而內(nèi)化的具有物理學(xué)科特性的品質(zhì),它包括了物理觀念的內(nèi)容、科學(xué)思維的要素、科學(xué)探究的過程以及科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任。筆者以人教版“汽化和液化”教學(xué)為例,以問題為導(dǎo)向、實(shí)驗(yàn)為平臺、學(xué)生為主體，在課堂教學(xué)中切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備

2.1 教材分析

“汽化和液化”被安排在物態(tài)變化這一章的第三節(jié),內(nèi)容貼近學(xué)生日常生活,教師將生活中的現(xiàn)象進(jìn)行提煉和概括,體現(xiàn)了基礎(chǔ)性；教材在這一節(jié)重點(diǎn)突出水沸騰的探究實(shí)驗(yàn),重視學(xué)生通過自主觀察、自己進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得出結(jié)論的過程,體現(xiàn)了探究性；教材在給出汽化、液化概念后，又分為三小部分,分別是“沸騰”“蒸發(fā)”“液化”,在教學(xué)安排上可分為兩個課時,教師可以根據(jù)學(xué)生情況合理安排教材內(nèi)容的呈現(xiàn)順序,體現(xiàn)了靈活性。

2.2 教學(xué)目標(biāo)解讀

以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo),是在原來三維目標(biāo)的基礎(chǔ)上經(jīng)過整合提煉與發(fā)展而成,它集中體現(xiàn)了物理學(xué)科的育人價值。筆者以汽化、液化概念的得出和探究水的沸騰作為第一課時內(nèi)容,對該課時進(jìn)行目標(biāo)分析,并與核心素養(yǎng)的相關(guān)方面對應(yīng)起來(如表1)。

表1 教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)

3 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

3.1 把現(xiàn)象“亮”出來,將學(xué)生“引”進(jìn)來

物質(zhì)在固、液兩態(tài)間可以相互轉(zhuǎn)化,那么在液態(tài)和氣態(tài)之間是否也可以相互轉(zhuǎn)化？教師做演示實(shí)驗(yàn)：取一只燒瓶,里面裝入適量酒精,頂端用一個氣球封口。

師：先讓燒瓶底部充分接觸熱水,同學(xué)們看到了什么現(xiàn)象？

生：氣球鼓起來了(如圖1)。

圖1

圖2

師：那氣球里面是什么？

生：氣體。

師：氣體從哪里來？

生：酒精從液態(tài)變成了氣態(tài)。

師：再讓燒瓶底部充分接觸涼水,同學(xué)們又看到什么現(xiàn)象？

生：氣球癟了(如圖2)。

師：氣體跑哪去了呢？

生：酒精又從氣態(tài)變回了液態(tài)。

教師引出汽化、液化概念。之后讓學(xué)生列舉生活中的汽化現(xiàn)象,并進(jìn)行分類,指出蒸發(fā)和沸騰是汽化的兩種形式,本節(jié)課主要研究沸騰。

設(shè)計(jì)意圖：物理概念對初中生而言比較抽象,若在開始階段理解不透徹,后續(xù)的學(xué)習(xí)將變得很困難。用燒瓶和氣球做演示實(shí)驗(yàn),化抽象為形象,很容易將學(xué)生帶到情境中,用可視化的實(shí)驗(yàn),促進(jìn)學(xué)生物理觀念的形成。

3.2 以探究為主線,將問題“串”起來

學(xué)生對沸騰現(xiàn)象并不陌生,但沸騰有什么特點(diǎn)？學(xué)生平時可能并沒有留意過,因此筆者設(shè)計(jì)了如下問題串，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。

師：我們是如何判斷水或者火鍋湯“開”了？

生：冒出很多氣泡。

師：那么沸騰前后氣泡的多少、產(chǎn)生的位置、上升過程中大小變化一樣嗎？我們知道沸騰時除了有大量氣泡,溫度也很高,那么在加熱過程中溫度是一直在升高嗎？怎樣才能找到這些問題的答案呢？

生：必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

圖3

教師介紹如圖3所示的實(shí)驗(yàn)器材，提問：燒杯上為什么要加蓋？

生：加快水的沸騰。

師：除此以外,還有別的方法嗎？

生：用熱水或者水裝少點(diǎn)。

師：裝多少合適？

生：沒過溫度計(jì)的玻璃泡。

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前,首先明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸趯?shí)驗(yàn)中注意觀察水沸騰前后氣泡及溫度的變化。其次提示重要信息：當(dāng)水溫到達(dá)85℃時用停表開始計(jì)時,每隔0.5分鐘讀取一次溫度計(jì)示數(shù)，填在記錄表格中，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫出溫度-時間圖像。分工合作,特別提示：要注意安全。

設(shè)計(jì)意圖：以問題串的形式步步引導(dǎo),讓學(xué)生認(rèn)識到即使平常熟悉的現(xiàn)象也有很多值得探究之處。學(xué)生是具有主觀能動性的個體, 只有當(dāng)學(xué)生有主動探索的心向,教學(xué)才能高效進(jìn)行。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場處理,能夠讓學(xué)生積極參與和投入到實(shí)驗(yàn)探究的過程中,一步一步由表及里地發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象背后的規(guī)律,讓學(xué)生感受圖像法在物理研究中的重要作用。

3.3 以技術(shù)為輔助,讓結(jié)論“顯”出來

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后先讓學(xué)生描述自己在實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象,在學(xué)生各抒己見之后,教師慢動作回放提前錄制好的燒水視頻,讓學(xué)生更清楚地看到沸騰前(如圖4)和沸騰時(如圖5)的水泡情況。

圖4

圖5

對于水沸騰前后氣泡上升過程中大小變化的觀察，在水量較少時具有一定難度,且稍縱即逝。因此用慢動作回放的方式能很好地起到輔助作用,讓學(xué)生更清楚地看到水沸騰前后的現(xiàn)象。

對于水在沸騰前后溫度變化的特點(diǎn),可用“希沃授課助手APP”連接手機(jī)和電腦,在大屏幕上展示學(xué)生畫出的圖像(如圖6),為了使結(jié)論更具有普遍性,用Excel匯總各組數(shù)據(jù)后,利用散點(diǎn)圖功能作出多條曲線(如圖7)。從圖像中可以看出：曲線的整體變化趨勢一致,從而使“水沸騰前,加熱溫度升高,沸騰時,加熱溫度不變”的結(jié)論更加具有說服力。

圖6

圖7

設(shè)計(jì)意圖：將信息技術(shù)與教學(xué)融合為現(xiàn)代教學(xué)所倡導(dǎo)，在授課中,教師可以合理選擇一些技術(shù)手段,不僅能夠有效提升課堂效率,還能為課堂增添活力。

3.4 豐富課程資源,讓思維“活”起來

教師在介紹完沸點(diǎn)概念后,讓學(xué)生在課本60頁“小資料”欄目中查找水銀、酒精、水等常見物質(zhì)的沸點(diǎn),然后提出問題。

師：實(shí)驗(yàn)中可以用酒精溫度計(jì)嗎？

生：不能,酒精沸點(diǎn)小于水的沸點(diǎn),還沒等水沸騰,酒精已經(jīng)變成氣體了。

師：“小資料”中給出水的沸點(diǎn)為100℃,我們實(shí)驗(yàn)中測得水的沸點(diǎn)為什么高于100℃？

生：“小資料”中括號內(nèi)寫著標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

教師介紹沸點(diǎn)受氣壓影響，提問：加蓋后小燒杯內(nèi)的氣壓和室內(nèi)氣壓相比如何？

生：小燒杯內(nèi)氣壓高。

教師用燒瓶演示“二次沸騰”實(shí)驗(yàn)(如圖8),提問：你能做出解釋嗎？

圖8

生：開始時瓶內(nèi)氣壓較大,沸點(diǎn)也較高；澆冷水后瓶內(nèi)氣壓變小,沸點(diǎn)也降低了,所以又沸騰了。

教師播放《加油,向未來》中視頻片段(如圖9),提問學(xué)生：你能解釋看到的現(xiàn)象嗎？香蕉為什么變硬？裝有甲烷的氣球?yàn)槭裁瓷仙?學(xué)生討論后作出回答。

圖9

師：網(wǎng)上有“下油鍋”的視頻, 鍋中的“油”沸騰著,人為什么沒事？你覺得是真的嗎？請同學(xué)們課后查資料，提出自己的看法。

設(shè)計(jì)意圖：當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與生活經(jīng)驗(yàn)形成沖突時,應(yīng)及時提出問題,這是促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展的最佳時機(jī)。在有限的課堂教學(xué)時間里,教師不應(yīng)只是單純地傳道、授業(yè)、解惑,更應(yīng)該為學(xué)生提供更多探索發(fā)現(xiàn)的機(jī)會,激發(fā)學(xué)生的求知欲望。從課內(nèi)延伸到課外,學(xué)生通過自己查閱資料,明白一些現(xiàn)象背后的科學(xué)原理,體會物理來自生活，科學(xué)就在身邊。

4 反思

在教學(xué)中,創(chuàng)設(shè)學(xué)生向往的課堂是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑,要求教師不能只做“知識的搬運(yùn)工”,而應(yīng)該通過扎實(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì),讓自己的課堂富有特色，要深入思考：如何創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，以更好地幫助學(xué)生形成物理觀念？如何設(shè)置問題，引發(fā)學(xué)生不斷思考,助推思維能力螺旋上升？在實(shí)驗(yàn)中如何充分調(diào)動學(xué)生，使其潛能得到最大程度的開發(fā)？在師生、生生互動中，如何潛移默化滲透科學(xué)本質(zhì)觀的教育？只有將各種教學(xué)要素都系統(tǒng)地整合起來,才能讓學(xué)生自主建構(gòu)知識，提高科學(xué)思維和探究能力，并且在學(xué)習(xí)中有積極的情感體驗(yàn)。