核心素養導向下高中物理熱學部分的教學策略

陳菲

【摘要】高中熱學部分的教學要根據知識特點和考核要求，重視方法策略，以形成熱現象的基本觀念，落實核心素養要求。

【關鍵詞】核心素養 ? 物理觀念 ? 熱學

物理觀念是物理核心素養要素之一，是學生在學習基本規律和基本概念后，印刻在頭腦里的最深刻的知識內容，最終會指導學生形成對客觀世界的基本看法。高中熱學部分的教學，旨在認識常見的熱現象，形成基本熱學觀念。熱學部分與其它模塊的知識聯系不強，除了氣體狀態變化涉及計算外，其它部分對學生的考核要求較低，基本都是“了解”和“知道”，然而卻有不少專有名詞需要記憶并要求能進行簡單運用，且涉及宏觀和微觀世界，故而學生已經形成的學習方法和思考習慣需要相應變化。課堂教學中教師要講究策略，抓住學習的痛點，降低理解的難度，建立學生思維爬升的臺階，提升學生的物理核心素養。

一、創設情境，激趣質疑

物理課堂的“C位”應該是學生。教師應該是學習方法的指導者，督促學習進程和檢驗學習效果。課堂必須能充分激起學生對知識的需求，引發自我塑造的意識。課堂中可以用足夠的感性素材，創設生動有趣的問題情景，誘導學生頭腦中萌芽生長出科學問題。即使是課本中已有的情節，也盡量進行加工再創造，增強學生的代入感。

例如，創設情境提出表面張力的概念：（一）吹泡泡。教師現場互動吹泡泡（為增強實驗效果，泡泡的大小要控制），提問學生：為什么吹出來的泡泡基本都是球形？再展示葉子上露珠的高清圖，讓學生描述露珠的形狀。提出問題：泡泡和露珠在外形方面的共同特點是由什么決定的？（二）水上飄硬幣。教師展示一枚硬幣和一杯水（可投影增加可見度），提問學生：水和硬幣兩者相比較誰的密度更大，將硬幣投入水中，情況將如何？學生根據初中掌握的浮力知識，猜想由于硬幣所受浮力小于重力，硬幣將沉入水底。教師實驗，證明學生猜想正確。教師接著故弄玄虛將另一枚相同的硬幣在手中擦拭，戲謔說賦予硬幣輕功，然后將硬幣輕輕放在水面上，學生觀察到硬幣浮在水面上方不下沉，心生疑惑。教師又用相同方法放入兩枚硬幣，硬幣都能穩穩浮在水面上方不下沉。教師要求學生對硬幣進行受力分析，推理發現液體表面存在一種特殊的力，能將硬幣托起。教師接著播放水黽在水面上輕盈跳躍的視頻，要求學生繼續對水黽進行受力分析。

這部分設計中，吹泡泡是為了活躍課堂;硬幣實驗是要對學生已有的知識造成思維的沖擊，激發疑問，進而轉化為學習興趣;水黽視頻是為了說明表面張力在自然界的客觀存在。至此，課堂熱身目的已達到，學生興致高漲。

二、實驗探究，獲取信息

學生在實驗探究中，經歷從問題、到操作、到結論、再到反思等，動手技能、邏輯思維日漸提升，在實踐中掌握研究問題的科學方法和步驟，不僅得到了“魚”，也學會了“漁”。

例如表面張力的特點和成因，教學如下：

1.提出問題。液體表面的力的特點。

2.形成猜想和假設。四人一組進行小組討論，由肥皂泡得到靈感，提出液體表面的力使液面有收縮趨勢。

3.合作探究。小組結合桌面器材，商定實驗方案。分組實驗器材有兩個，器材一是棉線+鐵環，器材二是帶活動桿的鐵框。學生在器材一的探究中，發現刺破左邊肥皂膜，右液面會將棉線向右拉緊;而刺破右邊肥皂膜，左液面會將棉線向左拉緊;器材二的探究中，發現放手后液面將滑動桿拉動。

4.集成信息，精煉概念。在液體的表面，存在一種使液面繃緊收縮的力，叫做表面張力。

5.歸納總結，完善結論。教師演示器材棉線圈+鐵環，學生觀察到刺破棉線圈內部，棉線圈變成圓形，追問原因。引導學生思考，線圈長度一定時，圍成圓形時面積最大，對應此時肥皂膜面積最小。說明表面張力有使液面收縮到最小的趨勢。至此，提問學生，為什么露珠以及吹出的泡泡一般是球形的，學生就能作出合理解釋了，因為體積一定時，球的表面積最小，所以表面張力會使泡泡成為球形。教師再實驗演示各種形狀的線框形成的肥皂膜形狀（橢圓形線框、正方形線框、雙線框等等），開拓學生眼界。接著播放天宮一號中宇航員進行科學授課時擠出的那個圓形大水球，以此說明去除重力的影響，小液滴將呈現理想的球形，生活中看到的大泡泡不圓是因為所受重力的影響不能忽略，這為學生的科學猜想提供嚴謹佐證。最后環節播放高清攝像頭記錄下的牛奶滴形成的皇冠畫面，指出生活中廣告的科學性，進行科普宣傳。

三、邏輯推理，釋疑解惑

學生在新課學習前，頭腦中已形成一定的經驗，遇到新事物會習慣性調用以往經驗來形成個性化見解。教師如果能引導學生嘗試用已學的知識及方法，推理論證得出新知識，將有利于加強物理學各章節之間的聯系，以便形成完整的知識網絡，同時增強學生對物理學習的信心，提高對證據的認識，培養縝密、務實的科學態度。這也就發揮了物理學的教育功能。

如表面張力的成因，教學中設計如下問題串：①液體內部分子間的距離大約是多少（引導學生從液體難以壓縮但具有一定流動性的特點考慮）;②液體表面層分子間的距離大約是多少（提示學生，由于蒸發，表面層的分子較為稀疏，分子間距離變大）;③表面層分子間的作用力主要表現為何種力（回顧分子力F隨分子間距離r變化的圖像）;④這種力使液面大小具有何種變化趨勢。應該說，液體的特性取決于液體內部分子的排列情況，所以要由分子動理論來找尋答案。如果直接放手由學生自行推導則效率低下，考慮考核要求又偏低，課堂沒必要拔高，反而要想辦法降低思維高度，保護學生學習的積極性。通過若干問題的問和答，讓學生自己“發現”新知識。

四、合理類比，化虛為實

熱學模塊因不少是微觀世界的規律，抽象、晦澀難懂。教學中發現，將微觀物理量和規律與宏觀物理量和規律合理類比，由此及彼，形象直觀。

如氣體分子速率的特點，一直是學習上的難點、考試中的常錯點。教師講解時，可以將溫度類比于考試試卷的難度，同時將分子運動的速率類比于全班同學的考試成績。當試卷難度一定時（某一場考試中），全班同學的成績有低分、中等、高分的差別。類比于溫度一定時，分子的速率有大小差異，存在各種速率。統計發現，分數很低和分數很高的人數都比較少，在總人數中占比較少，而絕大多數同學的成績在中等水平，這個中等水平在一定程度上反映了全班的平均分，全班同學的成績分布呈現正態規律。類比于溫度一定時，速率極低和速率極高的分子個數都比較少，而絕大多數分子的速率在中等水平，這個中等水平在一定程度上反映了分子運動的平均情況?？荚囍?，當試卷變簡單時，全班同學的考試成績各分數段比例情況不變，但是平均分上升了，即絕大多數同學的成績都提高了。類比于溫度上升時，分子速率分布的波峰向高速段移動，表示絕大多數分子的速率都增大了。當然，試卷簡單并不意味著所有同學的分數都提高了，極個別同學可能因為粗心反而分數下降了。同理，溫度上升時并不是所有分子的速率都增大。這樣的類比，好懂又好記。

五、課后任務，延伸拓展

通過課后任務對課堂知識進行梳理，對內容深度進行拓展。選擇與實際生活密切的小話題，提高學生將知識運用于實際的意識和能力。學習任務由教師提供，要求學生每人任選一個，下節課新課學習前交流分享。如《液體》一節的課后任務：任務一，調查生活中哪些物品或現象利用了浸潤或者不浸潤的原理。任務二，通過實驗，探究液體表面張力的影響因素，如溫度、表面活性劑、純度等，思考如何才能吹出又大又圓的泡泡。任務三，北京水立方采用張拉膜結構，請收集張拉膜結構的有關資料，向大家介紹汕頭哪些地方采用了這種結構。結合資料分析，相比傳統的混泥土結構，張拉膜結構的優點和缺點。

相比傳統作業，學生更加喜歡這類開放性題目。比如任務一，學生提交的答案各種各樣，提到浸潤現象包括脫脂棉花能吸取藥液、毛巾紙巾能吸水、油燈芯能吸油、書寫紙張、毛筆能寫字等等;不浸潤現象包括家禽的羽毛不怕水、酸奶包裝殼內部的覆膜、書皮上的覆膜、建筑上的防水漆、防水三色布、不粘鍋等等。程度好的學生甚至能出色完成所有任務?？梢?，作業答案是學生自主尋找資料再進行個性化思考的結果。當然，教師對這類作業的評價方式也要不斷優化，淡化知識評價而突出表現性評價。

當然，筆者在實踐中也碰到不少困難，如課程資源開發耗時耗力，課時緊缺等。但堅信緊抓知識特點和考核要求，重視方法策略，構建高效課堂，才能發揮學科的育人價值，提高學生物理核心素養。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準[M].北京：人民教育出版社，2018（01）.

[2]吳加澍.核心素養導向下的物理教學[PPT].2016.09.http：//www.doc88.com/p-5136375363047.html.