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)實社會生活中選擇和確立研究主題，創(chuàng)設(shè)一種類似于科學(xué)研究的情境，通過學(xué)生自主、獨立的發(fā)現(xiàn)問題、實驗、操作、調(diào)查、信息搜集與處理、表達(dá)與交流等探究活動，獲得知識、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)方式和過程。筆者通過設(shè)定探究主題——探究 “油鍋撈銅錢”的秘密，使學(xué)生獨立、自主地進(jìn)行探究活動，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)實例

——探究“油鍋撈銅錢”

人們在影視作品中常會看到這樣一種騙術(shù)：所謂的“高人”可以用手從沸騰的油鍋中撈出銅錢，而手卻完好無損。這究竟是怎么回事呢？難道這些“高人”真的有不怕燙的特異功能嗎？

當(dāng)然，這些“高人”并沒有特異功能，而是用了一個小詭計。這個小詭計中涉及“沸騰”“沸點”的知識，而這正是物理“物態(tài)變化”中的知識點。在“物態(tài)變化”這章中，教材里列出幾種常見液體的沸點，其中就包括油的沸點。因此，筆者選擇“油鍋撈銅錢”這個題目讓學(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。

在實際教學(xué)過程中，筆者首先通過一段“油鍋撈銅錢”的視頻為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境。之后，通過提問“影片中的這些‘高人是否真的具有特異功能呢？如果沒有，他們是怎么樣做到油鍋中撈銅錢的呢”，引入探究活動，激發(fā)學(xué)生探究的興趣。之后，學(xué)生通過網(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：油鍋的底部是醋，而醋的沸點只有40 ℃，所以醋會先沸騰，而當(dāng)醋沸騰的時候就造成油沸騰的假象，使觀眾誤認(rèn)為油鍋沸騰了。

然后，學(xué)生進(jìn)行探究實驗的設(shè)計、實施，來驗證網(wǎng)上的說法是否正確。學(xué)生選擇白醋、陳醋和植物油作為實驗材料進(jìn)行實驗。首先，學(xué)生分別測定白醋、陳醋的沸點，但結(jié)果表明，白醋和陳醋的沸點都在97 ℃左右，幾乎與水的沸點一樣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于網(wǎng)上所說的40 ℃。此時，學(xué)生開始懷疑網(wǎng)上說法的正確性，實驗探究也因此陷入第一次困境。

但是學(xué)生并沒有氣餒，而是向化學(xué)教師請教這個困惑。經(jīng)過化學(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，食用醋的沸點幾乎與水的沸點相同。此時，學(xué)生猜測網(wǎng)上所說的“醋的沸點為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驗材料。但是這個想法馬上就被否定，因為高濃醋酸有強烈的刺鼻味，而且腐蝕性強。如果“高人”用它進(jìn)行“油鍋撈錢”很容易被觀眾識破。因此，實驗探究又一次陷入困境。

這時，學(xué)生基本否定網(wǎng)上“用醋造假”的說法，準(zhǔn)備尋找其他的說法。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)行實驗?zāi)兀俊痹诠P者的引導(dǎo)下，學(xué)生開始進(jìn)行食用醋和油混合加熱的探究實驗。學(xué)生選用一個125 mL的小燒杯，在其中加入40 mL食用醋和40 mL油，將2個溫度計分別插入油和食用醋的液層監(jiān)控二者溫度變化。

實驗結(jié)果表明：在食用醋溫度上升到80 ℃時，油層中冒出很大的氣泡，并有類似油沸騰的現(xiàn)象出現(xiàn)。此時，油的溫度為70 ℃左右。因此，在油與食用醋混合加熱過程中，當(dāng)油出現(xiàn)沸騰假象時，油的實際溫度并沒有達(dá)到其沸點。這個結(jié)果令學(xué)生大受鼓舞，但同時又面臨一個困境：當(dāng)油出現(xiàn)沸騰假象時，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，筆者又對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)：“請同學(xué)們注意分析實驗的細(xì)節(jié)：1）為什么在食用醋的溫度還沒有達(dá)到沸點時，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，油的溫度為什么比食用醋的溫度還要低？學(xué)生經(jīng)過仔細(xì)的思考、分析后，對筆者的問題作出解釋：1）食用醋在沸騰前就已經(jīng)開始汽化，但是油層在上層起到密封作用，使汽化的食用醋無法擴(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，油的溫度比較高，但已經(jīng)遠(yuǎn)低于油的實際沸點。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。現(xiàn)在的關(guān)鍵是如何在油出現(xiàn)沸騰假象時，將油溫控制在人能承受的范圍內(nèi)。”在筆者的引導(dǎo)下，學(xué)生注意到食用醋與油的混合比例可能是問題的關(guān)鍵。在之前的實驗中，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，使食用醋來不及向油傳遞熱量時就開始汽化，造成油沸騰的假象。

之后，學(xué)生通過反復(fù)的實驗、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，當(dāng)油的溫度達(dá)到四十幾攝氏度時，油層就出現(xiàn)大量氣泡，形成油沸騰的假象。因此，“油鍋撈錢”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，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”了。

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

（作者單位：北京匯文中學(xué)）