分子動理論教學新設計

摘要:本文將新課程的理念整合于分子動理論教學，引導學生去構思、想象分子運動以及分子間相互作用的物理情景，采用師生互動交流、合作、研討模式，讓學生編寫《分子世界探秘》故事，從而激發(fā)學生科學想象力和科學探究興趣。

關鍵詞:新課程;分子動理論;想象力;探秘

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)7(S)-0025-2

我們將新課程的理念整合于分子動理論教學，以發(fā)展學生的好奇心和求知欲，提高學生的科學想象力為目的，現(xiàn)將分子動理論教學設計進行了新嘗試，受到學生的喜愛，其設計說明如下。

1 分子動理論學情分析

分子動理論使人們能夠從微觀角度研究熱現(xiàn)象，從而進一步深化了對物質(zhì)世界的認識。在高中階段分子動理論是在宏觀實驗的基礎上經(jīng)過分析總結得到的。由于學生初次從宏觀世界進入微觀世界研究問題，雖然能夠記住分子動理論的內(nèi)容，但對分子運動的特點和研究分子運動規(guī)律的方法--統(tǒng)計方法卻常感到有些困惑不解。這是因為學生在宏觀世界中沒有相應的感性認識，在研究宏觀物體機械運動中所掌握的方法在研究分子運動規(guī)律時不太適用了，而是要求學生具有豐富的想像力，從而形成了學生學習上的難點。

2 難點解決

將新課程的理念整合于分子動理論的教學，為學生創(chuàng)設一個通過科學想象力進行科學探究的平臺。建議學生學完分子動理論后，換一種學習方式思考，利用自己掌握的分子動理論知識，充分展開想象力，去構思、想象分子運動以及分子間相互作用的物理情景，也就是借助于科學想象力去探索分子運動規(guī)律。

3 教學流程

這節(jié)課采用探究討論方式進行。首先為學生創(chuàng)設一個充分展示科學想象力進行科學探究的平臺，設想自己從宏觀物體逐步變成微觀粒子大小，親身參與分子的熱運動，體驗一下分子之間相互聯(lián)系和相互作用的物理情景。為了引導學生更好的探究，可以提出以下問題讓學生討論。(1)課題:利用“阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的橋梁”這句話，設想自己從宏觀物體逐漸變成微觀粒子大小，親身參與分子的熱運動，編寫一個“分子世界探秘”的故事。(2)當一位學生變成布朗顆粒大小時，會經(jīng)歷什么現(xiàn)象?(3)當一位學生變成分子大小時會經(jīng)歷什么現(xiàn)象?(4)作業(yè):編寫《分子世界探秘》。在教學過程中可以看到，剛開始學生構想的形象、情節(jié)常常是朦朧的、不完善的，教師要注意充分肯定學生敢于想象的精神和有價值的設想，保護好學生的積極性，使學生的想象力能夠自由自在的馳騁。然后組織和引導學生對出現(xiàn)較好的構想展開交流、質(zhì)疑和討論，對自己想象中不合理的甚至是錯誤的構想要舍得放棄，參照其他同學有益的建議提出新設想，逐漸修正和完善自己的設想，使自己編寫的故事盡可能完美。

4 達到目地

通過這節(jié)課使學生達到加深理解分子動理論的內(nèi)容，掌握研究分子運動規(guī)律方法，學會交流與合作，使學生的科學想象力和創(chuàng)新思維得到進一步的鍛煉與提高，讓學生打開想象的翅膀。下面是筆者在組織學生開展此項活動中整理編寫的《分子世界探秘》小故事，供教學時參考。

5 《分子世界探秘》

星期天的上午，小Q復習完分子動理論內(nèi)容后站了起來，準備休息一下，“這運動起來毫無規(guī)則的分子真讓人不可捉摸。上課時，聽老師說阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的橋梁，只要念動阿伏加德羅常數(shù)，就能夠在宏觀世界和微觀世界來去自如。我為什么不到分子世界看一看呢?對，這就準備。”

小Q 打來一盆清水放在窗前，然后，深深地吸了一口氣，開始背一遍阿伏加德羅常數(shù)。奇跡出現(xiàn)了，只見身體迅速地減小，眼前的水盆在視野中急劇擴大，不一會兒，展現(xiàn)在小Q眼前的是一望無垠的水面，水質(zhì)清澈，波光粼粼。小Q是個游泳愛好者，看到這一切，高興地喊了起來，一個魚躍跳入眼前的“大海”中，盡情地游了起來。一會兒自由泳，一會兒蝶泳，游累了，又換成仰泳躺在水面上休息。“這神秘的阿伏加德羅常數(shù)真神奇，”小Q感嘆地說了一句，剛說完，感到自己又在變小了，于是小Q又游了起來。突然，他感到好像被誰推了一把，身體晃了晃，“這是誰在推我呢?”小Q環(huán)顧四周也沒有發(fā)現(xiàn)什么，可是我明明感到有人推我，并且這種感覺越來越強烈了，身體明顯地晃動起來。小Q 有些緊張，“該不是有什么怪物吧?”于是，趕緊潛入水中。

小Q在水中剛游出不遠，發(fā)現(xiàn)周圍有許多模模糊糊的小球，自己已置身于一個“球海”之中了。真有意思，跟在公園“球海”中“游泳”一樣，看來，水就是由這些大量的水分子球組成的。小Q來了興趣，仔細地觀察這些小球的運動情況。與公園“球海”中的球不同的是，這些小球有的緩慢地跑著，有的不緊不慢地跑著，還有極少數(shù)的小球以很大的速度飛快地跑著，到處橫沖直撞，整個運動情況好像失去了控制，毫無規(guī)則。好在這些小球跟自己的身體比起來要小幾千萬倍以上，撞在身上沒有什么事。小Q往前劃了幾下，看到四面八方都有小球朝它撞來，他粗略地估計一下，右側方向撞擊的小球數(shù)要比其它方向撞擊的小球數(shù)多一些，結果身體被撞得朝左偏去，一會兒，上方朝他撞擊的小球數(shù)多于其它方向撞擊的小球數(shù)，身體又被撞得朝下方偏去。一向做事有條理的小Q想看看這里面到底有沒有什么規(guī)律，結果是徒勞的，身體的運動情況不可預測，是毫無規(guī)則的，原因是這些毫無規(guī)則的運動小球?qū)λ斐傻淖矒艨傂Ч呛翢o規(guī)則的。小Q想了想，“這可能就是老師在課堂上講的布朗運動現(xiàn)象吧。”

“我一定要搞個水落石出。”小Q又念了一遍阿伏加德羅常數(shù)，身體又很快地小了起來。“喂，你好。”小Q向從身邊跑過的和自己大小差不多的一個水分子球大聲地喊道，并朝它游去。

“您好。”水分子球友好地朝小Q笑了笑。這時，小Q感到水分子球在用一種力拉自己，心里很高興，想靠近看個清楚，可是卻又受到水分子球的推力。

“別靠得太近，以免我們雙方都被撞壞，你是從哪來?我好像從來沒有見過你?”水分子球問。

“我是從宏觀世界中來的，想到你們分子世界看看，可是，我對你們運動的無規(guī)則性怎么也弄不明白。”小Q回答道。“你剛才怎么又拉我又推我?”

水分子球說:“是這么回事，在分子世界里，我們之間存在著相互作用的引力和斥力，當我們之間的距離比較大時，我們之間的作用表現(xiàn)為引力;當我們之間的距離比較小時，我們之間的作用又表現(xiàn)為斥力。至于我們作無規(guī)則運動的情況，在你們充滿條理、規(guī)律的宏觀世界中的人看來是難以理解的，其實，我們也遵循一定的規(guī)律，那就是統(tǒng)計規(guī)律。當你只觀察幾個或幾十個分子的運動情況，試圖用它們的運動情況來說明熱現(xiàn)象是毫無意義的。因為少數(shù)分子的運動是無規(guī)則的，不表現(xiàn)出規(guī)律性，當大量分子作無規(guī)則運動時，在宏觀上卻表現(xiàn)出一定的規(guī)律。當我們劇烈運動時，你們宏觀世界的人就會感到熱，說溫度升高了;如果我們分子都緩慢地運動，你們宏觀世界就麻煩了，將會變成一個冰冷的世界。”

聽了水分子球的介紹，小Q明白了許多，對水分子球說:“讓我也來參加你們分子的熱運動好么?”“那當然歡迎。”于是，小Q用他那敏捷的身體做起了無規(guī)則運動。突然，一束金燦燦的光線照到“球海”中，金光四濺，整個分子世界變得富麗堂皇。旁邊的水分子球?qū)π說:“這是太陽光照進水中了，我們將會運動得更劇烈些，再見。”說完，就以飛快的速度跑開了。

小Q看看周圍的水分子球，它們好像比剛才運動的激烈多了，于是小Q也起勁地做起了無規(guī)則運動的游戲。一會兒慢悠悠地運動，一會兒又以極快的速度跑，并且頻繁地與其它分子球像玩“碰碰車”一樣碰撞，不斷地改變著運動方向。小Q就這樣在水分子中間自由自在地玩開了。不知過了多久，小Q感到有些累了，肚子也咕咕叫了。“我在分子世界玩的時間一定很長了，得趕緊回去，不然爸爸又該批評了。”想到這里，小Q又念起了阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1。

小Q站在窗前，看見溫暖的陽光從窗口射到水盆內(nèi)，便伸出手指在水中試了試，水比早晨熱多了。“這一定是水分子無規(guī)則運動的激烈程度比早晨增大了，我要把分子世界的奧秘告訴我的同學。”小Q自言自語的說著，就走開了。

參考文獻:

[1](美)伽莫夫，(英)斯坦納德.物理世界奇遇記.科學出版社，2008年04月.

(欄目編輯 黃懋恩)