學生課內探究式教學案例：《探究固體熔化過程溫度的變化規律》

石多成

摘要：科學探究是物理課程的重要內容和學習方式。物理學是一種探究，科學探究是學習和領悟物理學的基本途徑。通過親身探究獲得的知識是學生自己主動建構起來的，是學生真正理解、真正相信的，是真正屬于學生的。探究式教學，指的是在教師的指導下，學生以類似科學研究的方式去學習學科知識與技能、獲得科學方法、感受科學思想的教學方式。教師在指導學生探究時，在科學過程與方法及操作技能上不必要求過高，這也不是教師指導學生開展探究活動的重點。教師要做的是，如何與當地的教學環境、教學條件、學生實際相結合，指導學生構建可操作的實驗裝置，真正地解決問題，真正經歷到科學探究的過程，。讓學生在探究中，體會到物理就在身邊，是能夠觸手可及的，是有趣的，這樣才能讓學生真正得到發展。

關鍵詞：探究；問題解決；學生發展

本節教材在探究固體熔化過程溫度變化規律時，采用的樣品是奈和海波。我校實驗室樣品是多，但配套的實驗裝置只有兩套，用萘，由于熔點高，實驗時間太長了，棄用；用海波，熔點低點，但時間也不短，管理學生難度加大，還得自己組裝實驗裝置，對學生來說，難度大，關鍵用酒精燈，危險系數高了，也基本棄用。那怎么辦呢，依據我們這里學生的認知水平，還有就是初二的學生還沒有學習化學，對化學藥品沒有認識，但是對冰雪非常熟悉，也知道冰點是0攝氏度，所以我選擇了冰。

1.提出問題：學生根據春暖花開時節，冰雪熔化；冰箱冷凍室的冰棒取出后放進嘴里很快熔化，知道固體熔化是吸熱的，那么吸熱后，溫度一定是上升的嗎？

2.做出假設：學習溫度計時，測量過冰水混合物的溫度是0攝氏度，而冰熔化時，有冰有水，溫度要保持0攝氏度，所以冰熔化過程溫度有上升階段，也有不變的階段。

3.制定計劃與設計實驗：實驗前，學生自己在家的冰箱里制取適量的冰塊，然后將溫度計玻璃泡伸入冰塊中。學生采用的方法有三種：一是將水和溫度計同時放入冰箱，凍好后，溫度計玻璃泡就在冰中央了；二是先將水凍成冰，再用工具在冰中鑿洞，放入溫度計玻璃泡；三是將水凍成冰后，將其磨碎成冰渣，再放入溫度計玻璃泡。實驗時，將帶來的裝置（做好保溫處理）放在室溫的環境或溫水中，同時觀察熔化過程，每隔一分鐘記錄一次溫度和物質狀態。

4.進行實驗與收集證據：采用水浴法，組裝好實驗裝置；在設計好的數據表格里記錄初始溫度和時間及物質狀態；每隔一分鐘記錄一次溫度和物質狀態；將冰熔化前、熔化時、熔化后三個階段的溫度隨時間的數據轉化成坐標紙上的圖像。

5.分析論證：分析數據和圖像，得出結論，冰熔化前，吸熱溫度上升，呈固態；熔化時，吸熱溫度不變，呈固液混合態；熔化后，吸熱溫度上升，呈液態。

6.評估、交流：（1）怎么把溫度計插入冰塊中，（1）有的小組是在實驗室鉆個洞放入，會看到溫度計示數下降直到和冰塊溫度一致；（2）有的小組是在家凍好冰塊后，鉆洞放入，再放回冰箱凍牢固，實驗時一起帶來；（3）有的小組是將水和溫度計同時放入冰箱，凍好后，溫度計玻璃泡就在冰中央了；（4）有的小組將水凍成冰后，將其磨碎成冰渣，再放入溫度計玻璃泡，會看到溫度計示數下降直到和冰塊溫度一致。經討論無論哪種方式，溫度計示數穩定后顯示的是冰熔化前的一個初始溫度。但是（4）方案更好一些，可以節省探究時間，但在加熱過程中要做好攪拌工作，做到受熱均勻。

（2）怎么做好保溫工作，細心的小組（尤其是女生）用厚厚的小棉布包，冰就沒熔化；粗心一點的就熔化一些；再粗心的就快熔化完了。

（3）整個裝置若在室溫下熔化，時間會很長，冰多的話，熔化不完就下課了，所以經討論用了水浴法，但水溫的選擇也是要嘗試的，太熱，過快，數據太少，觀察不清晰；太涼，過慢，課間時間不夠；所以水的溫度一定要合適，這樣時間適中，物質狀態的觀察也清楚；還有冰塊的多少也要在實驗前多次嘗試，選擇合適的量。對于學習能力較弱的學生，冰熔化的全過程可以不完成的，只要能觀察到冰熔化過程中，吸收熱量，但溫度不變就可以了。

綜述：這個案例，是一個可以完成的較完整的探究過程。但在教學中，各環節里還是有重難點的。學生的障礙體現在制定計劃與設計實驗這個環節。這里涉及到很多的子問題：（1）溫度計玻璃泡怎么樣穩固的放入冰塊中？（2）實驗前，如何給冰塊保溫不熔化？（3）冰熔化前，什么時候記錄初始溫度？（4）如何加熱保證熔化時間適宜，便于觀察和記錄數據？這四個問題的解決，（1）、（2）學生經過思索和討論可以解決，但（3）、（4）需要教師給與一點提示。整個探究過程學生完成的還算順利，大多數學生都完成了冰熔化過程吸熱溫度是不變的這個過程。學生在自己的思考和教師提點下，一步步解決遇到的障礙，并成功越過，直至達到目標和完成任務，總結出冰熔化溫度的變化規律，學生會覺得非常有成就感的。這也是真正的物理學習過程。