“比熱容”教學(xué)如何突破難點(diǎn)

劉滿云

比熱容作為學(xué)生建立物質(zhì)觀的重要概念，是教學(xué)過程中的一個難點(diǎn)，學(xué)生往往存在理解不透、遷移困難的普遍問題。之所以困難，是因?yàn)楸葻崛葑鳛橛帽戎刀x的物理量，存在直觀性不強(qiáng)、涉及多個因素、數(shù)學(xué)公式復(fù)雜等問題。那么如何解決這些問題呢？在一次省級同課異構(gòu)活動中，筆者針對兩位老師比較典型的做法進(jìn)行了分析，有了新的認(rèn)識。

一、準(zhǔn)確定位難點(diǎn)，是突破難點(diǎn)的關(guān)鍵

首先，我們看一下兩位老師的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計。

對比兩位教師的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計，其三維目標(biāo)基本相同，均符合課程標(biāo)準(zhǔn)理念和要求，但不難發(fā)現(xiàn)，二者最大的區(qū)別在于難點(diǎn)定位不同。而正因?yàn)殡y點(diǎn)定位的不同，其教學(xué)行為也大不相同。兩位老師選用的實(shí)驗(yàn)都是用電熱器加熱同樣質(zhì)量的水和植物油，通過比較升高相同的溫度所需要的加熱時間，來比較兩種物質(zhì)的吸熱能力大小，并借此建立比熱容概念。實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較直觀，兩種物質(zhì)在相同條件下升高相同的溫度時吸熱不同。為什么不同？如何描述物質(zhì)的這種屬性？此刻，課堂的關(guān)鍵時刻到來了，兩位教師的做法則大相徑庭。

A教師提出問題：“兩種物質(zhì)為什么吸熱不同？如何描述物質(zhì)的這種屬性？”要求學(xué)生閱讀教材三分鐘，自我構(gòu)建比熱容概念。

B教師在實(shí)驗(yàn)完成獲得“不同物質(zhì)吸熱本領(lǐng)不同”的直觀認(rèn)識后，提供了水和食用油的一組數(shù)據(jù)。

在質(zhì)量不同，升高的溫度也不相同的情況下，如何比較水和食用油兩種物質(zhì)吸熱的多少？這個問題的答案顯而易見：比較加熱時間即可；教師進(jìn)一步追問：如何比較不同物質(zhì)的吸熱能力大小？

學(xué)生一時回答不上來，此時，教師的價值就體現(xiàn)了，B教師充分利用學(xué)生頭腦里已有的經(jīng)驗(yàn)，把“速度”或“密度”概念類比進(jìn)來，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行變量控制，從而把熱量多少、質(zhì)量因素、溫度變化因素都考慮進(jìn)來，順利地用比值方法建構(gòu)了比熱容概念。

A教師在教學(xué)設(shè)計中闡述到，此處用三分鐘閱讀來建構(gòu)概念，一是培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，二是培養(yǎng)學(xué)生閱讀教材的習(xí)慣。但筆者認(rèn)為，建構(gòu)比熱容概念才是難中之難，把這個任務(wù)完全交給學(xué)生自主完成，教師在學(xué)生最需要幫助的時候選擇了隱身，實(shí)在有失妥當(dāng)。而B教師尊重學(xué)生的原認(rèn)知，充分發(fā)揮教師的啟發(fā)引導(dǎo)作用，把建構(gòu)概念的關(guān)鍵環(huán)節(jié)做了細(xì)致處理，最后幫助學(xué)生順利突破難點(diǎn)。

二、合理分散難點(diǎn)，是突破難點(diǎn)的手段

A、B兩位教師在課堂進(jìn)入新知應(yīng)用階段時，均要求學(xué)生用所學(xué)知識解釋“夏日沙灘和海水的體感溫度為什么不同”這一問題。課堂觀察發(fā)現(xiàn)，A教師教的學(xué)生無法將日照時間相同轉(zhuǎn)化為沙灘和海水的Q吸大致相同這一因素，也不能將海水和沙灘的質(zhì)量m視為大致相同。但B教師教的學(xué)生卻能夠有意識地控制變量，甚至有學(xué)生在回答問題時，談到自己無法確定海水和沙灘的質(zhì)量大小關(guān)系，教師適時引導(dǎo)學(xué)生把沙灘和海水質(zhì)量看作近似相等，并介紹在物理現(xiàn)象的定性分析中常用近似處理的方法，師生還共同得到關(guān)于物理研究方法的意外收獲。

顯然，兩種做法教學(xué)效果大相徑庭的根源，在于兩位教師對難點(diǎn)的定位不同。A教師將“理解比熱容概念”定為教學(xué)難點(diǎn)，B教師不否認(rèn)“理解比熱容概念”是難點(diǎn)，但他把一個大難點(diǎn)分解為幾個小難點(diǎn)，尤其以“建構(gòu)比熱容概念”為難點(diǎn)，以具體數(shù)據(jù)為載體，用類比思想為手段，化解了用比值定義比熱容時涉及多個因素這一最難理解的難點(diǎn)，同時全過程每一個環(huán)節(jié)無不在滲透控制變量的思想。

理解比熱容固然是個難點(diǎn)，它難的原因是概念抽象、涉及因素多、用比值定義。而為何要通過實(shí)驗(yàn)探究比較不同物質(zhì)的吸熱能力（實(shí)驗(yàn)的必要性）以及怎樣進(jìn)行比較，為何要涉及三個因素，要用比值來定義等，這些都是引導(dǎo)學(xué)生思維層層深入的問題。只有將大難點(diǎn)分解成幾個小難點(diǎn)，各個擊破，在尊重學(xué)生的原認(rèn)知基礎(chǔ)上構(gòu)建新的概念，比如類比原有認(rèn)識中速度或密度的定義辦法，才能突破理解比熱容概念的難點(diǎn)。所以，如何建構(gòu)概念才是真正的難點(diǎn)，一旦逐個掃清各個小難點(diǎn)障礙，成功構(gòu)建出一個新概念，理解這個概念也就水到渠成了。

在概念教學(xué)的過程中，老師們在分析教材確定難點(diǎn)時，將“理解××概念”作為教學(xué)難點(diǎn)是普遍做法，但少有思考難點(diǎn)到底難在哪個階段，比如，是理解引入概念的必要性，還是對概念建構(gòu)的方法，抑或是概念的定義式與決定式的區(qū)別，等等。

再看B教師的教學(xué)過程。為突破“理解比熱容”這一難點(diǎn)，他組織學(xué)生進(jìn)行討論：為了比較兩種物質(zhì)的吸熱能力，實(shí)驗(yàn)中該測量哪些物理量，為什么要測量這些物理量？獲得數(shù)據(jù)后，兩種物質(zhì)由于質(zhì)量相同，升高的溫度相同，其吸收熱量不同這一結(jié)果是很直觀的，學(xué)生可以初步獲得認(rèn)知：不同的物質(zhì)吸收熱量的能力不同。接下來，在實(shí)驗(yàn)獲得的真實(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上再提供質(zhì)量不同、溫度變化也不同、吸收熱量不同的數(shù)據(jù)，比較兩種物質(zhì)的吸熱能力。由于質(zhì)量不同、溫度變化也不同，吸收熱量的能力強(qiáng)弱一眼看不出，就需要進(jìn)行控制變量的處理，由此為比值定義比熱容進(jìn)行了必要的鋪墊，比熱容概念呼之欲出。此時教師通過類比速度概念的構(gòu)建，引入比熱容概念，幫助學(xué)生成功登上了這個牽涉多個因素且用比值定義的臺階。

三、精心設(shè)計問題串，是突破難點(diǎn)的抓手

觀察B教師設(shè)計的課堂問題主線，不難發(fā)現(xiàn)，他圍繞建構(gòu)比熱容概念設(shè)置的問題線索清晰，輪廓分明：首先，提出問題“為什么夏日沙灘與海水的體感溫度不同？”設(shè)置的梯度問題是“如何比較燒開質(zhì)量相同的一壺水和一壺油吸熱的多少”“如何比較燒開一壺水和半壺水吸熱的多少”，從而引入加熱時間長短替代吸收熱量多少。接下來，由如何比較不同物質(zhì)吸熱多少過渡到如何比較不同物質(zhì)吸熱本領(lǐng)強(qiáng)弱，設(shè)置的梯度問題是“比較不同質(zhì)量、不同溫度變化、吸收不同熱量的水和油吸熱本領(lǐng)”，提供數(shù)據(jù)從而把問題具體化，把思維可視化，使學(xué)生意識到“多和少”可以直接比，但“強(qiáng)和弱”則需要進(jìn)行數(shù)學(xué)模型化處理。

B教師圍繞一個主要的大問題，精心設(shè)計若干個小問題，形成課堂的問題串，將整節(jié)課設(shè)計為一個或幾個主要問題的解決過程，也成為學(xué)生思維不斷發(fā)散與聚合的交替過程。學(xué)生在問題情境中不斷通過問題解決的實(shí)踐，積極主動地探究問題，在解決問題的活動中通過體驗(yàn)、認(rèn)識及內(nèi)化等逐步形成相對穩(wěn)定的思考問題、解決問題的思維方法。最終，學(xué)生順利地構(gòu)建了比熱容的概念，并主動用控制變量的思想解決課前引入問題。

B教師的成功之處，一是在于問題串的設(shè)計環(huán)環(huán)相扣，問題雖然具有一定的難度，需要學(xué)生努力去克服，但又在學(xué)生能力范圍內(nèi)，皆落在學(xué)生學(xué)習(xí)的最近發(fā)展區(qū)；二是問題引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，從而使學(xué)生產(chǎn)生好奇心和求知欲，有效地激發(fā)了學(xué)生的探求動機(jī)和興趣。

每一堂物理課在教學(xué)設(shè)計中都有重點(diǎn)和難點(diǎn)的設(shè)計，圍繞難點(diǎn)的突破，教師做好難點(diǎn)定位、難點(diǎn)分解、問題設(shè)計等環(huán)節(jié)的工作，對幫助學(xué)生構(gòu)建物理知識、發(fā)展學(xué)生的思維能力、培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用，也對提高教學(xué)效率起著關(guān)鍵性的作用。

【本文系湖南省創(chuàng)造學(xué)會教育科學(xué)研究課題“中學(xué)物理教學(xué)中培育學(xué)生物理核心素養(yǎng)的實(shí)踐與研究”（課題編號：XCZXH2018K011）研究成果】

（作者單位：長沙市岳麓區(qū)湘儀學(xué)校）