《溫度計的“前世今生”》教學設計及反思

朱靜雅 毛國永

[摘? ?要]《溫度計的“前世今生”》是一節融合科學史和當代科技成果的自編教材內容，教學中，教師要讓學生回到溫度計研究的“起點”，加深對溫度計的真實體驗，在經歷了溫度計演變歷史的基礎上，了解現代科技創造出的新型溫度計，讓學生的知識得到運用，并激發學生對科技成果的運用興趣。

[關鍵詞]溫度計;前世今生;科學史;教學設計

[中圖分類號]? ? G633.98? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）05-0094-02

一、設計思路

《溫度計的“前世今生”》是一節融合科學史和當代科技成果的自編教材內容。與傳統的課堂教學不同，本節課是在智慧技術支持下，初步呈現全員參與下的探究課堂形式。本節課是從以下三個方面實現了智慧技術與教學內容的有機結合：（1）自省他評，全員參與。本節課的許多環節都實現了學生平板與教師端白板的資源互動，在呈現學生的課堂生成后，讓學生自省本組設計的不足，評價他組設計的優勢，真正參與課堂生成的評價。（2）直觀感受，豐富探究。本節課實時錄制了學生的實驗操作過程，獲取學生的直觀感受成果，豐富了學生的探究形式。學生在親自探究后，更樂于學習，參與探究，獲得了學習的成就感和滿足感。（3）感受科技，激發思維。本節課安排學生展示新型溫度計和教師演示新型溫度計的環節，使學生受到極大的視覺沖擊，激發了學生對科學的向往，及對知識的探究欲望，為之后學生課外探究新型溫度計埋下伏筆。

二、教學目標

（1）知識與技能：會利用浮力知識解釋伽利略液體溫度計的工作原理;會運用氣體的熱脹冷縮原理制作空氣溫度計;能了解現代的新型溫度計。

（2）過程與方法：在實驗和觀察中了解不同類型溫度計的工作原理;能夠通過合作學習方式解決實驗探究過程中遇到的問題。

（3）情感態度與價值觀：通過溫度計的演變歷史，使學生感受到科學的開放性、辯證性和發展性;通過空氣溫度計的制作，激發學生學習科學的興趣，培養他們的探究精神和科學態度;將課內的知識延伸到課外，讓學生能在增長見識的同時，樹立運用科學技術強國的正確人生觀和價值觀。

三、教學重難點

教學重點：溫度計的演變歷史;伽利略液體溫度計、空氣溫度計的工作原理。

教學難點：伽利略空氣溫度計的制作。

四、教學過程

1.課前探究

學生通過課前探究了解了伽利略液體溫度計的量程、工作原理讀數方法。

師：昨天老師給每個小組下發了一支特別的溫度計——伽利略液體溫度計，并請大家對它展開探究。大家都完成得很好。這是老師早上收上來的探究報告，現請大家從探究結果的準確性、探究報告呈現方式的豐富性等方面來投票選出“最佳探究報告”。首先，我們來確定一下各個探究問題的結果。哪一組同學愿意分享一下你們的探究方法和探究結果？既然已經確定了探究的結果，接下去，請大家根據評選標準，仔細觀察老師推送給大家的探究報告，選出你們心中的NO.1！（只能投票給本組以外的小組）

2.引出課題

師：伽利略液體溫度計是伽利略在1593年發明的，溫度計的歷史非常悠久，可以追溯到16世紀，它在演變成我們今天常用的溫度計的過程中到底發生了怎么樣的故事呢？迄今為止，我們人類有關溫度計的研究又有了怎么樣的發展呢？今天就讓我們一起來重溫溫度計的“前世今生”。

3.合作探究一：伽利略空氣溫度計

師：伽利略液體溫度計造型美觀獨特，但量程太小，精確度也不高，所以它主要被用作室內溫度計。那么有沒有辦法讓這類溫度計的測溫范圍增大一些且變得更精確呢？伽利略想到了熱脹冷縮。他決定使用空氣作為熱脹冷縮的對象，制造出世界上的第一支膨脹型溫度計。今天就讓我們循著伽利略的實驗思路，一起制造我們的空氣溫度計。提到熱脹冷縮，大家立馬想到了我們生活中常用的溫度計——液體溫度計，現代的液體溫度計是把一定質量的液體密封起來，當溫度變化時，這些液體的體積就會發生變化，如果說現代的液體溫度計是使用這樣的方法制成的，那么空氣溫度計又是如何制作的呢？

生：將一定質量的空氣密封起來。

師：想好了怎么做，接下來我們就可以來設計實驗裝置了。老師把可能會用到的實驗器材推送給大家（其中包括圓底燒瓶、帶橡皮塞的玻璃導管、裝有紅墨水的水槽、帶鐵圈的鐵架臺），大家可以使用全部或部分實驗裝置，依據“將一定質量的空氣密封起來”的想法來設計實驗裝置。

教師：對于這兩種裝置，我們先總體評價一下，是否達到了“密封一定質量空氣”的要求？（生答：達到了）那請大家結合兩種裝置的特點來評判一下，作為需要長時間使用的溫度計，哪種裝置更合理呢？（學生投票，請選擇②號裝置的學生來說明①號裝置的不足：液體會跑出去、會蒸發等）是啊，看來兩種裝置中更適合制作空氣溫度計的是②號裝置。我們給設計出這種裝置的年輕的“伽利略們”點贊！你們設計的空氣溫度計與當時伽利略設計的很相似呢！現請大家根據我們選定的實驗裝置制作我們的空氣溫度計。

師：大家真是太厲害了！但老師發現伽利略的空氣溫度計的液面在玻璃管內有一定高度，而我們的呢？我們怎么才能在原有裝置的基礎上讓液體進入玻璃管呢？

（拍視頻上傳，請小組代表來說說是怎么做到的）

師：當時制作出空氣溫度計的伽利略和現在的我們一樣高興，不過科學是一個不斷糾錯的過程，在經過了幾個不同天氣的日子后，他就發現了這個裝置作為溫度計的弊端，你發現了嗎？

師：請大家仔細觀看老師的演示，老師將裝置放在密閉容器中，然后用抽氣的方式減小裝置周圍的氣壓，液面明顯下降，這說明這個裝置即使在溫度不變的情況下，也會由于氣壓的變化，導致液面的變化。因此它最終被淘汰了。不過雖然被淘汰了，但是它卻開啟了科學家有關膨脹型溫度計的探索之旅。在這之后，科學家們在這個裝置的基礎上進行無數次改進，在改進了熱脹冷縮的對象后，于1654年，有了斐迪南發明的第一支酒精溫度計;于1659年，有了布里奧發明的第一支水銀溫度計。之后又在溫度計的單位上有了新的發展，于是在1742年就有了攝爾修斯發明的攝氏溫度計，最后慢慢演變，就有了我們如今的現代液體溫度計。

4.合作探究二：現代溫度計

師：老師今天帶來了6種現代溫度計，請大家先從老師提供的資料中了解一下這些溫度計。由于課堂時間有限，我們在課上只重點了解有代表性的兩種溫度計：1、2、3組了解雙金屬溫度計;4、5、6組了解紅外測溫儀，請大家在3分鐘后展示你們組所了解的溫度計，可以展示它的工作原理，也可以展示它的使用方法等。

（學生分組合作探究）

師：好的。讓我們先以搶權的方式決定哪兩組來代表展示。

（學生搶權，展示交流）

師：大家都介紹得很棒，讓我們先來選出“最具表現力小組”吧。經過這個小組合作活動，我們發現了在不同量程和精度要求的情況下，我們有了許多現代的溫度計。老師今天帶來了一個配有高溫探頭并能在電腦上實時顯示數據的溫度傳感器，老師想請它來幫解決一個疑惑。老師愛吃日料，經常在日料店里見到一種工具，它就是丁烷噴槍，用它在短時間之內就能加熱食材，日料店的工作人員告訴老師，它的火焰溫度很高，能達到1000攝氏度以上，當時老師就對這個問題的真實性產生了懷疑，你們對這個問題有什么樣的想法呢？今天有了稱手的工具，就讓我們一起來驗證吧。

師：今天這節課，老師帶領大家重溫了溫度計“前世今生”中的很小一部分，無論是溫度計的前世還是今生都還有很多很多的故事，就讓我們在課外，利用網絡、書籍等方式去了解溫度計的更多故事吧！也希望有興趣的同學，能夠利用課外時間制作自己的新型溫度計，積極參加青少年科技創新大賽，希望以后有一款溫度計是你們其中的一位發明的，老師很期待！最后，老師想用伽利略的一句話與大家共勉：“追求科學，需要有特殊的勇敢，思考是人類最大的快樂。”

五、教學反思

本節課是筆者參加2018年“兩岸智慧好課堂比賽”的展示課，筆者對本節課的課堂教學部分進行了幾次調整。在課堂教學的第一個環節：“課前探究”環節，筆者在將探究問題設計具體化以及增加了酒精溫度計作為伽利略液體溫度計的讀數參照后，學生能較準確地完成課前探究的問題并豐富地展現在學生平板端。第三個環節是本節課的重點環節，即學生設計“空氣溫度計”，在這個環節中，學生展示自己設計的空氣溫度計裝置，之后在筆者歸類后學生自我評價裝置設計效果，教學效果比較理想。學生通過對比，自己設計出了“空氣溫度計”的實驗裝置，既經歷了科學探究過程，又在智慧技術的幫助下實現了自我評價，較好地達成了學習目標。第四環節：了解“現代溫度計”，這是一個學生展示環節，在賽課時，學生展示得很豐富，所以用了比較長的時間，導致最后一個“老師展示溫度傳感器測溫”的環節沒有時間進行展示。因此，這個環節學生在展示時，筆者應該有計時的操作，給學生以時間限定，這樣教學效果會更佳。

（責任編輯 黃春香）