基于直觀性原則的分子熱運動教學難點突破

王青青　王林

摘? 要 學生難以在現實生活中觀察到分子，成為學習分子熱運動的障礙。結合初中生的認知特點，在教學過程中貫徹直觀性原則，可以幫助學生克服這一障礙。直觀的手段多樣化，除實物直觀、模型直觀、語言直觀外，還要重視學生的已有經驗。根據課程內容特點，提出在分子熱運動教學中貫徹直觀性原則的三種觀點：累積事實材料，攻克心理關;借助微課，攻克實驗關;利用學生已有經驗類比認識，攻克理解障礙。

關鍵詞 分子熱運動;直觀性原則;微課;物理教學

中圖分類號：G633.7? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）01-0107-02

1 引言

“分子熱運動”是人教版初中物理十三章“內能”的第一節內容。在這節課之前，初中物理八年級上下冊所學內容均貼近學生生活實際，有著大量的感性材料作為學習的基礎。但是分子熱運動涉及的是物質的微觀結構以及組成物質的分子的理論，學生難以在現實生活中觀察分子，可以說“分子”讓學生望而生畏。上好這節課的難點就在于如何讓學生盡可能直觀地、正確地認識和理解分子動理論的三個基本觀點，能從微觀層面解釋一些生活中的現象。

物理教學實踐表明，學生對事實材料的直觀感知越豐富，表象越清晰，認識就越深刻，形成的概念也就越牢固、越準確，因此，物理教學必須貫徹直觀性原則[1]。直觀性原則是指教師在課堂教學中運用各種直觀性手段，引導學生感知所學的對象，獲得具體而明確的表象，為理解教材、掌握概念打下基礎[2]。直觀的手段可以多樣化，包括實物直觀、模型直觀、語言直觀。語言直觀是指教師用語言的描述和生動的比喻使深奧的道理淺顯化[1]。語言直觀利用的是學生的已有經驗和實踐，這與第斯多惠強調學生已有經驗異曲同工[3]。結合課程內容特點以及初中學生的認知特點，基于直觀性原則，從三個角度攻克這一難點：聯系生活實際以及演示、分組實驗累積事實材料，攻克心理關;借助微課，攻克實驗關;利用學生已有經驗類比認識，攻克理解障礙。

2 了解物質的構成

初中階段一般是思維由經驗型向理論型的發展期，該階段學生的思維處于從具體形象思維向抽象思維過渡的階段。初中生易動感情，情緒波動較大，物理學習順利時積極性高，但稍遇困難便會產生消極情緒[4]。所以在教學中要多由常見的學生體驗豐富的生活情境出發，零起點教學，遵從循序漸進的教學原則。

物質的構成是這節課的基礎，在引入新課時要能夠激發學生思考，領悟到物質是由肉眼看不見的微小物體構成的。首先，列舉生活中常見的能引起學生共鳴的例子，如經過火鍋店門口會聞到火鍋的香味，家里做飯會聞見飯菜的香味，提前在教室的地面上撒上花露水，讓學生聞到花露水的味道……累積事實經驗之后要進行有效提問，引發學生思考：為什么看不到有東西進到鼻子里，卻能聞到物體的味道？這是因為有一種肉眼看不見的東西進入鼻腔。再利用學生在生物實驗室用顯微鏡觀察過植物細胞，或用顯微鏡放大原理觀察肉眼看不見的微小物體的經驗，說明現實生活中存在很多肉眼看不見的物質。

雖然能看見洋蔥實物，但用光學顯微鏡才知道洋蔥是由洋蔥細胞組成的，如圖1所示。如果用放大倍數更高的顯微鏡，是否可以看到組成物質的更小微粒呢？拋出這個問題之后，最好能讓學生直觀觀察到物質確實由肉眼看不見的微小物體組成。由于分子尺度較小，肉眼和光學顯微鏡都不可見，而大多數中學未配備電子顯微鏡，因此，為了讓學直觀觀察，可采用微課的形式[5]。如播放金原子在光學顯微鏡下的圖像視頻（圖1）、電子顯微鏡下的水分子等，從而讓學生直觀感知物質是由分子和原子組成，并強調分子的尺度。

3 認識擴散現象及其本質

擴散現象在生活中非常普遍，固體、液體、氣體都可以發生擴散現象。為了讓學生建立起擴散現象的準確概念，必須排除無關因素，而實驗演示就可以控制無關變量，探究事物本質。所以分別通過實驗演示讓學生直觀觀察到氣體、液體、固體的擴散現象。人教版初中物理教材采用氮氣和空氣的擴散實驗、藍色硫酸銅溶液和水的擴散實驗來演示氣體和液體之間的擴散現象。由于硫酸銅溶液與水之間的擴散、固體的擴散需要較長時間，可用微課代替。生動的直觀要過渡到抽象的概括[1]，每個演示實驗都要讓學生準確描述實驗現象，并結合“物質是由分子、原子構成的”解釋擴散現象是兩種不同物質的分子相互進入對方的現象。擴散現象說明分子在做無規則運動，分子之間存在間隙。

如通過無風時噴香水，各個方向能聞到香水味的擴散現象，說明香水分子在不停地做無規則運動;擴散過程中香水分子相互進入空氣中，說明構成物質的分子之間是存在間隙的，所以擴散的快慢與分子運動的快慢以及分子間隙大小有關。對于擴散的本質，大多數學生難以理解。筆者采用類比法，用踢足球的例子來說明，將兩隊足球運動員比作兩種不同物質的分子，正是由于球員的運動以及對方球員之間有很大的空隙，兩方球員才混合在一起（如圖2所示），以此使學生理解分子能相互進入對方，正是由于分子不停地無規則運動以及分子之間有間隙。

這部分分子熱運動是重點，在學生知道了分子熱運動的定義后，為了讓他們理解分子熱運動與溫度有關，采用將等量的墨水滴入等量的熱水和涼水，觀察哪個更早擴散均勻的方法，讓學生直觀感受，得出溫度影響擴散的快慢，即影響分子運動的快慢，所以稱分子的無規則運動為分子熱運動。

4 理解分子間相互作用力

既然分子在不斷做無規則運動，為什么分子沒有完全散開，而是構成物質如金屬、水等？由此引入分子之間存在引力。為了讓學生感受分子之間的引力，教材采用打磨光滑的鉛塊吸引在一起的實驗來說明。為什么只有打磨光滑的鉛塊才能相互吸引，而粗糙的鉛塊表面不能相互吸引呢？由此解釋分子間距離太大時，分子間作用力極其微弱;分子間距離較近時，才會表現出明顯的分子引力。也可用中間有棉線格擋的金屬線圈覆上肥皂水這一裝置進行分組實驗，說明水膜中的分子之間存在相互吸引力，如圖3所示。

由液體、固體難以壓縮，引出分子之間存在斥力。為了讓學生直觀感受分子之間存在斥力，可以用醫用針管壓縮水來演示，說明水分子之間存在斥力。固體很難被壓縮，也說明分子之間有斥力。可用彈簧的彈力來類比分子之間的引力與斥力，如圖4所示，學生更易理解。

5 結語

在直觀性原則指引下，新課引入環節主要通過累積事實材料，幫助克服心理關，一定不能在學生面前說難;學習物質的組成時，類比洋蔥和洋蔥細胞，讓學生思考如果用放大倍數更高的顯微鏡，是否可以看到組成物質的更小微粒;認識分子和原子，做液體和固體擴散實驗時，可利用微課彌補實驗設備不足，讓學生直觀觀察金原子、水分子以及液體、固體的擴散現象，理解擴散現象的定義及其本質;用兩隊足球運動員類比兩種物質分子，用彈簧彈力類比分子間引力、斥力，加深學生對擴散的本質以及分子間作用力的理解。文中所用到的方法在教學實踐中試行并收到良好的效果，希望能為教師教學提供參考。

除實驗直觀、語言直觀外，還可以利用模型直觀輔助教學。如用Flash動畫做出氣體、液體、固體擴散的微觀模型，幫助學生理解。直觀只是手段而不是目的。因此，物理教學中運用直觀教學時，要有意識地引導學生通過分析、比較、抽象、綜合、推理等思維活動對直觀對象作定向的理解，揭示事物的本質，上升到理論，同時發展學生的抽象思維能力[1]。■

參考文獻

[1]朱鐵成.物理課程與教學論[M].杭州：浙江大學出版社，2010：74-75.

[2]顧明遠.教育大辭典[M].上海：上海教育出版社，1998.

[3]吳惠玲.直觀性原則的探析[J].科技視界，2012（26）：128-129.

[4]王較過.中學物理教材研究與教學設計[M].西安：陜西師范大學出版社，2014：80-82.

[5]黃德.微課教學應用于中學物理的研究[J].科技創新導報，2016，13（29）：156-157.