基于“玩、理、探、用、結”教學方法的教學設計

摘 要：本文基于“玩、理、探、用、結”教學方法對初中物理教科版“內能和熱量”一課進行教學設計，以實驗貫穿本節課教學，讓學生在“玩”中有快樂，“玩”中有發現，“玩”中有感悟，“玩”中有收獲，力圖培養學生科學思維、科學探究能力，發展學生物理核心素養.

關鍵詞：“玩、理、探、用、結”教學方法;內能和熱量;教學設計;創新實驗

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）08-0039-03

作者簡介：齊占波（1975-），男，黑龍江賓縣人，本科，中學一級教師，研究方向：初中物理教學.

“玩、理、探、用、結”教學方法是哈爾濱市教育研究院物理教研員王建輝老師提出并主持的省級科研課題，哈爾濱市物理教師已經進行多年教學實踐，教師通過此方法將新教學理念轉變為教學行為，并取得較好的教學效果.下面筆者以此方法對教科版物理九年級上冊第一章第二節“內能和熱量”的第一課時進行教學設計.

1 教學背景分析

1.1 設計理念

教師在教學中采用“玩、理、探、用、結”的教學方法，讓學生在“玩”中有快樂，“玩”中有發現，“玩”中有感悟，“玩”中有收獲，教師幫助學生梳理知識、梳理思維過程、梳理方法，引導學生經歷科學探究過程，培養學生的科學探究素養.從知識層面而言，學生對知識學以致用，體現從生活走向物理、從物理走向社會的理念.從新課改理念而言，這種教學方式體現以學生為主體、以教師為主導的創新實驗方法，培養學生的創新思維、創新能力.

1.2 教材分析

本節課是熱學中的重要內容，是在學生八年級所學“物態變化”的基礎上對熱學內容的進一步深入，也為學生后續學習比熱容、熱機、焦耳定律等內容奠定基礎.課程標準對本節課的要求是：了解內能和熱量.教材圖文并茂，有實驗圖、有動漫圖、有生活情境圖;舊知與新知相對比，有物體的動能和彈性勢能、有分子的動能和分子勢能;古代與現代并舉，有古代的鉆木取火，有現代儀器測量顯示的熱譜圖和現代的儀器——溫度、壓強傳感器.

1.3 學情分析

學生對溫度都有親身感受，并在八年級學過“物態變化與溫度”，在本章上一節課學習過擴散現象，學生將樂于探究溫度對擴散現象的影響.學生在八年級學過“能量”一節，也學過“機械能”一章，本節課學習一種新的能量形式——內能，學生會對本節內容產生既熟悉又陌生的感覺.初中學生好奇心強，愛玩，對物理實驗有較強的興趣和探究欲望，并且九年級學生已經初步具備實驗探究能力，但還存在思維不夠靈活、不能認真觀察生活等問題.

1.4 教學流程設計（如圖1所示）

2 教學目標

2.1 知識與技能

（1）知道分子運動快慢與溫度的關系;

（2）了解內能的概念，能簡單描述溫度和內能的關系，了解熱量的概念;

（3）知道改變和利用內能的兩種方式.

2.2 過程與方法

（1）通過自主實驗探究，知道物體溫度越高，分子運動越劇烈;類比機械能，認識內能;

（2）通過實例認識做功過程、熱傳遞過程都是改變物體內能的過程.

2.3 情感、態度與價值觀

認識內能及內能的改變與人類的生活、生產息息相關，增強利用內能服務人類社會的意識.

3 教學重難點

3.1 教學重點

（1）認識到一切物體都具有內能;

（2）認識到內能改變的兩種方式是做功和熱傳遞.

3.2 教學難點

（1）溫度、內能、熱量三個基本熱學概念的聯系;

（2）對物體對外做功的理解.

4 教學過程

4.1 引入新課

師：人們喝啤酒用起瓶器打開瓶蓋時，會聽到“砰”的一聲，并看見從瓶口冒出一股“白氣”，“白氣”是怎樣形成的？

設計意圖：結合生活中的現象，創設真實情境，設疑引入，從生活走進物理.

4.2 新課教學

4.2.1 溫度與熱運動

“玩”——實驗探究：溫度對擴散的影響

師：將墨水滴入水中，將會發生擴散現象，但大家想不想知道將墨水分別滴入冷水和熱水中，擴散現象會有什么不同？大家“玩”過之后便會知曉.

學生將兩滴藍墨水分別從同一高度同時滴入盛有相同質量的冷水和熱水的兩個玻璃杯中，觀察并比較兩杯水中墨水擴散的快慢（如圖2所示）.

設計意圖：開課就讓學生“玩”，激發學生學習興趣、活躍學生思維，通過“玩”從而有發現，進而進行下面的“理”.

“理”——分子運動的快慢與溫度的關系

師：你看到什么現象？說明了什么？

生：我看到藍墨水在冷水中擴散得慢，在熱水中擴散得快，說明溫度越高，分子的無規則運動越劇烈.

設計意圖：學生通過“玩”水到渠成、自然獲取“溫度越高，分子的無規則運動越劇烈”這一知識點，而非通過教師填鴨式灌輸才得以掌握.

“用”——“溫度越高，分子的無規則運動越劇烈”的應用

師：請解釋以下現象：五月的校園內飄溢著花的香味，氣溫高時，香味更濃，原因是什么？

設計意圖：應用所學的知識解釋生活中學生都熟知的現象，引導學生將所學知識學以致用，使學生獲得成功感.同時也能加深學生對“溫度越高，分子的無規則運動越劇烈”的理解，并為后續學習內能與溫度的關系做鋪墊.

4.2.2 物體的內能

師：沸騰時水分子運動比溫水的分子運動要劇烈，水沸騰時產生的水蒸氣能將饅頭蒸熟，說明水蒸氣具有能量，這是什么形式的能量？

“理”——內能及影響因素

師：我們知道運動的物體具有動能，分子是否也具有動能？

生：分子在永不停息地做無規則運動，分子也具有動能.

師：伸縮的彈簧具有勢能，分子間是否存在勢能？

生：分子間存在著引力和斥力，就像有彈簧連接著，分子之間同樣也存在著分子勢能.

師：物體內所有分子的動能和分子間相互作用的勢能的總和，叫作物體的內能.內能大小可能與哪些因素有關？并說出你猜想的依據.

師：內能除和溫度有關外，還和物體內部分子的多少、種類、結構、狀態等因素有關.一切物體都具有內能，誰來談一談對內能的認識？

學生歸納梳理知識.

設計意圖：通過與機械能進行類比，引入內能的概念.通過教師的引導，幫助學生梳理知識.

4.2.3 改變內能的方式

“玩”——讓粗鐵絲熱起來

師：物體的溫度發生變化，它的內能就發生改變，如何讓一段粗鐵絲熱起來？

學生討論使粗鐵絲熱起來的方法，如用手或石頭摩擦鐵絲、將鐵絲放在手中捂、放在陽光下曬、放在熱水中燙，放在火上烤，來回彎折鐵絲等，之后去“玩”.

設計意圖：將教材中的實驗“讓筆桿熱起來”變為“讓粗鐵絲熱起來”，即研究對象由鉛筆桿變為粗鐵絲，促使學生想出更多的解決辦法，如彎折粗鐵絲或將粗鐵絲放在火上烤，這是教材中用鉛筆桿進行實驗不能達到的效果，這樣更能發散學生的思維，更有利于學生歸納改變內能的方式.學生先討論使粗鐵絲熱起來的方法，然后再動手去實驗驗證，即帶著目的去“玩”，明確“玩”的方向.

“理”——改變內能的方式

師：能否從能量的角度對以上方法進行歸納分類？

生：用手或石頭摩擦鐵絲、來回彎折鐵絲，這些屬于能量的轉化;將鐵絲放在手中晤、放在陽光下曬、放在熱水中燙、放在火上烤，這些屬于能量的轉移.

師：一種是以內能的形式從一個物體向另一個物體直接傳遞，叫作熱傳遞;另一種是從其他形式的能量轉化為內能或內能轉化為其他形式的能量，叫作做功.在熱傳遞過程中，轉移內能的多少叫作熱量.

設計意圖：讓學生從能量角度對“讓粗鐵絲熱起來”的方法進行分類，即體現物理觀念中的能量觀念，發展學生的物理核心素養.

“探”——氣體的內能

教師利用創新實驗裝置進行演示實驗（如圖3所示），向瓶內打氣，會發現溫度計的示數升高;使噴口對小風車，打開閥門，會發現小風車轉動，同時溫度計的示數降低.

師：以上現象說明什么？

生：說明外界對氣體做功，氣體內能增大，溫度升高;氣體對外做功，氣體內能減小，溫度降低.

設計意圖：學校無溫度、壓強傳感器，不能進行教材中利用溫度、壓強傳感器探究氣球破裂瞬間球內氣體溫度和壓強的變化這一實驗.筆者利用噴壺、飲料瓶、探針式數字溫度計等器材進行創新實驗設計，既可演示對氣體做功實驗，也可進行氣體對外做功實驗，且兩實驗能連續進行，進行對比，將兩實驗合二為一，減少實驗器材，縮短實驗時間，并且實驗現象明顯，通過創新實驗突破難點，培養學生創新思維.

師：通過以上的學習，請說一說溫度、內能、熱量三者的聯系.

學生討論、回答.

“用”——改變和利用物體的內能

由于內能可以方便地轉移或與其他形式的能量相互轉化，因此為人類所廣泛應用.教師指導學生觀察教材圖1-2-3，分析如何改變和利用物體的內能.

解釋相關現象：

“玩”——“沙子變熱的原因”實驗

教師將塑料瓶中裝入適量的沙子，將穿過瓶蓋的探針式數字溫度計的探頭插入沙子中，擰好瓶蓋.

學生利用改進后的器材去“玩”，用力晃動瓶子多次，觀察溫度計示數的變化（如圖4所示），之后進行解釋.

“玩”——“模擬起啤酒瓶蓋”實驗

教師將上述探究氣體內能的創新實驗裝置中帶數字溫度計的瓶蓋換成另一瓶蓋，讓兩名學生到講臺“玩”模擬起啤酒瓶蓋的過程，其他學生觀察.

學生向瓶內打氣增大氣壓，然后迅速打開瓶蓋，會看到瓶內及瓶口均產生“白氣”，另一學生打開一激光筆，讓光對著瓶口，觀察光傳播的徑跡.

教師讓學生解釋起啤酒瓶蓋時出現“白氣”的原因.

設計意圖：將教材中課后“家庭實驗室”中“沙子變熱的原因”這一實驗變為課內學生實驗，筆者將這一實驗進行改進，現象明顯，易于讀數，不怕破碎，操作安全.通過起啤酒瓶蓋時出現“白氣”這一生活情境使學生帶著疑問學習新課，通過一節課的“玩”“理”“探”“用”，最后再次通過“玩”，經歷起啤酒瓶蓋這一過程，首尾呼應，讓學生解釋“白氣”形成的原因，使學生帶著收獲、帶著快樂結束本節課的學習.

“結”——課堂小結

師：通過這節課的學習同學們的收獲是什么？請談談你的感受.還有什么疑惑？

設計意圖：學生談收獲、感受，對本節知識形成整體認知，頭腦中形成知識樹、智慧樹，促進學生物理核心素養的提升.

5 板書設計（如圖5所示）

參考文獻：

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（收稿日期：2020-12-07）