發展初中生科學解釋能力的教學活動單設計

文/深圳市松崗實驗學校 彭素琴

科學素養一直被看作是科學教育的首要目的，培育具備良好科學素養的現代公民也是科學教育的首要目標。本文以初中物理課程標準為基石，引導學生理解“比熱容”這一物質特性，引用“CER”框架發展學生的科學解釋能力，培養學生用科學語言、科學證據支持自己主張的意識。

一、核心知識教學：概念建立

學習單A：“比較不同物質的吸熱能力”

請根據你的實驗數據嘗試完成以下科學解釋內容：同樣的日照，為什么沙子和海水的溫度不一樣，誰更燙？傍晚太陽西落，誰更燙？

（1）主張：相同質量的沙子和海水吸熱能力不同，沙子的吸熱能力更弱，所以更燙。但傍晚時，水更燙。

（2）證據：

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根據實驗數據，發現升高相同的溫度，沙子加熱時長更短，吸收的熱量更少，吸熱能力更弱。所以當沙子和水吸收相同的熱量時，沙子溫度上升更多，所以更燙。

（3）推理：因為水的吸熱能力比沙子更強，當質量相同，兩者放出相同的熱量時，水的溫度下降的更少，故而當太陽西落，水的溫度更高，更燙。

學習單B：“比較不同物質的吸熱能力”

請根據資料嘗試完成以下科學解釋內容：在標準大氣壓下，用同一熱源分別加熱質量、初溫相同的水和油，哪種物質更快沸騰？（已知標準大氣壓下，水的沸點為100℃，油的沸點為230～250℃）

（1）主張：油先沸騰。

（2）證據：①每次吃鴛鴦火鍋的時候，總是麻辣紅油湯比清湯更快沸騰（生活經驗）。②從數據表格一和三，選取近似相等的加熱時間，發現色拉油上升的溫度更快，并且隨著加熱時間的增加，溫度上升得越明顯。

（3）推理：通過生活現象以及數據推理，用同一熱源分別加熱質量、初溫相同的水和油，油先沸騰。

二、知識理解應用：學習單設計

情境：早春時節，小路發現農民伯伯總是早出放水，晚出灌水，不禁問爺爺：“爺爺，培育秧苗時，傍晚時往農田中灌水，白天再將水放出，這不是互相矛盾嗎？”這兩種行為互相矛盾嗎？試著運用你所掌握的物理知識進行解釋說明。

請根據資料嘗試完成以下科學解釋內容（示例如下）：

（1）主張：不矛盾。傍晚灌水防止秧苗凍壞，白天防水使秧苗更好地生長。

（2）證據：查閱資料，水稻是一種喜高溫的作物，幼苗發芽需要的最低溫度是10～12℃。早春晚上溫度較低，灌水利用水的比熱容大，升溫慢；白天放水利用泥土比熱容小，升溫快。

（3）推理：晚上溫度較低時，在質量相同、降低的溫度相同時，水放出的熱量多，可以防止秧苗凍壞；白天秧苗需要較高溫度，把水放出后，泥土的比熱容較小，吸收相同的熱量升高的溫度較高，利于秧苗的生長。

三、教學啟示

物理是一門以實驗探究為基礎的學科，但是考慮到“比熱容”這一節內容學生在做實驗過程中誤差較大，且班級學生能力層次不一樣，所以在進行概念建立的設計上為學生提供兩種方案，因材施教、分層教學。兩種方案學生都可以得到相對應的結論，打破上課必“探究”的固有模式。學生在設計并實施實驗的過程中，充分調動其主觀能動性，提高動手操作能力、實驗數據分析能力以及對基于實驗誤差提出改進實驗的能力。一部分學生選擇已有的實驗數據進行分析，提高數據篩查能力，知道文獻中的數據也可以作為支持自己主張的證據。

選取教學活動單的背景資料時，注重傳統文化、現代技術以及日常生活現象的輸入。學生在進行證據的選擇，需要調用頭腦中的已有知識，并聯系生活經驗，突出培養學生的知識運用能力，除此之外，活動資料中涉及蒸發吸熱、內能改變的方式等知識點，學生需要對知識進行有效遷移應用，形成一套富有邏輯體系的語言，從而進行主張的支撐。