基于直观性原则的分子热运动教学难点突破

王青青　王林

摘  要 学生难以在现实生活中观察到分子，成为学习分子热运动的障碍。结合初中生的认知特点，在教学过程中贯彻直观性原则，可以帮助学生克服这一障碍。直观的手段多样化，除实物直观、模型直观、语言直观外，还要重视学生的已有经验。根据课程内容特点，提出在分子热运动教学中贯彻直观性原则的三种观点：累积事实材料，攻克心理关;借助微课，攻克实验关;利用学生已有经验类比认识，攻克理解障碍。

关键词 分子热运动;直观性原则;微课;物理教学

中图分类号：G633.7    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）01-0107-02

1 引言

“分子热运动”是人教版初中物理十三章“内能”的第一节内容。在这节课之前，初中物理八年级上下册所学内容均贴近学生生活实际，有着大量的感性材料作为学习的基础。但是分子热运动涉及的是物质的微观结构以及组成物质的分子的理论，学生难以在现实生活中观察分子，可以说“分子”让学生望而生畏。上好这节课的难点就在于如何让学生尽可能直观地、正确地认识和理解分子动理论的三个基本观点，能从微观层面解释一些生活中的现象。

物理教学实践表明，学生对事实材料的直观感知越丰富，表象越清晰，认识就越深刻，形成的概念也就越牢固、越准确，因此，物理教学必须贯彻直观性原则[1]。直观性原则是指教师在课堂教学中运用各种直观性手段，引导学生感知所学的对象，获得具体而明确的表象，为理解教材、掌握概念打下基础[2]。直观的手段可以多样化，包括实物直观、模型直观、语言直观。语言直观是指教师用语言的描述和生動的比喻使深奥的道理浅显化[1]。语言直观利用的是学生的已有经验和实践，这与第斯多惠强调学生已有经验异曲同工[3]。结合课程内容特点以及初中学生的认知特点，基于直观性原则，从三个角度攻克这一难点：联系生活实际以及演示、分组实验累积事实材料，攻克心理关;借助微课，攻克实验关;利用学生已有经验类比认识，攻克理解障碍。

2 了解物质的构成

初中阶段一般是思维由经验型向理论型的发展期，该阶段学生的思维处于从具体形象思维向抽象思维过渡的阶段。初中生易动感情，情绪波动较大，物理学习顺利时积极性高，但稍遇困难便会产生消极情绪[4]。所以在教学中要多由常见的学生体验丰富的生活情境出发，零起点教学，遵从循序渐进的教学原则。

物质的构成是这节课的基础，在引入新课时要能够激发学生思考，领悟到物质是由肉眼看不见的微小物体构成的。首先，列举生活中常见的能引起学生共鸣的例子，如经过火锅店门口会闻到火锅的香味，家里做饭会闻见饭菜的香味，提前在教室的地面上撒上花露水，让学生闻到花露水的味道……累积事实经验之后要进行有效提问，引发学生思考：为什么看不到有东西进到鼻子里，却能闻到物体的味道？这是因为有一种肉眼看不见的东西进入鼻腔。再利用学生在生物实验室用显微镜观察过植物细胞，或用显微镜放大原理观察肉眼看不见的微小物体的经验，说明现实生活中存在很多肉眼看不见的物质。

虽然能看见洋葱实物，但用光学显微镜才知道洋葱是由洋葱细胞组成的，如图1所示。如果用放大倍数更高的显微镜，是否可以看到组成物质的更小微粒呢？抛出这个问题之后，最好能让学生直观观察到物质确实由肉眼看不见的微小物体组成。由于分子尺度较小，肉眼和光学显微镜都不可见，而大多数中学未配备电子显微镜，因此，为了让学直观观察，可采用微课的形式[5]。如播放金原子在光学显微镜下的图像视频（图1）、电子显微镜下的水分子等，从而让学生直观感知物质是由分子和原子组成，并强调分子的尺度。

3 认识扩散现象及其本质

扩散现象在生活中非常普遍，固体、液体、气体都可以发生扩散现象。为了让学生建立起扩散现象的准确概念，必须排除无关因素，而实验演示就可以控制无关变量，探究事物本质。所以分别通过实验演示让学生直观观察到气体、液体、固体的扩散现象。人教版初中物理教材采用氮气和空气的扩散实验、蓝色硫酸铜溶液和水的扩散实验来演示气体和液体之间的扩散现象。由于硫酸铜溶液与水之间的扩散、固体的扩散需要较长时间，可用微课代替。生动的直观要过渡到抽象的概括[1]，每个演示实验都要让学生准确描述实验现象，并结合“物质是由分子、原子构成的”解释扩散现象是两种不同物质的分子相互进入对方的现象。扩散现象说明分子在做无规则运动，分子之间存在间隙。

如通过无风时喷香水，各个方向能闻到香水味的扩散现象，说明香水分子在不停地做无规则运动;扩散过程中香水分子相互进入空气中，说明构成物质的分子之间是存在间隙的，所以扩散的快慢与分子运动的快慢以及分子间隙大小有关。对于扩散的本质，大多数学生难以理解。笔者采用类比法，用踢足球的例子来说明，将两队足球运动员比作两种不同物质的分子，正是由于球员的运动以及对方球员之间有很大的空隙，两方球员才混合在一起（如图2所示），以此使学生理解分子能相互进入对方，正是由于分子不停地无规则运动以及分子之间有间隙。

这部分分子热运动是重点，在学生知道了分子热运动的定义后，为了让他们理解分子热运动与温度有关，采用将等量的墨水滴入等量的热水和凉水，观察哪个更早扩散均匀的方法，让学生直观感受，得出温度影响扩散的快慢，即影响分子运动的快慢，所以称分子的无规则运动为分子热运动。

4 理解分子间相互作用力

既然分子在不断做无规则运动，为什么分子没有完全散开，而是构成物质如金属、水等？由此引入分子之间存在引力。为了让学生感受分子之间的引力，教材采用打磨光滑的铅块吸引在一起的实验来说明。为什么只有打磨光滑的铅块才能相互吸引，而粗糙的铅块表面不能相互吸引呢？由此解释分子间距离太大时，分子间作用力极其微弱;分子间距离较近时，才会表现出明显的分子引力。也可用中间有棉线格挡的金属线圈覆上肥皂水这一装置进行分组实验，说明水膜中的分子之间存在相互吸引力，如图3所示。

由液体、固体难以压缩，引出分子之间存在斥力。为了让学生直观感受分子之间存在斥力，可以用医用针管压缩水来演示，说明水分子之间存在斥力。固体很难被压缩，也说明分子之间有斥力。可用弹簧的弹力来类比分子之间的引力与斥力，如图4所示，学生更易理解。

5 结语

在直观性原则指引下，新课引入环节主要通过累积事实材料，帮助克服心理关，一定不能在学生面前说难;学习物质的组成时，类比洋葱和洋葱细胞，让学生思考如果用放大倍数更高的显微镜，是否可以看到组成物质的更小微粒;认识分子和原子，做液体和固体扩散实验时，可利用微课弥补实验设备不足，让学生直观观察金原子、水分子以及液体、固体的扩散现象，理解扩散现象的定义及其本质;用两队足球运动员类比两种物质分子，用弹簧弹力类比分子间引力、斥力，加深学生对扩散的本质以及分子间作用力的理解。文中所用到的方法在教学实践中试行并收到良好的效果，希望能为教师教学提供参考。

除实验直观、语言直观外，还可以利用模型直观辅助教学。如用Flash动画做出气体、液体、固体扩散的微观模型，帮助学生理解。直观只是手段而不是目的。因此，物理教学中运用直观教学时，要有意识地引导学生通过分析、比较、抽象、综合、推理等思维活动对直观对象作定向的理解，揭示事物的本质，上升到理论，同时发展学生的抽象思维能力[1]。■

参考文献

[1]朱铁成.物理课程与教学论[M].杭州：浙江大学出版社，2010：74-75.

[2]顾明远.教育大辞典[M].上海：上海教育出版社，1998.

[3]吴惠玲.直观性原则的探析[J].科技视界，2012（26）：128-129.

[4]王较过.中学物理教材研究与教学设计[M].西安：陕西师范大学出版社，2014：80-82.

[5]黄德.微课教学应用于中学物理的研究[J].科技创新导报，2016，13（29）：156-157.