指向深度学习的情境教学在初中物理概念教学中的运用

姚垒

摘要：情境教学已经成为物理概念教学的常用教学方式，但由于教师没有充分挖掘情境资源，情境创设流于形式，导致学生的学习往往是机械的、浅层的，不利于培养学生的核心素养。以“比热容”的概念教学为例，可以从三个方面创设情境：结合物理学史创设情境，利用类比创设情境，联系生活实际创设情境，引导学生深度学习。

关键词：深度学习;情境教学;物理概念;“比热容”

在初中物理中，“比热容”的概念极其抽象，是第一个由三个物理量定义的概念，学生理解起来非常困难。教师只有通过创设合理的教学情境，让学生主动探索發现，亲身经历物理概念的建构过程，才能解决这一大教学难点。下面笔者结合苏教版“物质的比热容”一节的教学，谈谈在概念教学中如何进行情境创设，引导学生深度学习。

一、结合“比热容”概念建立的历史，创设物理情境，深刻理解物理概念

脱离物理学史设计的实验情境，会让物理概念建立得牵强。学生知其然而不知其所以然，自然无法实现对学习情境的深入理解。追寻“比热容”概念建立的过程，英国科学家约瑟夫·布莱克首先将“热量和温度”两个概念区分开来。布莱克经过大量反复的实验，终于发现：同样的物质，物体的重量（质量）越大，升高的温度越多，所需要的热量也越多，并且成正比;并进一步发现：重量（质量）相同的不同物质，升高相同的温度所需要的热量也不同。用公式表示出来：

Q=c·m·（t-t0）

比例系数c，布莱克把它叫作“比热”。

【片段1】

师：同学们都烧过热水，要将水烧开，怎样减少加热时间？

生：加大火力，减少水的质量，提高水的初温……

师：油炸食物需要烧热油，标准大气压下，油的沸点在2300C-2500C，水的沸点是1000C。初温、质量都相同的两锅水和油，用同样大小的火力加热，谁先沸腾？

观看视频：油先沸腾。

师：同一时刻，水和油谁吸收的的热量多？

生1：油温度高，油吸收的热量多。

生2：加热方式一样，加热时间也相同，油和水吸收的热量一样多。

师：加热方式相同时，损失的热量一样，可以认为单位时间内吸收的热量也相同。200多年前，人们也是这样错误地认为“温度高的物体吸收的热量多”，直到英国科学家约瑟夫·布莱克将一块00C的冰和77.80C的热水混合，发现冰吸收了热量，温度并没有升高，仍是00C。他认为温度和热量是两回事。

师：同一时刻水和油吸收的热量一样多，为什么油先沸腾（油升温快）？

【设计意图】从生活情境“加热水和油，油先沸腾”引入，巧设问题，切入学生认识的误区“温度高的物体吸收热量多”。结合物理学史布莱克的研究，引导学生深入思考释疑，为后续的教学扫清障碍。

【片段2】

实验探究：水和油吸热升温的现象。

师：试着找出探究的问题涉及几个物理量？

生：质量，升高的温度，吸收的热量。

师：布莱克经过大量的实验，发现同样的物质，质量越大，升高的温度越多，所需要的热量也越多。我们要比较水和油吸热升温的现象，需要控制哪些物理量相同？

生：质量和加热方式相同。

师：我们可以将水和油升高相同的温度，比较吸收的热量（加热时间）。

学生实验：将质量相同的水和油装入相同的烧杯中，用同一酒精灯加热，记录温度升高200℃所需要的时间。改变升高的温度，进行多次实验。

师：我们发现了布莱克得到的结论：质量相同的不同物质，升高相同的温度时，吸收的热量不同。这一结论显示出物质的一种热学性质——吸热能力。那么，水和油谁的吸热能力大？

生：水。因为水升高同样的温度吸收的热量多。

师：布莱克经大量研究，发现热量可以用公式表示出来：Q=c·m·（t-t0）。公式可以变形得到c=Q/（mΔt）。最初布莱克把比例系数C叫作“比热”，后来人为赋予了它新的内涵，用“比热容”来反映不同物质对吸收热量的容纳本领。

【设计意图】学生很容易在熟悉的生活情境中找到“比热容”概念中涉及的三个物理量，顺着布莱克的发现历程设计实验，让实验探究顺理成章。

二、创设情境进行类比，引导学生深入思考

利用探究得到的实验结论，解释“为什么同一时刻水和油吸收的热量一样多，油先沸腾”。学生一时无法解释。教师创设物理情境进行类比迁移，可以帮助学生突破认知屏障。

【片段3】

教师在水平桌面上放两个横截面积不同、高度相同的烧杯。

师：如果把这两个烧杯装满水，谁需要的水多？谁的盛水本领大？

生：大烧杯b。

教师将等质量的红墨水倒入两个烧杯中，观察液面高度的变化。

师：容纳能量（热）的能力不同类比容纳液体的能力不同，吸收热量的多少类比盛水的多少，升高的温度类比液面高度的变化。大烧杯b容纳液体的本领强，放入相同的液体，液面升高得少。试着解释不同物质吸收相同热量时温度的变化。

生：“比热容”大的物质容纳能量的能力强，吸收相同的热量时，升高的温度少。

【设计意图】利用实验结论解释概念引入情境中设置的问题，前后呼应，主题突出，引发学生深度思考。

三、物理概念回归生活，通过生活情境，深度领悟概念的物理意义

根据“比热容”概念的内涵：“比热容”大的物质吸热（放热）能力强，温度不易变化，教师可以从这两种表现创设生活情境，帮助学生理解“比热容”的物理意义。学生已经亲历了探究的过程，建构了“比热容”概念，可以自行分析：“为什么海边中午沙子烫而海水凉，傍晚沙子凉而海水温？”“为什么沿海地区昼夜温差小，内陆地区昼夜温差大？”“为什么汽车发动机用水进行冷却，热水袋里装水取暖？”联系实际学以致用，学生在对所学知识的迁移应用中，深化对概念的理解。

巧设情境，引导学生深度思考是构建物理概念的关键。教师要充分挖掘教学资源，利用学生已有的生活经验，创设引发学生深度学习的、多样化呈现的物理情境，实现教学与学生发展的融合共进。学生在对概念积极的建构生成过程中，完善了概念网络，能够运用学习策略和新知识解决实际问题，促进了核心素养的发展。

参考文献：

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[2]朱文军.基于物理学史的比热容教学[J].物理教学探讨，2017（10）.

[3]李吉林.情境教学怎样设计情境[J].人民教育，1999（2）.

[4]吴志明.促进深度学习的问题驱动教学研究[J].中学物理教学参考，2017（12）.

[5]唐晓挺.浅层与深层生活物理问题的相互融合：初中物理教学中基于生活的问题导学策略[J].物理之友，2015（2）.

（责任编辑：韩晓洁）