核心素养导向下高中物理热学部分的教学策略

陈菲

【摘要】高中热学部分的教学要根据知识特点和考核要求，重视方法策略，以形成热现象的基本观念，落实核心素养要求。

【关键词】核心素养   物理观念   热学

物理观念是物理核心素养要素之一，是学生在学习基本规律和基本概念后，印刻在头脑里的最深刻的知识内容，最终会指导学生形成对客观世界的基本看法。高中热学部分的教学，旨在认识常见的热现象，形成基本热学观念。热学部分与其它模块的知识联系不强，除了气体状态变化涉及计算外，其它部分对学生的考核要求较低，基本都是“了解”和“知道”，然而却有不少专有名词需要记忆并要求能进行简单运用，且涉及宏观和微观世界，故而学生已经形成的学习方法和思考习惯需要相应变化。课堂教学中教师要讲究策略，抓住学习的痛点，降低理解的难度，建立学生思维爬升的台阶，提升学生的物理核心素养。

一、创设情境，激趣质疑

物理课堂的“C位”应该是学生。教师应该是学习方法的指导者，督促学习进程和检验学习效果。课堂必须能充分激起学生对知识的需求，引发自我塑造的意识。课堂中可以用足够的感性素材，创设生动有趣的问题情景，诱导学生头脑中萌芽生长出科学问题。即使是课本中已有的情节，也尽量进行加工再创造，增强学生的代入感。

例如，创设情境提出表面张力的概念：（一）吹泡泡。教师现场互动吹泡泡（为增强实验效果，泡泡的大小要控制），提问学生：为什么吹出来的泡泡基本都是球形？再展示叶子上露珠的高清图，让学生描述露珠的形状。提出问题：泡泡和露珠在外形方面的共同特点是由什么决定的？（二）水上飘硬币。教师展示一枚硬币和一杯水（可投影增加可见度），提问学生：水和硬币两者相比较谁的密度更大，将硬币投入水中，情况将如何？学生根据初中掌握的浮力知识，猜想由于硬币所受浮力小于重力，硬币将沉入水底。教师实验，证明学生猜想正确。教师接着故弄玄虚将另一枚相同的硬币在手中擦拭，戏谑说赋予硬币轻功，然后将硬币轻轻放在水面上，学生观察到硬币浮在水面上方不下沉，心生疑惑。教师又用相同方法放入两枚硬币，硬币都能稳稳浮在水面上方不下沉。教师要求学生对硬币进行受力分析，推理发现液体表面存在一种特殊的力，能将硬币托起。教师接着播放水黾在水面上轻盈跳跃的视频，要求学生继续对水黾进行受力分析。

这部分设计中，吹泡泡是为了活跃课堂;硬币实验是要对学生已有的知识造成思维的冲击，激发疑问，进而转化为学习兴趣;水黾视频是为了说明表面张力在自然界的客观存在。至此，课堂热身目的已达到，学生兴致高涨。

二、实验探究，获取信息

学生在实验探究中，经历从问题、到操作、到结论、再到反思等，动手技能、逻辑思维日渐提升，在实践中掌握研究问题的科学方法和步骤，不仅得到了“鱼”，也学会了“渔”。

例如表面张力的特点和成因，教学如下：

1.提出问题。液体表面的力的特点。

2.形成猜想和假设。四人一组进行小组讨论，由肥皂泡得到灵感，提出液体表面的力使液面有收缩趋势。

3.合作探究。小组结合桌面器材，商定实验方案。分组实验器材有两个，器材一是棉线+铁环，器材二是带活动杆的铁框。学生在器材一的探究中，发现刺破左边肥皂膜，右液面会将棉线向右拉紧;而刺破右边肥皂膜，左液面会将棉线向左拉紧;器材二的探究中，发现放手后液面将滑动杆拉动。

4.集成信息，精炼概念。在液体的表面，存在一种使液面绷紧收缩的力，叫做表面张力。

5.归纳总结，完善结论。教师演示器材棉线圈+铁环，学生观察到刺破棉线圈内部，棉线圈变成圆形，追问原因。引导学生思考，线圈长度一定时，围成圆形时面积最大，对应此时肥皂膜面积最小。说明表面张力有使液面收缩到最小的趋势。至此，提问学生，为什么露珠以及吹出的泡泡一般是球形的，学生就能作出合理解释了，因为体积一定时，球的表面积最小，所以表面张力会使泡泡成为球形。教师再实验演示各种形状的线框形成的肥皂膜形状（椭圆形线框、正方形线框、双线框等等），开拓学生眼界。接着播放天宫一号中宇航员进行科学授课时挤出的那个圆形大水球，以此说明去除重力的影响，小液滴将呈现理想的球形，生活中看到的大泡泡不圆是因为所受重力的影响不能忽略，这为学生的科学猜想提供严谨佐证。最后环节播放高清摄像头记录下的牛奶滴形成的皇冠画面，指出生活中广告的科学性，进行科普宣传。

三、逻辑推理，释疑解惑

学生在新课学习前，头脑中已形成一定的经验，遇到新事物会习惯性调用以往经验来形成个性化见解。教师如果能引导学生尝试用已学的知识及方法，推理论证得出新知识，将有利于加强物理学各章节之间的联系，以便形成完整的知识网络，同时增强学生对物理学习的信心，提高对证据的认识，培养缜密、务实的科学态度。这也就发挥了物理学的教育功能。

如表面张力的成因，教学中设计如下问题串：①液体内部分子间的距离大约是多少（引导学生从液体难以压缩但具有一定流动性的特點考虑）;②液体表面层分子间的距离大约是多少（提示学生，由于蒸发，表面层的分子较为稀疏，分子间距离变大）;③表面层分子间的作用力主要表现为何种力（回顾分子力F随分子间距离r变化的图像）;④这种力使液面大小具有何种变化趋势。应该说，液体的特性取决于液体内部分子的排列情况，所以要由分子动理论来找寻答案。如果直接放手由学生自行推导则效率低下，考虑考核要求又偏低，课堂没必要拔高，反而要想办法降低思维高度，保护学生学习的积极性。通过若干问题的问和答，让学生自己“发现”新知识。

四、合理类比，化虚为实

热学模块因不少是微观世界的规律，抽象、晦涩难懂。教学中发现，将微观物理量和规律与宏观物理量和规律合理类比，由此及彼，形象直观。

如气体分子速率的特点，一直是学习上的难点、考试中的常错点。教师讲解时，可以将温度类比于考试试卷的难度，同时将分子运动的速率类比于全班同学的考试成绩。当试卷难度一定时（某一场考试中），全班同学的成绩有低分、中等、高分的差别。类比于温度一定时，分子的速率有大小差异，存在各种速率。统计发现，分数很低和分数很高的人数都比较少，在总人数中占比较少，而绝大多数同学的成绩在中等水平，这个中等水平在一定程度上反映了全班的平均分，全班同学的成绩分布呈现正态规律。类比于温度一定时，速率极低和速率极高的分子个数都比较少，而绝大多数分子的速率在中等水平，这个中等水平在一定程度上反映了分子运动的平均情况。考试中，当试卷变简单时，全班同学的考试成绩各分数段比例情况不变，但是平均分上升了，即绝大多数同学的成绩都提高了。类比于温度上升时，分子速率分布的波峰向高速段移动，表示绝大多数分子的速率都增大了。当然，试卷简单并不意味着所有同学的分数都提高了，极个别同学可能因为粗心反而分数下降了。同理，温度上升时并不是所有分子的速率都增大。这样的类比，好懂又好记。

五、课后任务，延伸拓展

通过课后任务对课堂知识进行梳理，对内容深度进行拓展。选择与实际生活密切的小话题，提高学生将知识运用于实际的意识和能力。学习任务由教师提供，要求学生每人任选一个，下节课新课学习前交流分享。如《液体》一节的课后任务：任务一，调查生活中哪些物品或现象利用了浸润或者不浸润的原理。任务二，通过实验，探究液体表面张力的影响因素，如温度、表面活性剂、纯度等，思考如何才能吹出又大又圆的泡泡。任务三，北京水立方采用张拉膜结构，请收集张拉膜结构的有关资料，向大家介绍汕头哪些地方采用了这种结构。结合资料分析，相比传统的混泥土结构，张拉膜结构的优点和缺点。

相比传统作业，学生更加喜欢这类开放性题目。比如任务一，学生提交的答案各种各样，提到浸润现象包括脱脂棉花能吸取药液、毛巾纸巾能吸水、油灯芯能吸油、书写纸张、毛笔能写字等等;不浸润现象包括家禽的羽毛不怕水、酸奶包装壳内部的覆膜、书皮上的覆膜、建筑上的防水漆、防水三色布、不粘锅等等。程度好的学生甚至能出色完成所有任务。可见，作业答案是学生自主寻找资料再进行个性化思考的结果。当然，教师对这类作业的评价方式也要不断优化，淡化知识评价而突出表现性评价。

当然，笔者在实践中也碰到不少困难，如课程资源开发耗时耗力，课时紧缺等。但坚信紧抓知识特点和考核要求，重视方法策略，构建高效课堂，才能发挥学科的育人价值，提高学生物理核心素养。

【参考文献】

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准[M].北京：人民教育出版社，2018（01）.

[2]吴加澍.核心素养导向下的物理教学[PPT].2016.09.http：//www.doc88.com/p-5136375363047.html.