发展初中生科学解释能力的教学活动单设计

文/深圳市松岗实验学校 彭素琴

科学素养一直被看作是科学教育的首要目的，培育具备良好科学素养的现代公民也是科学教育的首要目标。本文以初中物理课程标准为基石，引导学生理解“比热容”这一物质特性，引用“CER”框架发展学生的科学解释能力，培养学生用科学语言、科学证据支持自己主张的意识。

一、核心知识教学：概念建立

学习单A：“比较不同物质的吸热能力”

请根据你的实验数据尝试完成以下科学解释内容：同样的日照，为什么沙子和海水的温度不一样，谁更烫？傍晚太阳西落，谁更烫？

（1）主张：相同质量的沙子和海水吸热能力不同，沙子的吸热能力更弱，所以更烫。但傍晚时，水更烫。

（2）证据：

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根据实验数据，发现升高相同的温度，沙子加热时长更短，吸收的热量更少，吸热能力更弱。所以当沙子和水吸收相同的热量时，沙子温度上升更多，所以更烫。

（3）推理：因为水的吸热能力比沙子更强，当质量相同，两者放出相同的热量时，水的温度下降的更少，故而当太阳西落，水的温度更高，更烫。

学习单B：“比较不同物质的吸热能力”

请根据资料尝试完成以下科学解释内容：在标准大气压下，用同一热源分别加热质量、初温相同的水和油，哪种物质更快沸腾？（已知标准大气压下，水的沸点为100℃，油的沸点为230～250℃）

（1）主张：油先沸腾。

（2）证据：①每次吃鸳鸯火锅的时候，总是麻辣红油汤比清汤更快沸腾（生活经验）。②从数据表格一和三，选取近似相等的加热时间，发现色拉油上升的温度更快，并且随着加热时间的增加，温度上升得越明显。

（3）推理：通过生活现象以及数据推理，用同一热源分别加热质量、初温相同的水和油，油先沸腾。

二、知识理解应用：学习单设计

情境：早春时节，小路发现农民伯伯总是早出放水，晚出灌水，不禁问爷爷：“爷爷，培育秧苗时，傍晚时往农田中灌水，白天再将水放出，这不是互相矛盾吗？”这两种行为互相矛盾吗？试着运用你所掌握的物理知识进行解释说明。

请根据资料尝试完成以下科学解释内容（示例如下）：

（1）主张：不矛盾。傍晚灌水防止秧苗冻坏，白天防水使秧苗更好地生长。

（2）证据：查阅资料，水稻是一种喜高温的作物，幼苗发芽需要的最低温度是10～12℃。早春晚上温度较低，灌水利用水的比热容大，升温慢；白天放水利用泥土比热容小，升温快。

（3）推理：晚上温度较低时，在质量相同、降低的温度相同时，水放出的热量多，可以防止秧苗冻坏；白天秧苗需要较高温度，把水放出后，泥土的比热容较小，吸收相同的热量升高的温度较高，利于秧苗的生长。

三、教学启示

物理是一门以实验探究为基础的学科，但是考虑到“比热容”这一节内容学生在做实验过程中误差较大，且班级学生能力层次不一样，所以在进行概念建立的设计上为学生提供两种方案，因材施教、分层教学。两种方案学生都可以得到相对应的结论，打破上课必“探究”的固有模式。学生在设计并实施实验的过程中，充分调动其主观能动性，提高动手操作能力、实验数据分析能力以及对基于实验误差提出改进实验的能力。一部分学生选择已有的实验数据进行分析，提高数据筛查能力，知道文献中的数据也可以作为支持自己主张的证据。

选取教学活动单的背景资料时，注重传统文化、现代技术以及日常生活现象的输入。学生在进行证据的选择，需要调用头脑中的已有知识，并联系生活经验，突出培养学生的知识运用能力，除此之外，活动资料中涉及蒸发吸热、内能改变的方式等知识点，学生需要对知识进行有效迁移应用，形成一套富有逻辑体系的语言，从而进行主张的支撑。