谈梅芬++钱士舜

《测量水的温度》是对苏教版《冷热和温度》一课教材的“二度开发”。原教材从一个经典实验开始，将手指分别插入冷热水中，5秒钟后再同时放入温水水杯，体会两个手指的感觉，旨在引导学生从一个冷热错误的感受指向测量上的温度，即借助工具测量水温，在此环节指导学生学会使用温度计并测量发现一杯热水的降温规律，教学建议为一课时。但很多一线教师在教学中都有这种体会，一节课的教学内容繁杂，时间紧迫，且不论温度计的粗劣制造以及观测时的读数误差，仅是对于温度计的正确规范操作就需要耗费大量的时间，而且在连续测量一杯热水的降温过程中，错误计时也会产生无效的实验数据，同时绘制温度变化的曲线图又超出了四年级学生的知识水平。测量工具操作难度大，数据缺乏科学准确性，实验现象分析不贴合学生的知能特点，这样的教学又怎能有效促进学生思维力的培养呢。因此，本人在教学时进行了删改，去掉体感温度以及利用温度计来测量冷热不同水温的环节，而是另辟蹊径，选择温度传感器进行实验探究。教学重点是借助温度传感器连续观测一杯热水的温度变化过程，把教学难点定位为设计实验并收集证据，发现水温变化的规律。因其温度传感器测量数据的精准性，加上数字化软件对实时数据能自动生成图表，极大地排除了学生实验探究中产生的不确定因素，因而可以更关注于学生思维力的养成和发展。

一、注重实验设计

在科学教学中，发现问题是科学探究的开始，设计方案是科学探究的驱动，这就需要激发学生良好的学习兴趣，显现较强的观察实验能力，以及积极的交流表达热情，而这些能力的形成离不开学生思维力的培养与优化。

1.生活现象导入

创设问题情境，是科学探究活动的常用导入方法。学生在特定的场景中，根据已有的生活经验，对现象、事物发表自己的观点与质疑，由此教师可以根据孩童的思维进行教学内容和策略的调整和改进。上课伊始，教师现场倾倒一杯热气腾腾的开水，吸引学生的注意力，提问：你们看，老师倒了一杯开水，过了一段时间，水的温度有什么变化，冷到什么程度？当然，对于这种生活现象，学生很有生活经验，知道随着时间的推移，热水会逐渐变冷。紧接着教师抛出第二个问题：从热水变冷降温的这个过程中又是怎么变的？是温度均匀下降，还是先快后慢，或是先慢后快？学生对此存在争议，大部分人认为是先慢后快，一部分人认为是均匀降温，鲜少有人认为是先快后慢。面对学生的思维盲区，就是我们本节课的教学落脚点。

2.自主设计实验

学生实验设计的水平是衡量其探究能力的重要标尺。因此在小学阶段，教师需加强这方面的思维力训练，充分利用学生已有的认知，调动孩童的主观能动性，使实验设计不断完善和清晰。同样通过两个话题进行激发学生的探究欲望：一是面对众说纷纭的猜测，用语言来刺激学生跃跃欲试的好胜心态：“哪一种观点是正确的，真理是掌握在少数人手里，还是众人说了算？我们想要知道这个秘密需要怎么做？”学生很直接地想到做实验，借助工具测量一下水温。可矛盾又来了，测量一次水的温度就能知道热水降温的速度吗？于是教师抛出第二个话题：想要知道这杯水降温的过程，又该怎么测温度呢？学生的大脑皮层再一次得到活跃，思维又向前推进了一步。

教学片段1（分组交流之后的汇报发言）：

生1：把温度传感器插入水中，先测一次，过段时间再测一次。

生2：我觉得前面同学说的方法是对的，只是测的次数太少了，应该多测几次。

生3：我觉得只要把温度传感器一直放水里，测的时间长一些，然后每隔几秒钟读数一次，这样就会获得更精确的数据。

生4：我也觉得要一直插在里面读数，这样才会知道是在剧烈下降还是均匀下降。

师：通过交流，我们有了较为统一的观点：这个实验得多测几次，测的总时间得再长一些，还得把温度传感器一直放在热水里，我们可以把这样的方法称之为连续测量。

二、培养数据意识

数据意识是学生在科学探究活动中，通过对观察、实验等得到的相关实验数据进行整理、分析、判断时表现出来的心理倾向。但由于受学生判断思维的局限与不足，往往会因数据意识的薄弱而最终影响实验结论的得出，失去对事物现象本质的求解。因此，教师要关注学生的思维发展，引导其对实验数据的解读。

1.前期数据的解读

只有懂得数据在实验探究中的重要性，才能充分理解科学本质规律的严谨性和证据意识。四年级学生思维的关注点只是想发现测量出来的数据在逐渐降低变小，却不曾想过要进行前后两个数据之间的比较，即通过温度差来作为均匀降温，或是先快后慢的降温，或是先慢后快的降温依据，而这却是整个实验探究的着眼处与用力点。因此，教师在探究前，先预设三组典型性实验数据：第一组78、76、74、72……；第二组78、74、72、71……；第三组78、76、72、66……请学生观察比较，这些数据分别可以对应论证哪个观点。学生通过数据的解读，恍然大悟，发现数据分析原来是要从中寻找支持观点的深层次现象。

2.生成图表的解读

利用形象的图表分析，有利于学生对数据的深入解读，并将实验数据的效能发挥最大化。数字化实验设备的运用，使学生能够轻松便捷地获得精准的实验数据，也对数据间的分析比较透彻，但一下子观察并比较十个数字，尤其是在有一位小数的情况下，对四年级学生的口头计算能力仍具有挑战难度。数字化实验设备的另一个优势就是能根据数据的变化实时绘制出折线图，并直观地演示热水变冷的过程。教师逐一出示各组上传提交的折线图，要求通过图表说说热水的温度变化是什么样的，又是怎么看出这一变化？

教学片段2（分组交流之后的汇报发言）：

生1：前半段坡度有些陡，温度变化快；后半段有些平，温度变化就变慢了。

生2：前面一段有点陡，说明水降温得快；最后几分钟不是很陡，说明水降温变慢了。

生3：我们小组的是先快后慢，前面的陡，后面的平。只是陡的部分多，平的部分少。

生4：前面的是陡的，变化得快；后面的是平的，代表变化得慢。

师：通过一幅折线图只能说明你们小组内的水温变化，而科学结论要能够经得起众人的反复检验，（下转第36页）（上接第31页）我们把四组的折线图放在一起，仔细观察对比，其他组的结果是否也能支持你们小组的观点呢？

生5：是的，水降温的速度的确是先快后慢。

利用数字化技术的及时性、交互性，扩大师生交流的空间，实现了学生之间的自评、互评，有效促进学生对科学本质的认识生成。本课中，师生通过组内的个体论证，再到全班同学之间的集体论证，最终发现热水降温的普遍现象，即形成规律，真正体现科学的可验证性。

三、关注探究方法

任何一项研究都离不开方法的支撑。自然科学研究方法中的实验方法、归纳方法、实证方法都要求有严密的论证过程和对结论的检验，由此形成对自然规律的正确解释。科学探究活动中，教师对学生进行探究方法的指导也有着同样重要的意义。

1.讲求实验操作的规范

科学的实验探究离不开规范的操作方法，数字化实验设备的应用同样有规范使用的教学必要。如“温度传感器金属末端是浸没在水中，不能靠近杯壁，也不能靠近杯底，为什么？”；对实验中“每次测量水温后温度传感器需要拿出水面吗？”；“不要人为影响水温的变化，对此你是怎样理解的？”学生在思考中发现，传感器靠着杯壁或杯底，以及拿出水面都会使得测量的温度不是真实的水温；而用手扇风，对着杯子哈气，或是用物体靠近水杯的做法会影响水的自然降温，这些都是对科学探究不精细的表现。正因为学生经过思维的碰撞，理解了为什么要这么做，不这么做会出现哪些后果，这种顺逆两方面的思考与求真，使得学生能更像科学家一样严谨实验，参与研究。

2.追求探究过程的完整

科学课程追求对事物本质以及变化规律的认知，运用数字化技术可以实现时空，甚至虚实的转变，把一些漫长的、复杂的现象呈现在学生面前，有助于学生接收到更多的信息量，获得更为直观、透彻的理解。在本课教学中，学生只是测量了10分钟的水温变化，想要获得更加精准确凿的证据，还需要更长时间的观察探究。于是，教师出示一组热水和冷水在一小时中水温变化的图表，先引导学生观察热水的折线图，思考“坡度陡说明了什么，坡度较平说明了什么，分组实验做的十分钟折线图和这儿的哪一段相似，这更能得出哪一种结论？”从而帮助学生建立数据间的联系与延伸。接着引导学生观察冷水的温度变化折线图，继续思维风暴：“用来做对比的冷水水温在一小时内有什么变化，从中你有什么发现或想法？”在学生发现冷热水一小时温度变化的规律后，进行拓展思维：“再过一小时呢，一天后呢，这两杯水又会有什么变化？”学生通过分析综合的思维研究方法，对照热水的降温与冷水的升温，获得一个质的飞跃：随着时间的推移，无论是热水，还是冷水，水温都将趋于室温。而这，还不是本课的结束，“热水为什么会变冷，冷水为什么会缓慢地变热，这又是为什么呢？”引导学生将物体温度的变化与热量的传递建立起朦胧模糊的联系，带着问题出课堂，进而为下节新课的学习做下铺垫。

总之，在信息化教学的大环境中，教师要充分利用数字化优势，始终关注学生思维力的培养，启发学生勤于思考，发现问题，主动探究，以达到科学素养提高的最终目的。

【作者单位：宜兴市湖滨实验学校 宜兴市中小学教学研究室 江苏】