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基于核心素养的“7E”教学模式在初中物理教学中的应用研究

2023-05-30白友钰郭杰张静王忠花

中学理科园地 2023年1期
关键词:玻璃板温度计现象

白友钰 郭杰 张静 王忠花

摘   要:以初中物理“蒸发”为例,基于“7E”教学模式,通过生活化的教学方式,引导学生 发现生活与物理的联系,落实物理学科的育人功能,培养学生的物理学科核心素养。

关键词:核心素养;初中物理;“7E”教学模式;生活化教学

《义务教育物理课程标准(2022年版)》指出:“从生活走向物理,从物理走向社会”是物理课程教学的重要理念之一[ 1 ],《课标》其它板块也强调生活化教学的重要性,可见在教学中融合生活现象进行教学是至关重要的。美国教育研究者Einsenkraft在肯定“5E”教学模式的同时,将其拓展,提出“7E”教学模式,笔者将该教学模式引入初中物理生活化课堂,指导课堂教学,期望这种探究式教学模式能促进学生物理学科核心素养的养成,该教学模式包含7个教学环节[ 2 ],各环节要点见表1。

1  教材分析与设计思路

“蒸发”一节选自沪科版初中物理教材第十二章“温度与物态变化”第三节“汽化与液化”的内容。该节因为内容量较大,一课时又仅有40 min,因此,可划分为3个课时。第1课时主要学习“沸腾”,第2课时主要学习“蒸发”,第3课时主要学习“液化”。“蒸发”一节在课本上所占篇幅不多,但所需要学习的内容却很丰富,主要包括:蒸发的定义、发生部位、影响蒸发快慢的因素、过程伴随吸热、对比学习蒸发和沸腾等。

本节课的重难点是理解影响蒸发快慢的因素,为突破重难点的教学,笔者基于“7E”教学模式,编写关于“蒸发”一节的教学设计,在教学过程中,充分融合生活现象。教学设计思路见图1。

2  教學目标

参考《义务教育物理课程标准(2022年版)》和沪科版物理教材,围绕培养学生物理学科核心素养的具体要求,设计该节课的教学目标为:

(1)通过生活现象,基于探究活动,发现并掌握影响蒸发快慢的因素;

(2)理解蒸发现象发生的部位;

(3)知道蒸发过程是吸热过程;

(4)掌握蒸发和沸腾的异同点。

3  教学过程

3.1 激发环节

播放视频:两块“完全相同”的白色纱布①号和②号,其中①号纱布不做任何处理,②号纱布放入酒精后拿出,同时点燃两块纱布,①号纱布燃烧成灰,而②号纱布却完好无损,引导学生思考产生这一现象的原因。

设计意图:该魔术涉及到点燃,不适合做课堂演示实验,教师可提前录好视频,课堂播放。以一个神奇的魔术导入新课,使学生的认知发生冲突,放入了酒精的纱布难道不是更易燃烧吗,为什么会完好无损,能迅速使学生的注意力由散漫变为集中,激发学生对本节课学习的强烈欲望。

3.2 参与环节

学生活动:学生在教师的指导下,用棉签蘸取酒精[ 3 ],在掌心写下最喜欢的数字,观察现象,几分钟后出现了什么现象,回答该变化过程属于哪种物态变化。

分享结果:通过观察,发现一段时间后,写的数字消失了。在该过程中,酒精原本是液态,后来变成看不见的气态,因此,是汽化现象。

师生总结:引入蒸发的定义,知道蒸发属于汽化现象,联想到上节课所学的沸腾也属于汽化现象,得到沸腾和蒸发是汽化现象的两种方式。

设计意图:学生通过亲自参与并观察酒精蒸发的过程,加深对蒸发属于汽化现象的理解,有助于后续知识的学习。

3.3 探究环节

3.3.1 探究活动一:蒸发现象发生的部位

教师引导:一碗稀饭久置后,发现表面变硬,扒开表面,里面依然是稀饭状态,这是为什么?

学生猜测:学生基于之前学的沸腾的发生部位是内部和表面同时进行,而稀饭只是表面变硬,所以蒸发只发生在液体表面。

学生实验:设计实验,探究蒸发现象的发生部位。把醋倒进烧杯,判断醋是否蒸发,再把油倒在醋的表面,判断醋是否蒸发,对比两次实验,得出结论。

实验结果:开始能闻到醋味,说明醋蒸发了。醋表面覆盖一层油后,闻不到醋味,说明醋没有蒸发,实验证明蒸发只发生在液体的表面。

设计意图:基于生活背景,让学生猜测蒸发现象的发生部位。然后通过实验探究,加深学生对蒸发只发生在液体表面的理解。

3.3.2  探究活动二:影响蒸发的因素

教师引导:你很想穿一件喜欢的衣服,但还是湿的,为了加快它变干的速度,你会怎么做,以小组为单位,讨论解决方案。

学生讨论:学生基于生活经验,提出解决方案。

教师活动:基于学生讨论后提出的解决方案,把类似方案归类后,得到三个可行方案。一是把湿衣服放在太阳下暴晒,二是用吹风机吹干,三是晾衣服时不叠放使衣服的每个角落尽可能与空气接触。

设计意图:学生基于生活经验,例举可行方案,在教师的引导下,探究温度、液体表面积、空气流速三大因素对蒸发快慢的影响。从生活的角度出发,让学生感受到生活与物理的联系,培养学生用物理知识解决生活问题的能力[ 4 ]。

学生实验:设计实验,探究温度对蒸发快慢的影响

选取两块玻璃板并编为①号和②号,分别滴加等体积的水滴,①号玻璃板用酒精灯加热,②号玻璃板作为对照不加热,观察实验现象,比较哪块玻璃板上的水滴先蒸发完。

学生实验:设计实验,探究液体表面积对蒸发快慢的影响

选取两块玻璃板并编为①号和②号,分别滴加等体积的水滴,晃动①号玻璃板,使水滴与空气接触的表面积增大,②号玻璃板作为对照不处理,观察实验现象,比较哪块玻璃板上的水滴先蒸发完。

学生实验:设计实验,探究空气流速对蒸发快慢的影响

选取两块玻璃板并编为①号和②号,分别滴加等体积的水滴,①号玻璃板用风扇吹,增加空气流速,②号玻璃板作为对照不处理,观察实验现象,比较哪块玻璃板上的水滴先蒸发完。

设计意图:通过自主探究,加深学生对影响蒸发快慢三大因素的理解。在该环节教师要发挥好引导与帮助的作用。

3.3.3  探究活动三:探究蒸发过程会吸热还是放热

教师引导:通过多媒体展示游泳者上岸后瑟瑟发抖的图片,请同学们讨论发生这一现象的原因。

讨论结果:瑟瑟发抖,说明身体温度降低,因为水蒸发吸热才导致瑟瑟发抖的。

学生实验:设计实验,探究蒸发过程吸热。将①号和②号两支温度计同时放入同一杯酒精中,静置一段时间,记录温度计示数,取出①号温度计,②号温度计作为对照不处理,记录温度计示数。

实验结论:同时将温度计放入同一杯酒精中,观察到两支温度计示数不变。①号温度计取出后一段时间内示数降低,但是再过一段时间,发现示数上升,②号温度计示数一直不变。

设计意图:从生活经验出发,开展探究活动,通过温度计示数变化,理解蒸发需吸热。

3.4  解释环节

教师活动:总结探究活动,根据探究结果,指导学生理解蒸发的定义、影响蒸发的因素、蒸发吸热等知识点。

教师引导:在充分理解蒸发概念后,对比学习沸腾与蒸发。

学生活动:经小组讨论后,总结归纳,通过表格呈现如表2。

设计意图:在理解基本概念的基础上,通过绘制表格进行对比学习,清晰明了地将零散的知识整合,充分掌握液化的两种形式。

3.5  精致环节

学生疑问1:蒸发现象为什么只发生在液体表面?

师生共析:蒸发过程比较缓慢,吸收的热量并不多,只能导致液体表面的分子做无规则运动而发生蒸发现象。

学生疑问2:温度、液体表面积、空气流速为什么会影响蒸发的快慢?

师生共析:温度越高,分子的平均动能越大,能克服分子间引力做功的分子数越多,在其他变量相同的情况下,由液态分子变为气态分子的数目就会增多,于是蒸发越快;液体表面积越大,位于表面的分子数目越多,在其他变量相同的情况下,由液态分子变为气态分子的数目就越多,于是蒸发越快;液体上方空气流速越大,压强越小,液体表面上方的压强小于液体表面下方的压强时,产生压强差,存在压力差,液态分子更易变为气态分子,在其他变量相同的情况下,由液态分子变为气态分子的数目就会越多,于是蒸发越快。

学生疑问3:在探究蒸发吸热的实验中,温度计示数为什么会变化?

师生共析:温度计测量同一杯酒精的温度,示数当然不会变。被取出的温度计,由于酒精蒸发吸热,示数下降。当酒精蒸发完后,温度计测量的是室温,示数上升。

设计意图:针对学生存在的疑问,教师应引导学生将本课内容与学过内容联系起来。学生在八年级第十一章就已经学过与分子动理论相关的知识,通过联系旧知识,师生共同探讨,加深学生对知识点的理解。

3.6 评价环节

教师活动:完整播放课前导入的魔术,小组讨论,揭秘魔术。

学生活动:放入酒精的那块纱布是提前放入清水后再拧干的,纱布上的酒精在燃烧时导致水温升高,水渐渐蒸发吸热,导致此时温度达不到水的着火点,因此该纱布完好无损;相反,另一块没经过处理的纱布就燃烧成灰。该魔术主要利用了水的蒸发原理。

设计意图:其实,评价在前面的任何过程都有涉及到,评价的形势也多种多样,教师应该灵活应用该环节。本课通过揭秘课前的魔术,有始有终,培养学生树立问题的意识与解决问题的能力,同时也有助于教师掌握学生的学习效果。

3.7 延伸环节

课后活动:根据所学内容,制作一个简易冰箱,可以盛放少量的饭菜,拍照打印出来,带到学校和同伴一起分享自己的成果。

设计意图:通过让学生课后制作一个简易冰箱,可以培养学生动手、动脑的能力,激发学生的潜能,潜移默化中培养学生的创新能力。

4  教学反思

本节课,融入学生熟悉的生活现象,结合学生的身心发展特点开展教学[ 5 ]。激发和参与环节能迅速吸引学生的注意力。探究环节,都先创设生活情境,让学生有感性认识,然后通过实验探究,观察实验现象,得到结果,能有效培养学生的科学思维。解释环节进行对比学习,可以有效避免混淆概念,清晰掌握概念。精致环节通过师生共同讨论疑难问题,能加深学生对知识的理解。评价环节贯穿整个教学过程,根据学生的反映,调整课堂进度。拓展环节考验学生在新背景下应用知识的能力,解决生活中的问题。综上分析,对于初中物理,应用“7E”教学模式,开展生活化的教学,能有效培养学生物理学科核心素养。

参考文献:

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准[S].北京:北京师范大学出版社,2022.

[2] 陈金玲.“7E”教学模式在初中生物教学中的实践研究[J].教师,2020(16):81-82.

[3] 李科敏,李奇云,苏卡林,等.以“蒸发”为教学内容谈教学设計[J].中学物理,2015,33(18):27-28.

[4] 李诗娴,李科敏,李蒙,等.“蒸发”的教学设计与核心素养的培养[J].物理通报,2020(8):47-50.

[5] 何丽,吉玉祥,李雪芝.基于MOOC+快课+SPOC的翻转课堂教学改革与实践[J].中国现代教育装备,2022,383(7):69-71,75.

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