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科学教育以培养学生的科学素养为宗旨,教学的核心是学生的思维训练,因此以概念构建为载体,在构建概念的过程中对学生进行思维训练显得尤为重要。重视学生思维发展的课堂才是高效、有深度的课堂。那么如何在小学科学课堂教学中帮助学生构建概念,发展思维呢?这是一个非常值得思考的课题,本文以《热在固体中的传递》一课为例谈几点认识。
科学诊断:把握教材与学情,目标定位准确
凡事预则立,不预则废。课前科学诊断,准确把握教材、学情,研制合理的教学目标,是有效构建概念、发展思维的前提。
1.深入研究教学内容
本案例改編自苏教版教材四年级《热传递》一课的内容。《热传递》一课集中介绍了热的三种传递方式,即传导、对流、辐射,容量很大,如果以概念构建的方式,在一课时内完成三个概念的教学,很容易浅尝辄止,陷于知识传授的传统套路中。另一方面,热现象是物质科学领域的一个重要内容,热的三种传递方式又是其核心概念,因此有必要引导学生积极构建,自我内化。所以,我结合教材设计了“热在固体中的传递”的教学内容。
2.准确把握学生学情
热传递现象,尤其是热在固体之间、固体内部的传递现象,对学生并不陌生,学生可能不会用“传导”这一概念来描述,但对“传导”这一概念所呈现的具体表象是有过直接观察,甚至直接体验的。这对学生而言并不难,教师需要的只是帮助学生对日常的、零散的一些体验、经验进行提炼,在观察、比较的基础上,归纳、概括其共同规律,用更准确、规范的语言表述规律,以形成科学概念。因此构建“传导”的概念不是难点,结合概念教学,训练学生的思维能力才是真正的难点。
3.正确研制重点目标
本课的知识性目标是“传导”概念的构建,具体来说就是理解热在固体中沿着物体传递,从温度高的地方传到温度低的地方。本课思维能力的训练目标是:在预测、比较、求同归纳等思维方式的引导下培养学生分析、比较、推理、归纳等思维能力。当然,一堂课的思维训练,可能不透彻也不全面,甚至看不出明显的效果,但只要教师具有训练学生思维的意识,并在日常教学中充分借助概念构建的过程,渗透思维方法的训练,那么长此以往,对学生科学素养的形成无疑会起到积沙成塔的效应。因此,在构建“传导”概念的过程中,渗透比较、推理、归纳等科学思维方法,培养科学思维的品质也是本课的教学难点。
科学设计:优化教学活动流程,目标指向明确
围绕教学目标,科学设计教学活动,是落实课堂教学目标、培养学生科学素养最重要的环节。下面结合《热在固体中的传递》几个主要的教学片断,谈一谈概念构建与思维训练的融合发展。
1.情境导入,聚焦话题
师:老师这里有一把金属勺子,用手背皮肤触碰勺柄,感觉到它是冷的还是热的?
(教师找3~4名学生用手背触碰勺柄,学生都认为是冷的。)
师:都说是冷的,我把勺子放到刚刚烧开的热水中,勺柄的温度会有变化吗?我再找人试试。
(教师找4~5名学生触碰勺柄,谈感受,其中包括刚才用手背触碰过勺柄的几名学生。)
生:还是冷的。
生:好像有点温度了。
生:有点热了。
师:老师有问题了,勺柄并没有泡在水中,它怎么变热了?
生:通过热的传递。
生:勺子是金属的,它一端放在热水里,热会向着另一端传递。
生:我觉得是热的延伸,因为热水里的勺子是热的,热会沿着勺柄延伸到上面。
师:几位同学都提到了热,虽然说法不同,但都认为热会沿着金属勺柄延伸、传递,今天我们就来学习热的传递。生活中这样的热传递现象是很多的(课件出示两幅图),比如:野炊中的锅把手没有直接接触到火却很烫;勺柄没有浸泡在热汤中也很热。这些都是热的传递现象,你认为热是如何传递的呢?
(学生讨论,教师引导学生充分说出自己的想法。)
生:热是从一端向另一端慢慢传递的。
生:我觉得热是往上传递的,因为给东西加热时火苗是向上的。
生:我觉得热是向四面八方传递的。火一旦点燃,四周都有温度,但上面的温度会更高些。
生:我觉得热是从温度高的地方向温度低的地方传递的。
师:同学们只是根据自己的经验作出了猜想,科学研究是很严谨的工作,对一个科学问题的解释,仅凭一两个简单的实验或经验的猜想行吗?我们要搜集更多证据来说明,下面我们通过实验来搜集证据。
评析:根据皮亚杰同化、顺应理论,学生的认知以及思维发展必须建立在原有认知基础之上。创设两个层次的生活情境:先是体验情境,让少数学生直接体验金属勺柄的冷热,聚焦话题;再出示两幅生活场景图,引发全体学生对已有经验的回忆,在此基础上引导学生讨论“你认为热是怎么传递的”,学生的解释可能大多是描述热传递的表象,没有抓住本质,此时,我们可以启发学生意识到,对一个问题的合理解释不能仅凭经验或个例,需要搜集大量证据作支撑,其实这也是渗透了一种科学解决问题的方法。
2.实验探究,研究固体中热传递的规律
任务一:金属棒的热传递
师:如果我们以铝棒代替锅把手或勺柄,分别在铝棒的两端和中间加热,热会如何传递呢?请你以箭头的方式画出热的传递方向。
(学生每人一张铝棒的实验记录单,在记录单上用箭头画出不同加热点的热传递方向。教师展示学生在记录单上预测的结果,引导学生结合记录单说出想法。)
生:我觉得在铝棒的左端加热,热会向右传递;在铝棒的右端加热,热向左端传递。
生:在铝棒的中间加热,热应该向两端传递。
师:我们能看到热的传递过程吗?你们有什么办法?
生:我们可以借助遇热就会融化的东西来证明。 生:还有些东西遇热会冒烟。
生:可以用温度计,温度计遇热会显示温度上升。
师:同学们很爱动脑筋,老师也想到了一个办法,可以借助一种神奇的油墨来帮助我们观察热的传递过程(出示涂油墨的铝棒)。老师在铝棒上涂了一层红色的油墨,当温度高于43度时,它的颜色会变浅甚至消退,当温度降到43度以下时,它的颜色又会逐渐恢复。我们可以借助这种油墨颜色的变化看到热的传递过程,大家想不想试试?
(教师出示课件:提醒实验步骤、操作注意事项及安全性。学生实验,教师课前将三根铝棒用铁架台固定好,学生分组领取,用酒精灯分别在涂有油墨的铝棒的两端和中间加热,完成实验、观察和记录的任务。)
师:在铝棒不同的位置加热,好像都有一个相同之处,你发现了没有?
生:我发现热是反方向传递的,火苗在左端,热向右传递,火苗在右端,热向左传递。
生:关键看火在哪里烧,热都是从火燃烧的位置开始传递的。
师:你认为热从火燃烧的位置开始传递?有火的位置与没火的位置相比,有什么不同?
生:有火的位置温度高一些,没有火的位置温度低一些。
师:那我们可以说加热点的位置温度高一些,非加热点的位置温度低一些,这样说来,热是怎么传递的呢?
生:热从温度高的地方向温度低的地方传递。
评析:用铝棒作为替代物,在不同位置给铝棒加热,其热传递的方向不难预测,但如何才能呈现热传递的过程呢?这是学生非常感兴趣的一个问题,同时也是一个发散性思维的训练点。相对于用凡士林粘火柴棒或直接滴蜡油,使用温变油墨,不仅操作简易,而且更容易呈现热传递的连续过程,学生对神奇的油墨怀有更浓的兴趣。学生在后期汇报发现时,关注点是油墨变色的过程,教师应引导学生既要关注现象,更要关注现象背后的本质:油墨变色的过程只是表象,其实质是热的传递过程。
任务二:铝环的热传递
师:生活中的物品并不都是这样的条状或线状物体,还有很多弯曲的物体,比如环形的(教师随手将条形铝棒弯折成一个首尾不相连的圆环),给它的一端加热,你觉得热会如何传递?
(学生每人领取铝环实验记录单,用箭头画出热传递的方向。教师展示学生在记录单上预测的结果,让学生结合记录单说说想法。)
师:如果以金属环右端为加热点(指着学生的记录单),而金属环的左端离火源很近哦,左端的油墨会不会先褪色?
生:不会,因为热从温度高的地方向温度低的地方传递。加热点在右端,那么右端颜色先消退。
生:也可能会褪色,因为左端离火源太近了。
师:我们还是试一试,用事实来说话,好不好?
(学生分组实验,学生直接领取用铁架台固定好的铝环,用酒精灯加热,完成实验、观察和记录任务。)
师:铝环里的热是如何传递的?
生:热从右端传递,因为右端的颜色先消退。
生:热其实也是向金属环的两端传递的,只不过右端温度高,传递的速度快,所以颜色先消退。左端其实也有热,但是温度低,颜色来不及消退。
师:铝环与铝棒的热传递过程有什么共同的规律?
生:热是环绕着铝环传递的。
生:热是绕着铝环从右端开始传递的。
生:热在铝环中,也是从温度高的地方传到温度低的地方。
师:同学们观察得很仔细,热在铝棒、铝环中都是顺着铝棒、铝环传递的,都是从温度高的地方向温度低的地方传递的。
评析:化直为曲,换成铝环为研究对象,非常有意思。因为铝环不是封闭的,它右端加热点的火源离左端特别近,预测时很容易引发学生的困惑和争议,这会激发学生的深度参与和思考,铝环的特殊结构对证明“热沿着物体传递”具有很强的说服力。铝环实验结束后,在学生汇报的基础上,以即时实拍的方式再现两组学生的实验过程,以更多实证强化学生对规律的认同。
任务三:铁片和瓷片的热传递
师:生活中不仅有这样的金属环,还有这样以环为边缘的平面物品(出示片状实物),比如这种铁片、瓷片,如果给它们加热,热又是如何传递的呢?
(课件出示实验记录单,请每个小组讨论,选一种材料,并确定一个加热点,最后画出热传递的方向。学生领取记录单,讨论确定实验的材料、加热的位置,完成记录单。)
師:你们认为热在金属片或瓷片中会如何传递?
生:我们组认为在金属片中央加热,热会向四面八方传递。
生:我们组认为在瓷片的边缘加热,热也会向四周传递。
师:让我们用实验来检验同学们的预测。
(学生分组实验,教师课前将圆形的铁片和方形的瓷片都固定在一个铁架台上。学生分组领取材料后完成实验、观察、记录任务。)
师:实验结果与预测一致吗?请大家结合记录单交流。
(教师展示即拍视频:热在铁片和瓷片中的传递过程。)
师:铁片和瓷片形状不同、材质不同,它们传递热的方式与金属棒、金属环有什么相同之处?
生:都是从加热的地方开始传递的,都是向四周传递的。
生:刚开始的时候传递的速度很快,后来就慢下来了。
评析:从线到面研究铁片和瓷片的热传递现象,是一种变式;铁片和瓷片的加热点由学生选择,这样使得探究过程更加开放。设计从直线到曲线再到平面的三组实验,充分考虑了学生的认知规律,三者之间的逻辑关系严密,并且都以直观演示的方式呈现三种形状的热传递过程,是顺应学生思维发展的,学生对三种形状所表现出的共同规律的认可度也是很高的。这里不仅有形状的变化,还有材质的差异,也利于培养学生形成这样的意识和习惯:规律的获取需要大量证据作支撑。
3.总结归纳,拓展运用 师:请同学们讨论,热在金属棒、金属环、金属片的传递中有什么共同的规律?
(学生分组讨论后汇报。)
生:都是从温度高的地方向温度低的地方传递,都是沿着物体传递的。
师:金属棒、金属环、金属片和瓷片都是固体,我们今天研究的是热在固体中的传递。通过一系列的实验,我们发现热在这些固体中都按相同的规律传递,科学上把这种传递热的方式叫作传导。
我们回过头来思考一下开始上课时的两个问题:为什么锅把手没有直接接触到火却很烫;为什么勺柄没有浸泡在热汤中也很热?
生:因为锅和汤勺都是金属的,它们被火烧、放在热汤中,热会顺着锅身、勺子传递到锅把手和勺柄上。
师:同学们都活学活用了。通过今天的学习你还有什么收获?
生:我知道了什么叫热传导。
生:我们得出一个结论,要经过提出问题、作出猜想、搜集证据,最后才能得出结论。
师:非常好!我们提出问题后,不能简单地通过一两个现象或者凭经验得出结论,而要通过一系列实验来搜集证据,这样得出的结论才更可靠。关于热传递你还有什么问题?
生:热在液体中是怎么传递的?
生:热可不可以在真空中传递?
评析:课尾引导学生全面归纳总结。归纳体现在引导学生运用求同归纳法总结出热在固体中传递的共同规律,得出“传导”这一核心概念,同时回忆概念的获取过程,渗透解决问题的方法,从而发展学生的思维。总结还以概念的运用和拓展的方式展开,运用体现在引导学生用“传导”的概念解释上课开始时呈现的生活场景图,首尾呼应;拓展体现在学完“热在固体中的传递”后,新问题的产生与后续探究活动的开展方面。
理性反思:明晰概念和思维内在联系,目标达成路径具体
概念构建和思维训练是概念教学的一体两翼。概念的构建是载体、桥梁,是教学的明线;思维的发展是隐性的目标,是教学的暗线;两条线相融相生,相辅相成,彼此交错推进。本课突出“构建概念”与“发展思维”两个任务,以明暗两条线索推进:明线是围绕核心概念的构建所展开的师生活动过程,暗线是活动过程中思维方式、思维能力的训练过程。具体来说,“热在固体中的传递”是具体的探究内容,“传导”是探究活动所要构建的概念。
在概念构建的探究活动中,通过不同器材进行典型实验,是要建立表象与本质之间的必然联系,以便比较、推理、归纳出一般的规律。比如本课的实验器材:形状上看,从直线的条状到弯曲的环状,最后到圆形、方形的片状;材质上看,从铝条、铁片到瓷片。这些变化都是为了扩展学生的思维认知,最后指向共同现象的归纳概括。
在思维训练中,应特别重视交流研讨,使学生个体内隐的思维得以外显,使学生零散、感性的认知得以系统化、结构化,将生活概念提升为科学概念。在此过程中,培养发展了学生分析、比较、归纳等思维能力。
比如:金属棒环节,学生的预测几乎一致,即热在金属棒中是从温度高向温度低的地方传递,初步建构科学概念。到了金属环环节,学生的预测出現了分歧,这也是教师预设的生成,有人认为热顺着环传递,也有人认为热从离火源比较近的地方开始传递,这其实正是思维训练的点,学生充分交流自己的想法,然后通过实验实证后发现热是顺着金属环传递的,由此将概念进一步提升:热不仅是从温度高的地方传递到温度低的地方,还必须是沿着物体传递。到这里没有结束,再到金属片环节,继续让学生预测和实验,交流想法,有了前两个活动作为基础,学生的猜测有了可靠的依据,即热沿着金属片,从温度高的地方到温度低的地方传递。但金属片的热传递,并没有呈现出单一的线性传递方向,而是朝着各个方向传递。
至此,学生对“热是怎样传递的”这个概念逐步进行科学构建,从一开始的“一端到另一端,四面八方”,到从“温度高到温度低”,再到“沿着物体”,最后发现这个传递过程是同时进行的。在整个概念构建的过程中,学生的思维能力得到了很好的发展,而这得益于三个环节中交流研讨策略的有效运用。
江苏省南京市江宁科学园小学(211100)?
科学诊断:把握教材与学情,目标定位准确
凡事预则立,不预则废。课前科学诊断,准确把握教材、学情,研制合理的教学目标,是有效构建概念、发展思维的前提。
1.深入研究教学内容
本案例改編自苏教版教材四年级《热传递》一课的内容。《热传递》一课集中介绍了热的三种传递方式,即传导、对流、辐射,容量很大,如果以概念构建的方式,在一课时内完成三个概念的教学,很容易浅尝辄止,陷于知识传授的传统套路中。另一方面,热现象是物质科学领域的一个重要内容,热的三种传递方式又是其核心概念,因此有必要引导学生积极构建,自我内化。所以,我结合教材设计了“热在固体中的传递”的教学内容。
2.准确把握学生学情
热传递现象,尤其是热在固体之间、固体内部的传递现象,对学生并不陌生,学生可能不会用“传导”这一概念来描述,但对“传导”这一概念所呈现的具体表象是有过直接观察,甚至直接体验的。这对学生而言并不难,教师需要的只是帮助学生对日常的、零散的一些体验、经验进行提炼,在观察、比较的基础上,归纳、概括其共同规律,用更准确、规范的语言表述规律,以形成科学概念。因此构建“传导”的概念不是难点,结合概念教学,训练学生的思维能力才是真正的难点。
3.正确研制重点目标
本课的知识性目标是“传导”概念的构建,具体来说就是理解热在固体中沿着物体传递,从温度高的地方传到温度低的地方。本课思维能力的训练目标是:在预测、比较、求同归纳等思维方式的引导下培养学生分析、比较、推理、归纳等思维能力。当然,一堂课的思维训练,可能不透彻也不全面,甚至看不出明显的效果,但只要教师具有训练学生思维的意识,并在日常教学中充分借助概念构建的过程,渗透思维方法的训练,那么长此以往,对学生科学素养的形成无疑会起到积沙成塔的效应。因此,在构建“传导”概念的过程中,渗透比较、推理、归纳等科学思维方法,培养科学思维的品质也是本课的教学难点。
科学设计:优化教学活动流程,目标指向明确
围绕教学目标,科学设计教学活动,是落实课堂教学目标、培养学生科学素养最重要的环节。下面结合《热在固体中的传递》几个主要的教学片断,谈一谈概念构建与思维训练的融合发展。
1.情境导入,聚焦话题
师:老师这里有一把金属勺子,用手背皮肤触碰勺柄,感觉到它是冷的还是热的?
(教师找3~4名学生用手背触碰勺柄,学生都认为是冷的。)
师:都说是冷的,我把勺子放到刚刚烧开的热水中,勺柄的温度会有变化吗?我再找人试试。
(教师找4~5名学生触碰勺柄,谈感受,其中包括刚才用手背触碰过勺柄的几名学生。)
生:还是冷的。
生:好像有点温度了。
生:有点热了。
师:老师有问题了,勺柄并没有泡在水中,它怎么变热了?
生:通过热的传递。
生:勺子是金属的,它一端放在热水里,热会向着另一端传递。
生:我觉得是热的延伸,因为热水里的勺子是热的,热会沿着勺柄延伸到上面。
师:几位同学都提到了热,虽然说法不同,但都认为热会沿着金属勺柄延伸、传递,今天我们就来学习热的传递。生活中这样的热传递现象是很多的(课件出示两幅图),比如:野炊中的锅把手没有直接接触到火却很烫;勺柄没有浸泡在热汤中也很热。这些都是热的传递现象,你认为热是如何传递的呢?
(学生讨论,教师引导学生充分说出自己的想法。)
生:热是从一端向另一端慢慢传递的。
生:我觉得热是往上传递的,因为给东西加热时火苗是向上的。
生:我觉得热是向四面八方传递的。火一旦点燃,四周都有温度,但上面的温度会更高些。
生:我觉得热是从温度高的地方向温度低的地方传递的。
师:同学们只是根据自己的经验作出了猜想,科学研究是很严谨的工作,对一个科学问题的解释,仅凭一两个简单的实验或经验的猜想行吗?我们要搜集更多证据来说明,下面我们通过实验来搜集证据。
评析:根据皮亚杰同化、顺应理论,学生的认知以及思维发展必须建立在原有认知基础之上。创设两个层次的生活情境:先是体验情境,让少数学生直接体验金属勺柄的冷热,聚焦话题;再出示两幅生活场景图,引发全体学生对已有经验的回忆,在此基础上引导学生讨论“你认为热是怎么传递的”,学生的解释可能大多是描述热传递的表象,没有抓住本质,此时,我们可以启发学生意识到,对一个问题的合理解释不能仅凭经验或个例,需要搜集大量证据作支撑,其实这也是渗透了一种科学解决问题的方法。
2.实验探究,研究固体中热传递的规律
任务一:金属棒的热传递
师:如果我们以铝棒代替锅把手或勺柄,分别在铝棒的两端和中间加热,热会如何传递呢?请你以箭头的方式画出热的传递方向。
(学生每人一张铝棒的实验记录单,在记录单上用箭头画出不同加热点的热传递方向。教师展示学生在记录单上预测的结果,引导学生结合记录单说出想法。)
生:我觉得在铝棒的左端加热,热会向右传递;在铝棒的右端加热,热向左端传递。
生:在铝棒的中间加热,热应该向两端传递。
师:我们能看到热的传递过程吗?你们有什么办法?
生:我们可以借助遇热就会融化的东西来证明。 生:还有些东西遇热会冒烟。
生:可以用温度计,温度计遇热会显示温度上升。
师:同学们很爱动脑筋,老师也想到了一个办法,可以借助一种神奇的油墨来帮助我们观察热的传递过程(出示涂油墨的铝棒)。老师在铝棒上涂了一层红色的油墨,当温度高于43度时,它的颜色会变浅甚至消退,当温度降到43度以下时,它的颜色又会逐渐恢复。我们可以借助这种油墨颜色的变化看到热的传递过程,大家想不想试试?
(教师出示课件:提醒实验步骤、操作注意事项及安全性。学生实验,教师课前将三根铝棒用铁架台固定好,学生分组领取,用酒精灯分别在涂有油墨的铝棒的两端和中间加热,完成实验、观察和记录的任务。)
师:在铝棒不同的位置加热,好像都有一个相同之处,你发现了没有?
生:我发现热是反方向传递的,火苗在左端,热向右传递,火苗在右端,热向左传递。
生:关键看火在哪里烧,热都是从火燃烧的位置开始传递的。
师:你认为热从火燃烧的位置开始传递?有火的位置与没火的位置相比,有什么不同?
生:有火的位置温度高一些,没有火的位置温度低一些。
师:那我们可以说加热点的位置温度高一些,非加热点的位置温度低一些,这样说来,热是怎么传递的呢?
生:热从温度高的地方向温度低的地方传递。
评析:用铝棒作为替代物,在不同位置给铝棒加热,其热传递的方向不难预测,但如何才能呈现热传递的过程呢?这是学生非常感兴趣的一个问题,同时也是一个发散性思维的训练点。相对于用凡士林粘火柴棒或直接滴蜡油,使用温变油墨,不仅操作简易,而且更容易呈现热传递的连续过程,学生对神奇的油墨怀有更浓的兴趣。学生在后期汇报发现时,关注点是油墨变色的过程,教师应引导学生既要关注现象,更要关注现象背后的本质:油墨变色的过程只是表象,其实质是热的传递过程。
任务二:铝环的热传递
师:生活中的物品并不都是这样的条状或线状物体,还有很多弯曲的物体,比如环形的(教师随手将条形铝棒弯折成一个首尾不相连的圆环),给它的一端加热,你觉得热会如何传递?
(学生每人领取铝环实验记录单,用箭头画出热传递的方向。教师展示学生在记录单上预测的结果,让学生结合记录单说说想法。)
师:如果以金属环右端为加热点(指着学生的记录单),而金属环的左端离火源很近哦,左端的油墨会不会先褪色?
生:不会,因为热从温度高的地方向温度低的地方传递。加热点在右端,那么右端颜色先消退。
生:也可能会褪色,因为左端离火源太近了。
师:我们还是试一试,用事实来说话,好不好?
(学生分组实验,学生直接领取用铁架台固定好的铝环,用酒精灯加热,完成实验、观察和记录任务。)
师:铝环里的热是如何传递的?
生:热从右端传递,因为右端的颜色先消退。
生:热其实也是向金属环的两端传递的,只不过右端温度高,传递的速度快,所以颜色先消退。左端其实也有热,但是温度低,颜色来不及消退。
师:铝环与铝棒的热传递过程有什么共同的规律?
生:热是环绕着铝环传递的。
生:热是绕着铝环从右端开始传递的。
生:热在铝环中,也是从温度高的地方传到温度低的地方。
师:同学们观察得很仔细,热在铝棒、铝环中都是顺着铝棒、铝环传递的,都是从温度高的地方向温度低的地方传递的。
评析:化直为曲,换成铝环为研究对象,非常有意思。因为铝环不是封闭的,它右端加热点的火源离左端特别近,预测时很容易引发学生的困惑和争议,这会激发学生的深度参与和思考,铝环的特殊结构对证明“热沿着物体传递”具有很强的说服力。铝环实验结束后,在学生汇报的基础上,以即时实拍的方式再现两组学生的实验过程,以更多实证强化学生对规律的认同。
任务三:铁片和瓷片的热传递
师:生活中不仅有这样的金属环,还有这样以环为边缘的平面物品(出示片状实物),比如这种铁片、瓷片,如果给它们加热,热又是如何传递的呢?
(课件出示实验记录单,请每个小组讨论,选一种材料,并确定一个加热点,最后画出热传递的方向。学生领取记录单,讨论确定实验的材料、加热的位置,完成记录单。)
師:你们认为热在金属片或瓷片中会如何传递?
生:我们组认为在金属片中央加热,热会向四面八方传递。
生:我们组认为在瓷片的边缘加热,热也会向四周传递。
师:让我们用实验来检验同学们的预测。
(学生分组实验,教师课前将圆形的铁片和方形的瓷片都固定在一个铁架台上。学生分组领取材料后完成实验、观察、记录任务。)
师:实验结果与预测一致吗?请大家结合记录单交流。
(教师展示即拍视频:热在铁片和瓷片中的传递过程。)
师:铁片和瓷片形状不同、材质不同,它们传递热的方式与金属棒、金属环有什么相同之处?
生:都是从加热的地方开始传递的,都是向四周传递的。
生:刚开始的时候传递的速度很快,后来就慢下来了。
评析:从线到面研究铁片和瓷片的热传递现象,是一种变式;铁片和瓷片的加热点由学生选择,这样使得探究过程更加开放。设计从直线到曲线再到平面的三组实验,充分考虑了学生的认知规律,三者之间的逻辑关系严密,并且都以直观演示的方式呈现三种形状的热传递过程,是顺应学生思维发展的,学生对三种形状所表现出的共同规律的认可度也是很高的。这里不仅有形状的变化,还有材质的差异,也利于培养学生形成这样的意识和习惯:规律的获取需要大量证据作支撑。
3.总结归纳,拓展运用 师:请同学们讨论,热在金属棒、金属环、金属片的传递中有什么共同的规律?
(学生分组讨论后汇报。)
生:都是从温度高的地方向温度低的地方传递,都是沿着物体传递的。
师:金属棒、金属环、金属片和瓷片都是固体,我们今天研究的是热在固体中的传递。通过一系列的实验,我们发现热在这些固体中都按相同的规律传递,科学上把这种传递热的方式叫作传导。
我们回过头来思考一下开始上课时的两个问题:为什么锅把手没有直接接触到火却很烫;为什么勺柄没有浸泡在热汤中也很热?
生:因为锅和汤勺都是金属的,它们被火烧、放在热汤中,热会顺着锅身、勺子传递到锅把手和勺柄上。
师:同学们都活学活用了。通过今天的学习你还有什么收获?
生:我知道了什么叫热传导。
生:我们得出一个结论,要经过提出问题、作出猜想、搜集证据,最后才能得出结论。
师:非常好!我们提出问题后,不能简单地通过一两个现象或者凭经验得出结论,而要通过一系列实验来搜集证据,这样得出的结论才更可靠。关于热传递你还有什么问题?
生:热在液体中是怎么传递的?
生:热可不可以在真空中传递?
评析:课尾引导学生全面归纳总结。归纳体现在引导学生运用求同归纳法总结出热在固体中传递的共同规律,得出“传导”这一核心概念,同时回忆概念的获取过程,渗透解决问题的方法,从而发展学生的思维。总结还以概念的运用和拓展的方式展开,运用体现在引导学生用“传导”的概念解释上课开始时呈现的生活场景图,首尾呼应;拓展体现在学完“热在固体中的传递”后,新问题的产生与后续探究活动的开展方面。
理性反思:明晰概念和思维内在联系,目标达成路径具体
概念构建和思维训练是概念教学的一体两翼。概念的构建是载体、桥梁,是教学的明线;思维的发展是隐性的目标,是教学的暗线;两条线相融相生,相辅相成,彼此交错推进。本课突出“构建概念”与“发展思维”两个任务,以明暗两条线索推进:明线是围绕核心概念的构建所展开的师生活动过程,暗线是活动过程中思维方式、思维能力的训练过程。具体来说,“热在固体中的传递”是具体的探究内容,“传导”是探究活动所要构建的概念。
在概念构建的探究活动中,通过不同器材进行典型实验,是要建立表象与本质之间的必然联系,以便比较、推理、归纳出一般的规律。比如本课的实验器材:形状上看,从直线的条状到弯曲的环状,最后到圆形、方形的片状;材质上看,从铝条、铁片到瓷片。这些变化都是为了扩展学生的思维认知,最后指向共同现象的归纳概括。
在思维训练中,应特别重视交流研讨,使学生个体内隐的思维得以外显,使学生零散、感性的认知得以系统化、结构化,将生活概念提升为科学概念。在此过程中,培养发展了学生分析、比较、归纳等思维能力。
比如:金属棒环节,学生的预测几乎一致,即热在金属棒中是从温度高向温度低的地方传递,初步建构科学概念。到了金属环环节,学生的预测出現了分歧,这也是教师预设的生成,有人认为热顺着环传递,也有人认为热从离火源比较近的地方开始传递,这其实正是思维训练的点,学生充分交流自己的想法,然后通过实验实证后发现热是顺着金属环传递的,由此将概念进一步提升:热不仅是从温度高的地方传递到温度低的地方,还必须是沿着物体传递。到这里没有结束,再到金属片环节,继续让学生预测和实验,交流想法,有了前两个活动作为基础,学生的猜测有了可靠的依据,即热沿着金属片,从温度高的地方到温度低的地方传递。但金属片的热传递,并没有呈现出单一的线性传递方向,而是朝着各个方向传递。
至此,学生对“热是怎样传递的”这个概念逐步进行科学构建,从一开始的“一端到另一端,四面八方”,到从“温度高到温度低”,再到“沿着物体”,最后发现这个传递过程是同时进行的。在整个概念构建的过程中,学生的思维能力得到了很好的发展,而这得益于三个环节中交流研讨策略的有效运用。
江苏省南京市江宁科学园小学(211100)?