大象无形──我看新教材的开发.doc

大象无形我看新教材的开发江苏省无锡市石塘湾中学许帮正新课程提倡教师成为研究者和教材的开发者，我认为“新教材”开发的重点首先应是“科学探究”流程的开发和完善。案例：“比热容”的探究比热容一直是初中教学的难点。教材（人教版实验教科书）中提供的比热容的实验操作较为繁琐且误差较大，往往导致概念难以建立，建立后的概念又由于内涵较深、外延较广，涉及热量、温度变化、质量三重概念间的关系，学生难以理解。笔者认为，授课时应大胆改进探究实验，在尊重编者所确立的“探究思想”的前提下建构“身边的物理”，采用更为科学的探究流程，才能真正让学生获得知识与技能、情感与态度等方面的发展，特别是获得能力发展和深层次的情感体验，获得解决问题的方法。下面我对执教本课时的课堂实录稍作整理并阐述自己的一些见解。一、课堂教学实录（一）提出问题科学探究的前提问题引入：美丽的江南水乡无锡已步入冬季，夜晚睡觉时，辛劳了一天的妈妈常给我们准备好热水袋，关于热水袋，你了解多少？（1）烧水时，水吸收的热量与水的质量有什么关系？与水温升高多少有什么关系？（2）使用热水袋的目的是取暖，热水袋里装的是水，可以换成相同初温、质量的煤油或砂石吗？从生活走向物理是新课程的理念之一，学生能根据生活经验对问题做出合理的判断。（二）猜想科学结论的先导问题引入：由此你认为物质吸收（或放出）的热量的多少除了与物质的质量和温度的变化有关外，可能还与 有关？学生能猜想到物质吸、放热可能与物质种类有关。（三）制定计划与设计实验科学探究的具体化、程序化从猜想中直接引出探究课题：物质的吸热与物质种类有关吗？问题导引1：选择何种物质作为研究对象比较科学？在探究时，还应注意哪些问题？师生共同讨论得出：选择水、干砂石既可满足“不同物质”，又可使探究对象更具普遍性，因此地球表面的主要组成物质是“水、土、砂”；在探究时采用“控制变量法”，使水、砂的质量相等，因为质量也是影响吸热的因素。问题导引2：如何确定物质的吸热与物质种类有关（请提出两种方案）。学生经讨论后提出：一是让质量相等的水、干砂吸收相等热量后，测量温度变化；二是让质量相等的水，干砂升高相同的温度，比较加热时间。问题导引3：根据方案设计器材。抽取方案中的共性后不难得出需要热源、温度计，质量相等的两种物质、天平等器材。问题导引4：用书本装置图15.31和15.32可否完成本次探究？本套装置有何缺陷？该如何改进？学生基本能找到如下缺陷：酒精灯热源具有污染性和不稳定性，砂子升温不均匀，等等。学生改进实验设想：一是用电热源或热水做热源；二是减少砂量增大砂的相对受热面积，使用搅棒，使砂的内部温度很快一致。得出本次操作可用如下器材取代：直径为20 mm，长为20 mm的试管两支，砂和水，带孔橡皮塞两个，温度计、一次性塑料杯一只，开水。（四）进行实验与收集数据科学事实是进行科学分析的根据实验步骤：用天平称出15 g砂，用量筒量出15 mL的水，分别装入试管中；用带孔的橡皮塞插上温度计插入砂和水中；在塑料杯中倒入适量热水，将两试管同时放入杯中同等深度（以热水浸没砂面为准）810 s拿出，读出砂的温度不再上升时水和砂的温度。数据记录：（摘选）误差分析：水、砂的热传递方式不同，但水在形成对流前热传递的主要方式也是传导，控制放入热水的时间是让冷水和砂吸热期间的传热方式相同，但15 g的水比砂的体积大，在拿出热水后放热速度也有差异。实验反思：本实验所得数据能较好地反映问题，且操作简捷，学生基本能独立完成，需要的物质量较少，干砂较易收集，操作时应注意使用温度较高的热水，使热水与待研究的物质有较大温差。（五）分析与论证“实验后的思考有时比实验本身更重要！牛顿”问题导引1：若要使质量相同的水、砂石均升高相同的温度，该怎么办？学生不难得出应对水加热更长的时间。问题导引2：水和砂石谁的吸热能力强？学生也不难得出同等条件下的水吸热多，故而吸热能力强。问题导引3：如何科学地比较不同物质的这种特性呢？实际授课时会发现学生较难用物理语言组织表达，笔者类比密度概念的建立进行了启发，过程如下。（1）出示两份表格：（2）得出：可采用比较单位质量、升高1的水、砂吸热多少来比较它们的吸热能力。通过类比不仅可以建立比热容概念，同时可让学生意识到比热容同密度一样属于物质的基本属性。接下来的比热容的定义及常见物质的比热容，让学生自读课本相关内容进行解决。（六）应用体现知识的价值知识应用体现从物质走向社会，同时也渗透“科学是一把双刃剑”，培养学生辩证的科学观。1. 依据水的比热容较大的特性，举例说明它在工农业和日常生活中的应用。2. “太湖美，美就美在太湖水。”70年代的无锡可谓“小桥流水人家”，90年代的无锡给人“枯藤老树昏鸦”之感。从70年代到90年代无锡的昼夜温差成增大趋势，现在又有所减小。请在课后做进一步的调查，并分析为什么？二、我对科学探究流程的理解（一）科学源自对生活的理解与感悟杨振宁在与科大学生交流时曾说过这样一段耐人寻味的话：“科学原理是浅显易懂的真正需要探寻的东西其实就在我们的身边，最伟大的发现往往来自于最平凡的认知。”从这段文字中我们不难看出：科学源自对生活的理解与感悟。作为科学课程之一的物理学，研究的是自然界最基本的运动规律，而自然界中的物理现象蕴藏着无穷奥秘。这两方面的客观存在与结果是建构初中物理新课程的关键，也是物理新课程设计的起点。这就要求教学的设计能设法让学生体会到“生活的物理，社会的物理”，总之一个有血有肉的活生生的物理，而并非“书本上的方块字”和实验室中“冷冰冰的仪器”。这种设计的理念与教材的内容体系并无多大关系，因为教材提供的只是值得借鉴的一种探究模式。关键是敢于联系学生实际，大胆地重组教材结构，再赋以新的理念。我在设计此课时“时已近冬，天气渐寒”，以“热水袋”作为探究起点则易激发学生思维，而“太湖”作为无锡的母亲湖，养育着千千万万的太湖儿女，以“太湖美”作为课程设计的延伸点则体现了科学的价值，设计中关注了人性情感的渗透，如“辛劳的母亲”“小桥流水人家”的江南水乡。真正体现“生活即物理”。（二）探究源于对问题的发现和解决牛顿曾说“发现一个问题比解决一个问题更重要。”张大昌先生说过：没有问题就没有探究的根本和必要。成功的“科学探究”要使学生既能学到科学概念又能发展科学思维能力，则需在课堂上保持学习者强烈的好奇心和旺盛的求知欲，具体操作时应遵循科学研究的基本规律源于问题，解决问题。笔者在组织学生探究时先从现实生活中选择和确定研究主题“热水袋里装的是水，可以换成相同初温、质量的煤油或砂石吗？”再以问题为导引，在教学中设法创设一种“类似于学术研究的情境”，并通过实验设计、操作、收集与处理信息、表达与交流等探究活动让学生自主、独立地发现问题和解决问题。（三）流程源自对实践的反思和改进这里的反思有两层含义，一是科学的探究流程的建构，需要作为组织引导者的教师根据实践进行反思；二是科学结论的获得需要作为探究主体的学生进行反思。本课“制定计划与设计实验”环节之所以与书本相比较有较大变动，原因是我在授课时发现，书中所提供的实验操作确实较为繁琐，而且所用的探究课题“比较不同物质的吸热能力”较为抽象，学生往往会回答“干砂的吸热能力强，因为干砂的温度比水的温度升得快”，这一问题若不解决，势必影响科学的探究流程的构建，影响课堂教学的时效。所以我在授课时，一是让探究课题更为显性化；二是在探究中引导学生反思书本实验的缺陷，设计更为合理的探究实验，再利用探究后的结论引导学生比较“不同物质