唐健安

一、課堂上的發(fā)現(xiàn)

這是筆者在一次聽(tīng)課活動(dòng)中看到的。在液體的熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

經(jīng)典實(shí)驗(yàn)：把一個(gè)平底燒瓶灌滿水，用一個(gè)插有玻璃管的橡皮塞子蓋住燒瓶。當(dāng)燒瓶置于熱水中后，玻璃管中的液柱上升；當(dāng)燒瓶置于冷水中后，液柱下降。

奇怪的現(xiàn)象：課堂上有學(xué)生提出，在燒瓶置于熱水中的最初階段，液面下降，然后才慢慢上升，當(dāng)燒瓶置于冷水中的最初階段，液面上升，然后才慢慢下降。

課上，執(zhí)教教師對(duì)于學(xué)生提出的這個(gè)問(wèn)題，不知如何解釋，僅以課本的結(jié)論為結(jié)論，即液體熱脹冷縮。課后，筆者與該教師一起討論了這個(gè)現(xiàn)象，并在“固體的熱脹冷縮”的一次公開(kāi)課中刻意再現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象。

二、鐵環(huán)的熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)啟示

在“固體的熱脹冷縮”公開(kāi)課中，教師的演示實(shí)驗(yàn)：銅球過(guò)鐵環(huán)實(shí)驗(yàn)，這是每一個(gè)教師在講金屬熱脹冷縮時(shí)都會(huì)想到的實(shí)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯。銅球在未經(jīng)加熱前可以順利通過(guò)鐵環(huán)，用酒精燈加熱銅球后，銅球就卡在鐵環(huán)上了，銅球入水中冷卻后，又可以順利通過(guò)鐵環(huán)。

當(dāng)時(shí)的執(zhí)教教師設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)環(huán)節(jié)，問(wèn)學(xué)生：如果我們給鐵環(huán)加熱，銅球沒(méi)有加熱，銅球還能不能穿過(guò)去呢？幾乎所有的學(xué)生都猜想，鐵環(huán)加熱后，受熱膨脹，外圈變大、內(nèi)圈變小，因此，銅球不能通過(guò)鐵環(huán)。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果讓學(xué)生大為驚訝，銅球居然又順利通過(guò)鐵環(huán)。

如果把鐵環(huán)剪開(kāi)，可以看成鐵絲的膨脹，膨脹的結(jié)果是圓周長(zhǎng)的增大和鐵絲長(zhǎng)度的增加，當(dāng)我們?cè)俣葘㈣F絲閉合成圓環(huán)狀會(huì)發(fā)現(xiàn)，周長(zhǎng)變長(zhǎng)了，內(nèi)徑也變大了。明白了這個(gè)道理，也就可以解釋“熱縮冷脹”這一奇怪的現(xiàn)象了。

三、再做液體熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察

還是文首提到的那個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，把一個(gè)平底燒瓶灌滿水，將一個(gè)插有玻璃管的橡皮塞子蓋住燒瓶，燒瓶置于熱水、冷水中，觀察玻璃管內(nèi)液面的變化過(guò)程。因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)此前已經(jīng)做過(guò)，所以教師特別提醒學(xué)生仔細(xì)觀察液柱的變化，并要求學(xué)生記錄玻璃管液面變化的過(guò)程，用表格記錄。

實(shí)驗(yàn)后，許多學(xué)生有了這樣的結(jié)論：燒瓶最初浸入熱水的較短時(shí)間后玻璃管內(nèi)液面下降，此后玻璃管內(nèi)液面逐漸上升，燒瓶浸入熱水較長(zhǎng)時(shí)間后玻璃管內(nèi)液面上升直至穩(wěn)定。之后再將燒瓶浸入冷水中，在最初比較短的時(shí)間內(nèi)玻璃管內(nèi)液面上升，此后玻璃管內(nèi)液面逐漸下降直至穩(wěn)定。

四、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的討論

1.為什么玻璃管內(nèi)的液面在燒瓶最初浸入熱水中時(shí)會(huì)下降？后來(lái)又逐漸上升？

2.為什么玻璃管內(nèi)的液面在燒瓶最初浸入冷水中時(shí)會(huì)上升？后來(lái)又逐漸下降？

這兩個(gè)問(wèn)題，學(xué)生一時(shí)難以解答，執(zhí)教教師在課堂上提醒學(xué)生觀察玻璃管的受熱膨脹與剛剛做過(guò)的鐵環(huán)受熱膨脹現(xiàn)象，馬上有學(xué)生說(shuō)，當(dāng)燒瓶接觸熱水的短時(shí)間內(nèi)，玻璃管首先膨脹，容積變大，液面就先下降了，但當(dāng)水也受熱膨脹時(shí)，水面就上升了，此時(shí)水的膨脹是主要因素。當(dāng)燒瓶接觸冷水的短時(shí)間內(nèi)，玻璃管首先縮小，容積變小，液面就先上升了，但當(dāng)水也受冷縮小時(shí)，液面就下降了，此時(shí)水的體積的縮小是主要因素。

課堂上的討論非常熱烈，教師通過(guò)有效引導(dǎo)，解釋了“熱縮冷脹”的反?，F(xiàn)象，從而去偽存真，加深了學(xué)生對(duì)固體、液體熱脹冷縮的理解。

五、課后的反思

1. 課堂上學(xué)生的“奇怪”發(fā)現(xiàn)，往往是激發(fā)學(xué)生思考的原動(dòng)力。教師要善于捕捉這樣的發(fā)現(xiàn)，積極思考，深入研究，讓探究性實(shí)驗(yàn)真正走向?qū)嵦帯?/p>

2. 教學(xué)方法的確定，必須是科學(xué)的，符合科學(xué)教育的規(guī)律，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。本節(jié)課通過(guò)固體的熱脹冷縮的實(shí)驗(yàn)，再回到液體的熱縮冷脹的奇異現(xiàn)象的討論，知識(shí)的學(xué)習(xí)、討論是在固體的熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，具有知識(shí)的鋪墊性。

3.教學(xué)方法的確定，必須有利于學(xué)生生動(dòng)、活潑、主動(dòng)的學(xué)習(xí)。這節(jié)課的學(xué)生實(shí)驗(yàn)、討論，就是在這樣的原則下進(jìn)行的，課堂氣氛活躍，學(xué)生參與性強(qiáng)。

4.教學(xué)方法的確定，必須有利于指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，必須有利于學(xué)生各種探究活動(dòng)的開(kāi)展。本節(jié)課的探究性是基于教師的科學(xué)指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)表格的設(shè)計(jì)就是引導(dǎo)學(xué)生積極思考，認(rèn)真觀察。

5. 教學(xué)方法的確定，必須有利于學(xué)生親身經(jīng)歷探究過(guò)程，在探究過(guò)程中獲得體驗(yàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)自我操作、觀察，增強(qiáng)了探究的積極性。

6.教學(xué)方法的確定，應(yīng)當(dāng)在吸收傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，立足創(chuàng)新，重視創(chuàng)造出一些與傳統(tǒng)教學(xué)方式不同的新教學(xué)方法。本節(jié)課的創(chuàng)新之處，就是利用學(xué)生的“發(fā)現(xiàn)”，再次進(jìn)行液體的熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)，既加深了對(duì)液體熱脹冷縮的印象，又鞏固了對(duì)固體熱脹冷縮概念的理解。

（浙江省紹興市越城區(qū)教學(xué)研究室 312000）