董婷 敦文術(shù)

摘要本課是在學(xué)生認(rèn)識(shí)了“什么是熱，熱在冷水和熱水中是怎樣傳遞的”之后，進(jìn)一步探究熱傳導(dǎo)的規(guī)律，引領(lǐng)學(xué)生對(duì)熱在物體中是如何傳遞的問(wèn)題進(jìn)行有根據(jù)的猜想，嘗試作出合理的假設(shè)；再通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)觀察等探究活動(dòng)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到熱可以從高溫物體傳向低溫物體，在同一物體上也可以從高溫部分傳向低溫部分。同時(shí)激發(fā)學(xué)生利用熱傳導(dǎo)知識(shí)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，解決生活中的問(wèn)題，感悟到人類(lèi)社會(huì)的需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會(huì)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 熱傳導(dǎo)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)探究能力 思維能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.020

Class Record and Analysis of“Heat Transfer Competition”

DONG Ting[1]DUN Wenshu[2]

（[1] Hebei Shijiazhuang Chang’an District Manor Primary School， Shijiazhuang， Hebei 050041；[2] Shijiazhuang Institute of Educational Sciences， Shijiazhuang， Hebei 050000）

Abstract： This course is to further explore the law of heat conduction after students understand "what is heat and how heat is transferred in cold water and hot water"， lead students to make reasonable conjectures about how heat is transferred in objects， and try to make reasonable assumptions； Then through the design of ex？ periments， experimental observation and other inquiry activities， let the students realize that heat can be trans？ ferred from the high temperature object to the low temperature object， and on the same object， it can also be transferred from the high temperature part to the low temperature part. At the same time， students are inspired to use heat conduction knowledge to design products， solve problems in life， and realize that the needs of hu？ man society are the driving force of the development of science and technology， and the development and appli？ cation of technology affect the development of society.

Keywords： heat conduction phenomenon； experimental inquiry ability； thinking ability

教材分析

本課是在學(xué)生認(rèn)識(shí)了“什么是熱，熱在冷水和熱水中是怎樣傳遞的”之后，進(jìn)一步探究熱傳導(dǎo)的規(guī)律。雖然熱傳導(dǎo)現(xiàn)象在生活中非常普遍，但是熱在同一物體間和不同物體間傳遞的過(guò)程并不能清晰地顯現(xiàn)出來(lái)。因此本課引領(lǐng)學(xué)生對(duì)熱在物體中是如何傳遞的問(wèn)題進(jìn)行有根據(jù)的猜想，嘗試作出合理的假設(shè)；再通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)觀察等探究活動(dòng)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到熱可以從高溫物體傳向低溫物體，在同一物體上也可以從高溫部分傳向低溫部分。同時(shí)激發(fā)學(xué)生利用熱傳導(dǎo)知識(shí)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，解決生活中的問(wèn)題，感悟到人類(lèi)社會(huì)的需求是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會(huì)的發(fā)展。

學(xué)情分析

五年級(jí)學(xué)生對(duì)熱傳導(dǎo)現(xiàn)象以及人們利用熱傳導(dǎo)原理生產(chǎn)出的科技產(chǎn)品并不陌生，但他們?nèi)狈?duì)熱傳導(dǎo)現(xiàn)象及科技產(chǎn)品進(jìn)行有目的的觀察和研究，不清楚熱傳導(dǎo)的規(guī)律。中年級(jí)時(shí)，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)了物體的冷和熱，學(xué)會(huì)了使用溫度計(jì)觀測(cè)物體的溫度，這些都為學(xué)生進(jìn)一步研究熱傳導(dǎo)規(guī)律奠定了一定的知識(shí)基礎(chǔ)和活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)。

創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題

師：今天我要給同學(xué)們表演一個(gè)魔術(shù)——會(huì)變色的杯子。我會(huì)往兩個(gè)紅色杯子中分別倒入半杯水。同學(xué)們要注意看倒入的水和杯子，看誰(shuí)能發(fā)現(xiàn)魔術(shù)的奧秘點(diǎn)在哪里。

（一名學(xué)生和教師共同完成魔術(shù)，其他學(xué)生觀察、思考。）

生：我看見(jiàn)倒入水后，一個(gè)杯子從底部向上顏色由紅色變成白色，而另外一個(gè)杯子沒(méi)變色。

生：一個(gè)杯子里應(yīng)該倒入的是熱水，另一個(gè)杯子里倒入的是冷水。

師：其實(shí)杯子的外壁上都涂了一層溫變油墨，當(dāng)溫度達(dá)到40℃時(shí)杯子就會(huì)變色，說(shuō)明熱量已經(jīng)從熱水逐漸傳遞到杯子上。

評(píng)析：為了激發(fā)學(xué)生的探究興趣，教師利用感溫變色杯以魔術(shù)的形式創(chuàng)設(shè)情境，倒入水后其中一個(gè)杯子會(huì)從底部逐漸變色。當(dāng)學(xué)生看到的現(xiàn)象與生活經(jīng)驗(yàn)并不相符的時(shí)候，就產(chǎn)生了認(rèn)知沖突，從而思考為什么杯子會(huì)變色，形成探究問(wèn)題，為進(jìn)一步探究打下基礎(chǔ)。

根據(jù)現(xiàn)象，作出假設(shè)

師：（課件出示杯子變色不同瞬間示意圖。）我們看見(jiàn)杯子是從底部向上逐漸變色的。請(qǐng)你們猜一猜熱傳遞的順序可能是怎樣的，說(shuō)出理由。

生：熱可能從杯子底部傳到杯子上部。因?yàn)楸幼兩捻樞蚴怯杀椎缴喜俊?/p>

生：熱可能從熱水傳到杯子上，因?yàn)橹挥械谷霟崴谋幽茏兩?/p>

生：我認(rèn)為熱可能先從熱水傳到杯子上，再沿著杯壁向上傳。因?yàn)橄掳虢乇谂c熱水接觸變色很快；上半截杯壁沒(méi)有與熱水接觸也能緩慢變色。

師：同學(xué)們的猜測(cè)是否正確呢？我們需要做實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

評(píng)析：教師出示魔術(shù)過(guò)程圖片，幫助學(xué)生回憶杯子變色過(guò)程。通過(guò)對(duì)比觀察學(xué)生會(huì)意識(shí)到物體熱量的傳遞可能具有方向性，這樣學(xué)生的假設(shè)是有依據(jù)的。同時(shí)為接下來(lái)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罁?jù)實(shí)驗(yàn)條件選取實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指明了方向。

選擇材料，制訂計(jì)劃

1.利用原型，明確條件

師：生活中經(jīng)常需要加熱，例如用鍋炒菜。如果我們要設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)去觀察熱在物體中是怎樣傳遞的，需要考慮哪些條件呢？

生：需要像鍋一樣的傳熱物體。

生：需要能發(fā)熱的物體，在這里用的是燃?xì)庠睢?/p>

生：需要能感應(yīng)熱的物體，比如菜。

師：這樣看來(lái)需要三個(gè)條件——熱源、傳熱物體和傳熱現(xiàn)象。

2.根據(jù)條件，篩選材料

師：要滿(mǎn)足這些條件可以選擇哪些材料呢？熱源有哪些？

生：酒精燈、蠟燭、天然氣灶、太陽(yáng)……

師：大家想一想這些熱源都能在實(shí)驗(yàn)室里使用嗎？比如燃?xì)庠罹筒缓线m。在同學(xué)們列舉的熱源中哪一個(gè)最適合在實(shí)驗(yàn)室里使用呢？

生：酒精燈，因?yàn)樗劝踩址奖恪?/p>

師：酒精燈不僅使用安全，而且加熱速度快。我們從眾多生活中的熱源篩選出了最適合在實(shí)驗(yàn)室里使用的熱源。請(qǐng)你們找一找既導(dǎo)熱快又能夠在實(shí)驗(yàn)室使用的傳熱物體有哪些。

生：鐵盤(pán)子、易拉罐……

師：同學(xué)們都認(rèn)為不同的金屬物品可以做傳熱物體。老師準(zhǔn)備了升溫較快的鋁棒。適合在實(shí)驗(yàn)室里使用，溫度升高后會(huì)產(chǎn)生變化的傳熱現(xiàn)象物體有哪些？

生：冰塊、豬油、蠟……

師：老師帶來(lái)了使用方便、實(shí)驗(yàn)效果明顯的幾種材料作為傳熱現(xiàn)象物體。這是火柴，它是一種輕小物體。這是凡士林，它是一種膏狀物，加熱后會(huì)熔化，我們經(jīng)常在實(shí)驗(yàn)中用它粘連一些物品。這是蠟環(huán)，加熱后會(huì)熔化。這是溫變橡皮泥，加熱后顏色會(huì)發(fā)生變化。這是溫度傳感器，它可以和平板電腦相連，測(cè)量物體的溫度，用數(shù)字呈現(xiàn)出溫度的變化。

3.根據(jù)材料，設(shè)計(jì)模型

師：今天我們就使用這些實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，研究熱在鋁棒中是如何傳遞的。誰(shuí)先說(shuō)說(shuō)自己的想法？

生：我覺(jué)得先用鐵架臺(tái)固定鋁棒，然后在鋁棒上放上溫變橡皮泥，最后在鋁棒一端點(diǎn)燃酒精燈，觀察溫變橡皮泥是怎樣變色的。

師：根據(jù)同學(xué)們的意見(jiàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法分成以下幾步：選擇材料、組合材料、畫(huà)設(shè)計(jì)圖。（課件演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程，組織學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。）請(qǐng)說(shuō)一說(shuō)你們是怎樣設(shè)計(jì)的，可能會(huì)出現(xiàn)什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

生：我們組想把鋁棒固定在支架上，分別套上三個(gè)蠟環(huán)，用酒精燈加熱鋁棒，蠟環(huán)可能會(huì)依次掉落。

生：我們想先把支架和鋁棒組裝起來(lái)，在鋁棒上插上三個(gè)溫度傳感器，用酒精燈加熱鋁棒的一端，三個(gè)溫度傳感器升溫的速度可能不一樣。

評(píng)析：教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析生活中的原型，明確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所須滿(mǎn)足的條件。學(xué)生根據(jù)條件選擇不同的實(shí)驗(yàn)材料，但是這些材料并不能都滿(mǎn)足在實(shí)驗(yàn)室使用方便、效果明顯的要求。先從中篩選出適合在實(shí)驗(yàn)室使用的材料，這個(gè)過(guò)程為學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與學(xué)生實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)之間找到了平衡點(diǎn)，從而使設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)更加扎實(shí)有效。

明確方法，搜集證據(jù)

師：我發(fā)現(xiàn)有的同學(xué)想通過(guò)觀察現(xiàn)象進(jìn)行研究，還有的同學(xué)想通過(guò)測(cè)量溫度的變化進(jìn)行研究，老師這里還有一種實(shí)驗(yàn)方案，既可以觀察現(xiàn)象，又可以測(cè)量溫度，利用數(shù)字化的形式呈現(xiàn)熱量的傳遞過(guò)程（如圖1～3）。

請(qǐng)同學(xué)們注意觀察實(shí)驗(yàn)共分哪兩步，有哪些需要注意的地方。

（播放實(shí)驗(yàn)方法視頻：注意安全操作；實(shí)驗(yàn)中要組長(zhǎng)負(fù)責(zé)，分工合作；認(rèn)真觀察、安靜操作，及時(shí)記錄；實(shí)驗(yàn)后整理實(shí)驗(yàn)物品，交流填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)結(jié)論；特別強(qiáng)調(diào)一下，使用酒精燈時(shí)要用火柴點(diǎn)燃，熄滅時(shí)要用燈帽蓋滅。之后，教師組織學(xué)生閱讀實(shí)驗(yàn)報(bào)告單、了解實(shí)驗(yàn)方法，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。）

評(píng)析：由于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕M裝是否精準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)順序是否正確直接影響對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，因此教師有必要通過(guò)視頻指導(dǎo)，課件呈現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)、示意圖的形式指導(dǎo)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)方法。在實(shí)驗(yàn)中，教師指導(dǎo)學(xué)生及時(shí)記錄鋁棒上A、B、C三個(gè)位置的溫度變化和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的呈現(xiàn)順序，可以同時(shí)搜集定性實(shí)驗(yàn)和定量實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

分析現(xiàn)象，建構(gòu)知識(shí)

1.組織學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

師：同學(xué)們觀察到哪些現(xiàn)象？

生：我們組做的是蠟環(huán)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)A、B、C三點(diǎn)的初始溫度很接近，分別是29.2℃、29.3℃、29.2℃。結(jié)束時(shí)A點(diǎn)的溫度最高，達(dá)到130℃；其次是B點(diǎn)，溫度是91.7℃；C點(diǎn)的溫度最低，是65℃。蠟環(huán)掉落的順序?yàn)锳點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)。

生：我們組做的是溫變橡皮泥實(shí)驗(yàn)，A點(diǎn)第一個(gè)變色，B點(diǎn)第二個(gè)變色，C點(diǎn)第三個(gè)變色。

生：我們做的是火柴實(shí)驗(yàn)，火柴掉落的順序是A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)。

2.形成結(jié)論

師：通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明什么？

生：在鋁棒上離酒精燈近的先出現(xiàn)現(xiàn)象，離酒精燈遠(yuǎn)的后出現(xiàn)現(xiàn)象，說(shuō)明熱可以從溫度高的地方傳向溫度低的地方。

生：熱量是從酒精燈傳向鋁棒。

師：在不同物體間熱能從高溫物體傳向低溫物體。在同一物體中，熱從溫度高的部分傳向溫度低的部分。

（出示杯子變色的圖片。）現(xiàn)在請(qǐng)大家運(yùn)用上述結(jié)論解釋為什么只倒入了半杯水，杯子的上部也會(huì)變色。

生：杯子底部接觸到熱水后，熱先從熱水向杯子底部傳遞。杯子上部溫度低，熱又從杯子底部向上傳遞。即使只倒了半杯水，杯子上部也會(huì)變色。

評(píng)析：學(xué)生交流匯報(bào)實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)以及各種定性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的原因，提升了搜集整理信息，分析與歸納的能力。教師有意識(shí)地讓學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)結(jié)論深入分析上課伊始時(shí)魔術(shù)情境產(chǎn)生的原因，使學(xué)生能夠運(yùn)用知識(shí)解除疑惑。

運(yùn)用知識(shí)，拓展延伸

1.提問(wèn)解釋現(xiàn)象

師：（出示相關(guān)圖片。）請(qǐng)同學(xué)們想一想：為什么拿起盛熱水的杯子要握杯柄？為什么煎雞蛋的時(shí)候要翻面？

生：剛倒入熱水的時(shí)候熱量還沒(méi)有傳到杯柄，因此手握杯柄不會(huì)被燙到。

生：如果不翻面的話，雞蛋下面溫度很高就會(huì)煳掉，而上面由于溫度較低，雞蛋還不熟。

2.設(shè)計(jì)產(chǎn)品

師：小明爸爸昨天被燙到了，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)能夠提前預(yù)警防止?fàn)C傷的鍋把，讓他可以不用手摸就知道鍋把溫度的高低。

生：我們小組想在鍋把上裝上溫變橡皮泥，如果溫變橡皮泥變色了就說(shuō)明鍋把的溫度很高。

生：我們受變色杯子的啟發(fā)，想在鍋把上涂上一層溫變油漆，當(dāng)油漆顏色變了就說(shuō)明溫度升高了。

師：今天同學(xué)們能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。老師希望課外你們將自己的設(shè)計(jì)變成產(chǎn)品，比一比誰(shuí)的鍋把預(yù)警最及時(shí)。

評(píng)析：拓展運(yùn)用環(huán)節(jié)分為三個(gè)層次：首先運(yùn)用結(jié)論解釋杯子逐漸變色的原因；其次觀察圖片解釋生活中的熱傳遞現(xiàn)象，引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)熱傳導(dǎo)在生活中的應(yīng)用；最后運(yùn)用熱傳遞知識(shí)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的聯(lián)系。為下節(jié)課研究不同物體傳熱的快慢作好了鋪墊。

總評(píng)

《傳熱比賽》這一課的主要教學(xué)目標(biāo)是能通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析歸納出熱在不同物體間以及在同一物體上的傳遞規(guī)律。教師首先利用魔術(shù)喚起學(xué)生的已有生活經(jīng)驗(yàn)，形成認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生分析推測(cè)熱在物體中是如何傳遞的，進(jìn)而明確實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，親身實(shí)驗(yàn)觀察得出結(jié)論。通過(guò)這一學(xué)習(xí)過(guò)程培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力以及從不同視角建構(gòu)事實(shí)性知識(shí)的能力。

1.注重實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性

為了體現(xiàn)學(xué)生必須在做中學(xué)的教學(xué)思想，教師在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上豐富了傳熱現(xiàn)象材料的種類(lèi)。從傳統(tǒng)的凡士林沾火柴、豆子，增加了溫變橡皮泥和蠟環(huán)，并且將信息技術(shù)數(shù)字化設(shè)備應(yīng)用到教具里面。學(xué)生通過(guò)操作模型，不僅能夠觀察到現(xiàn)象，而且可以利用連接平板電腦的溫度傳感器測(cè)量出鋁棒上對(duì)應(yīng)點(diǎn)溫度的變化，在平板電腦顯示屏上呈現(xiàn)出溫度變化的數(shù)值。創(chuàng)新教具的使用讓實(shí)驗(yàn)結(jié)論的形成更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。

在設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方面，教師在拓展應(yīng)用環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生利用本節(jié)課的知識(shí)設(shè)計(jì)防燙傷預(yù)警鍋把，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.注重思維能力的培養(yǎng)

本課在幾個(gè)環(huán)節(jié)中都體現(xiàn)了“分析—?dú)w納”的過(guò)程。首先，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中學(xué)生從生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，以鍋為例分析比較進(jìn)而明確三個(gè)實(shí)驗(yàn)條件為熱源、傳熱物體、傳熱現(xiàn)象。其次，通過(guò)討論活動(dòng)交流生活中的材料有哪些，這是一個(gè)思維發(fā)散的過(guò)程，用替換的方法讓學(xué)生經(jīng)過(guò)分析比較后篩選出最適合在實(shí)驗(yàn)室里使用的材料來(lái)替代生活中的材料。這又對(duì)學(xué)生思維進(jìn)行了集中訓(xùn)練，使他們經(jīng)歷了“分析—比較—?dú)w納”的過(guò)程。

最后教師指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鞔_設(shè)計(jì)流程，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀W(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)也經(jīng)歷了“分析—比較—?dú)w納”的過(guò)程，他們能夠根據(jù)條件選擇需要的實(shí)驗(yàn)材料，組合構(gòu)思實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒?huà)出設(shè)計(jì)圖。體現(xiàn)了從生活材料到實(shí)驗(yàn)材料、從生活模型到實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶哟涡浴?/p>

教師引導(dǎo)學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從三個(gè)不同實(shí)驗(yàn)中分析比較不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的相似之處，從而歸納形成熱傳導(dǎo)規(guī)律，也體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生思維能力的訓(xùn)練。