关于比热容教学的几个细节思考

吴文胜

重庆市秀山土家族苗族自治县实验初级中学   重庆  秀山  409999

 

摘要：比热是初中物理的重要概念，也是在生活中很少提及的概念。因此，在实际教学中必须采用精加工的策略，并在此策略作用之下完善一些教学细节。实践证明，关注学生对比热概念的理解、用心思考比热实验的设计，并对比热概念进行生活化的应用，可以促进学生对包括比热概念在内的物理概念的直觉性应用，可以让学生对物理概念的理解从概念性应用走向意义与分析性应用。

关键词：初中物理；比热容；教学细节

中国分类号：G633.7      文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2016）3-0017-2

 

比热容是初中物理的重要概念，在人教版教材中出现在第十三章《内能》的第三节。实际教学遇到的最大困惑往往是学生对比热容（以下简称“比热”）这一概念感悟不深、理解不清、运用不灵活，而且即使通过常规的重复训练（主要是习题训练）也难以真正奏效。本着“细节决定成败”的认识，笔者以为要化解这些困惑，还得从教学细节中寻找突破口。

1  关注学生对比热概念的理解

概念理解是一个常谈常新的话题，什么时候都不过时，但也几乎什么时候都无法引起教师的高度重视。就比热这一概念而言，几乎可以肯定地讲，有超过一半的学生到初中毕业的时候也没有真正懂得比热是一个什么样的概念。当然，这里需要建立一种理解：并不是说学生能够背出比热的定义或者利用比热知识进行解题就是懂得了比热概念。而是在实际生活中，学生能够真正从比热的角度去回答与之相关的问题。比如说笔者对中考之后的学生进行面对面口头调查或者QQ聊天等，让学生在非学习状态下回答诸如“怎么感觉到夏天太阳下面教室前的栏杆非常烫”的问题时，学生常常不会从比热的角度去回答，而是顾左右而言他，甚至还有部分学生无法从物理角度去思考。这就说明包括比热概念在内的物理视角，还没有成为学生即物说理的视角。

因此，就比热这一概念而言，笔者以为在教学中要关注的是学生对概念的内化与理解。比热并不是学生在生活中容易接触的物理概念，其生疏性决定了使用时难以成为常态，而要改变这一现状，就在于“比热”建立过程中不断地重复、强化这一概念。笔者在教学中重点跟学生“琢磨”了生活中由于比热不同而导致实际感受不同的3个例子：夏天太阳下同样接受太阳照射的自行车但材质不同的部位（如车把与龙头）温度不同；厨房里烧水与炒菜时加热食用油温度上升快慢不同（需要结合一定的想象，即相同的加热条件与同质量的水与油，这一点学生是可以完成的；这一例子的分析可以更加详细，因为下面的实验将以此为基础）；夏天同样的太阳照射之下，水与泥土温度不同。

这3个例子之所以需要“琢磨”，是因为笔者想通过较长时间的分析，让学生心目中逐渐形成“不同物质吸（放）热升（降）温本领不同”的认识。这种认识形成于比热概念得出之前，因此，可以让学生的思维中积淀出丰富的感知。当这种感知在不断地重复分析中形成一种自然认识时，就有可能成为学生的一种直觉性概念。这样就会让后面生成的比热概念成为可以直接运用的词语，也就完成了生疏的物理概念生活化的过程。一旦这个过程或者说细节成功了，那学生对比热概念的理解就不是简单的概念记忆了。

2   思考比热实验的展开顺序

教材上是通过“比较不同物质吸热的情况”这一实验来帮学生建立比热概念。这个实验，教材是这样描述的：加热质量相同的水和食用油，使它们升高相同的温度。比较它们吸收热量的多少，看看这两种物质的吸热情况是否存在差异。

在笔者的教学设计中，前面所举的3个例子中已经有了一个与此相关的例子，但彼时是生活经验支撑下的经验复述，或者说是思维推理，尚未经过实验验证。通常教学中，教师常常在强调了若干个“相同”之后再去进行实验，事实证明这样的实验思路过于程式化，或者说过于完美，以至于失去了原本的可能更加具有的韵味。笔者尝试了这样的实验思路：先给学生呈现一个“粗糙”的实验，此过程中不刻意强调质量、初温、加热器等必须相同，而是在前面例析的基础上，用两个加热器分别给水和油加热。此时，学生可以通过置于两种物质中的温度计判断自己原先的认识是否正确。当然，教师可以提前设计好，以确保此时的实验结果符合刚才例析过程中的结果。

在学生形成了初步认识之后，教师可以引导学生去发现问题，笔者引导的办法就是一个简单的问题：这样的实验设计有说服力吗？这一问题可以给学生造成一定的“打击”-----刚刚形成的认识难道是不可靠的吗？这是一种认知失衡！而上面这样的一个问题也最能驱动学生进一步设计实验去满足思维深处认知平衡的需要。如果这一策略效果不明显，教师可以做一个“反证”实验：通过控制水和油质量不同或者加热器的不同，又或者加热时间的不同，使实验现象与刚才相反。在这样的事件驱动之下，学生的探究心理一样会被打开。此时，学生就会自然思考这个实验中需要精心控制的地方：要想表征不同物质吸热升温的本领，就必须控制哪些量相同。

宁波著名特级教师姜水根曾经在一篇文章[1]中强调：实验的精髓就是控制！控制不只是教师引导下的物理量的控制，更应当是问题驱动之下学生产生的物理量的认识。控制变量法是初中物理实验中最重要的实验方法之一。为什么要控制变量？一个实验中要控制哪些变量？这些问题应当由学生回答。学生通过实验去尝试，甚至是试错，只有当这一过程得到满足时，实验的现象与结果才可能深入人心。比热作为初中物理中较难的概念之一，显然不能忽视这一细节！

3  对比热知识进行生活化应用

在心理学中有一个促进记忆的策略叫精加工。对于像比热这样一个生疏的物理概念而言，前面的例析属于精加工的方式之一；所说的拉长实验过程，让粗糙与精致的实验依次出现也是精加工的方式之一。除此之外，将物理知识进行生活化应用，也是精加工的重要方式。

生活化应用不是简单地在课堂上创设所谓的情境[2]，让学生在一种虚拟的甚至是虚伪的情境中运用物理知识去回答极度抽象的问题，而是让学生回到与具体生活细节相关的情境中，甚至是回到真正的生活中，以寻找物理知识应用的情境。那么，比热概念如何能够得到生活化的应用呢？笔者在有限的教学空间中尝试的办法是：再举例！举与比热概念引入时不同的例子，譬如要做一个暖手宝，你是在里面加水，还是加油？（此问题的回答可以暂不考虑物质成本与安全因素，纯粹从比热角度去思考。）

通常情况下，学生都会回答“加水”，理由就是“水的比热大”。但笔者常常提醒自己不要满足于学生这样的回答，因为在这种类生活情境或者真实的生活情境中，这样的回答等于没有回答，尤其是对于初学比热概念的学生而言。笔者经为，必须引导学生进行一定程度上的定量分析。即只有在考虑了质量、初温等因素的前提之下，再由比热的大小去判断水和煤油能够吸收并放出热量的多少，才是比热知识的具体应用。只提及概念的应用，并不是真正的应用。这就如同回答汽车突然启动时为什么人会向后仰一样，不能简单地用“惯性”两个字回答，必须结合惯性与受力两个知识去进行分析。只有这样的分析思路变得熟练，甚至成为学生的一种直觉之后，回答出来的“比热”才具有实质性意义。

从这个角度讲，生活性应用更多的是为了培养学生运用物理知识回答问题的一种有意义的直觉，而不只是概念性回答。

参考文献：

[1]姜水根.物理教学的诗情[J].中学物理教学参考，2010，39（4）：2—6

[2]邢红军.原始问题教学：物理教育改革的新视域[J].课程.教材.教法，2007，27（5）：51-57

（栏目编辑     赵保钢）

 

收稿日期：2015—12—17  本文发表在《物理教学探讨》2016年第3期上。

作者简介：吴文胜（1963--），中学高级教师，中国教育文化研究中心副秘书长。重庆市骨干老师，主要从事中学物理教学研究工作。曾获重庆市第二届教学成果三等奖，第三届基础教育科学成果三等，秀山自治县2012年度科技进步二等奖，重庆教育科研先进个人。