物理探究式教学的应用研究
来源:用户上传
作者: 刘玉田
初中物理探究式教学
物理探究式教学是指在教师的引领下，从物理科学领域及现实社会生活中选择和确立研究主题，创设一种类似于科学研究的情境，通过学生自主、独立的发现问题、实验、操作、调查、信息搜集与处理、表达与交流等探究活动，获得知识、技能、情感和态度的发展，特别是探索精神和创新能力发展的教学方式和过程。笔者通过设定探究主题――探究 “油锅捞铜钱”的秘密，使学生独立、自主地进行探究活动，从而进行物理探究式教学的应用研究。
初中物理探究式教学的教学实例
――探究“油锅捞铜钱”
人们在影视作品中常会看到这样一种骗术：所谓的“高人”可以用手从沸腾的油锅中捞出铜钱，而手却完好无损。这究竟是怎么回事呢？难道这些“高人”真的有不怕烫的特异功能吗？
当然，这些“高人”并没有特异功能，而是用了一个小诡计。这个小诡计中涉及“沸腾”“沸点”的知识，而这正是物理“物态变化”中的知识点。在“物态变化”这章中，教材里列出几种常见液体的沸点，其中就包括油的沸点。因此，笔者选择“油锅捞铜钱”这个题目让学生进行探究，既符合教学内容的要求，又贴近学生的生活，容易激发学生探究的兴趣。
在实际教学过程中，笔者首先通过一段“油锅捞铜钱”的视频为学生创设问题情境。之后，通过提问“影片中的这些‘高人’是否真的具有特异功能呢？如果没有，他们是怎么样做到油锅中捞铜钱的呢”，引入探究活动，激发学生探究的兴趣。之后，学生通过网络进行相关资料的搜集。学生搜集到几乎一样的解释：油锅的底部是醋，而醋的沸点只有40 ℃，所以醋会先沸腾，而当醋沸腾的时候就造成油沸腾的假象，使观众误认为油锅沸腾了。
然后，学生进行探究实验的设计、实施，来验证网上的说法是否正确。学生选择白醋、陈醋和植物油作为实验材料进行实验。首先，学生分别测定白醋、陈醋的沸点，但结果表明，白醋和陈醋的沸点都在97 ℃左右，几乎与水的沸点一样，远远高于网上所说的40 ℃。此时，学生开始怀疑网上说法的正确性，实验探究也因此陷入第一次困境。
但是学生并没有气馁，而是向化学教师请教这个困惑。经过化学教师的讲解，学生了解到食用醋中绝大成分是水，只有1%～2%的成分是醋酸。因此，食用醋的沸点几乎与水的沸点相同。此时，学生猜测网上所说的“醋的沸点为40多摄氏度”中的醋不是食用醋，而是醋酸。于是，学生打算改用醋酸作为实验材料。但是这个想法马上就被否定，因为高浓醋酸有强烈的刺鼻味，而且腐蚀性强。如果“高人”用它进行“油锅捞钱”很容易被观众识破。因此，实验探究又一次陷入困境。
这时，学生基本否定网上“用醋造假”的说法，准备寻找其他的说法。笔者引导学生：“为什么那么多资料都提到醋呢？为什么你们不真正将食用醋和油放在一起进行实验呢？”在笔者的引导下，学生开始进行食用醋和油混合加热的探究实验。学生选用一个125 mL的小烧杯，在其中加入40 mL食用醋和40 mL油，将2个温度计分别插入油和食用醋的液层监控二者温度变化。
实验结果表明：在食用醋温度上升到80 ℃时，油层中冒出很大的气泡，并有类似油沸腾的现象出现。此时，油的温度为70 ℃左右。因此，在油与食用醋混合加热过程中，当油出现沸腾假象时，油的实际温度并没有达到其沸点。这个结果令学生大受鼓舞，但同时又面临一个困境：当油出现沸腾假象时，不管是油的温度还是食用醋的温度，都远高于人所能承受的温度。显然，这并不是正确的解释。
此时，笔者又对学生进行引导：“请同学们注意分析实验的细节：1）为什么在食用醋的温度还没有达到沸点时，油层就出现很大的气泡，造成油沸腾的假象？2）出现沸腾假象时，油的温度为什么比食用醋的温度还要低？学生经过仔细的思考、分析后，对笔者的问题作出解释：1）食用醋在沸腾前就已经开始汽化，但是油层在上层起到密封作用，使汽化的食用醋无法扩散到空气中，于是便在油层中聚集成很大的气泡，造成油沸腾的假象；2）油要靠醋来传递热量，所以食用醋的温度比油的温度要高。之后，笔者又进行引导：“虽然现在出现沸腾假象时，油的温度比较高，但已经远低于油的实际沸点。因此，‘用油和醋混合加热造成油沸腾的假象’的假设基本可以成立。现在的关键是如何在油出现沸腾假象时，将油温控制在人能承受的范围内。”在笔者的引导下，学生注意到食用醋与油的混合比例可能是问题的关键。在之前的实验中，油和食用醋的混合比例是1:1。根据之前的分析，现在需要将食用醋的比例降低，使食用醋来不及向油传递热量时就开始汽化，造成油沸腾的假象。
之后，学生通过反复的实验、尝试，将食用醋的比例一次次降低，最后仅在烧杯底部放入一层薄薄的食用醋。此时，当油的温度达到四十几摄氏度时，油层就出现大量气泡，形成油沸腾的假象。因此，“油锅捞钱”的秘密的正确解释是将食用醋与油混合加热，并且将食用醋的用量控制在薄薄一层。这样当油的温度很低时，食用醋就产生汽化，造成油沸腾的假象，这些“高人”就可以“油锅捞钱”了。
在这节探究课中，学生经历了实验、失败、再实验、再失败，直到得出正确结论的过程。在这个过程中，学生不仅学到知识，体验到成功的喜悦，更锻炼了探究能力，培养了坚忍不拔的品格。
（作者单位：北京汇文中学）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-1041543.htm
