运用交互式教学模式构建思维碰撞的科学课堂———以《物质的比热容》一课为例

运用交互式教学模式构建思维碰撞的科学课堂———以《物质的比热容》一课为例
洪玉
浙江省桐庐三合初级中学，浙江桐庐311500
一、教学分析
（一）教学困境分析
（1）教学内容比较多，教学目标不明确
浙教版《物质的比热容》是初一科学上学期第四章第三节的内容，教参安排的课时数为1课时，但在实际教学过程中往往遇到教学节奏过快，或课堂教学难以完成等问题。

究其原因主要是因课堂教学内容过多：一方面，学生需了解热量的概念、单位、影响因素；另一方面，学生需通过实验探究活动理解比热容的概念、物理意义、单位、本质含义，以及利用比热容解释生活中的现象。

[1]教学内容过多使得课堂教学无逻辑性与条理性，教学目标不明确，教学重难点不突出。

因此，笔者制作关于热量的微课，通过学生课前自主学习的方法，完成与热量相关的教学任务，减轻课堂教学负担，使课堂重点突破比热容知识，从而达到提高课堂效率的目的。

（2）比热容概念抽象，学生理解难度大
从学生心理认知发展角度来讲，学生对比热容概念的理解存在较大困难，因而苏教版物理教材中《物质的比热容》被安排在九年级上册第十二章第三节，然而浙教版该节课被安排在七年级学习，加大学生理解比热容概念的难度。

[2]因此，教师需思考如何利用实验探究活动揭示比热容的物理意义，搭建理解比热容概念的阶梯，将抽象的比热容概念具体形象化。

（3）实验探究变量多，设计实验方案难
教材通过“同一阳光下海边沙子和海水有什么不同的感觉？”教学情境，引出关于“为什么沙子和水在同一时刻的温度不一样？”的实验探究活动，但实际上只有少数学生有海边体验，所以学生较难说出“沙子热、海水冷”的结论。

另一方面，与密度公式有两个变量相比，该活动中存在物质的种类、加热时间、升高的温度三个变量，所以学生很难用类比法猜想三者之间的关系，也难以用控制变量法设计实验方案，同时学生无法提出相应的假设，最终使课堂教学难以进行。

教师需利用生活中有趣的现象引发学生思考，激发学生学习比热容的兴趣，并引导学生建立猜想与假设、设计实验方案等，使课堂在交互反馈中动态生成。

（二）实验活动改进
（1）实验器材的选择
教材实验探究活动需要的器材有：铁架台、酒精灯、铁圈、石棉网、烧杯、温度计、水、沙子等。

笔者选择用铝制易拉罐代替烧杯，用油代替沙子进行实验，具体原因如下：
1）在实验加热过程中无论使用何种器皿都会存在热量损失，如表1所示，铝制易拉罐的质量与比热容明显小于烧杯的，因而用铝制易拉罐加热可以减少热量损失，缩短实验加热时间，加快课堂教学进度。

表1 烧杯和铝制易拉罐的质量与比热容
2）加热沙子时很容易出现受热不均、温度计的玻璃泡与沙子未充分接触、搅拌不充分等情况，导致出现水升温的速度比沙子快的实验现象。

然而用油代替沙子不仅解决了受热不均的问题，而且实验无需搅拌，简化实验器材，提高实验可靠度。

（2）实验方案的优化
教材中的实验探究活动只设计了水和沙子的“时间—温度”表格，学生通常会根据加热相同时间下水和沙子的温度变化判断物质对冷热反应的敏感度，但无法获知物质的吸放热本领。

因此，笔者设计两种实验记录表格，并课堂中引导学生设计两种实验方案，从而揭示比热容的两个本质。

具体实验方案及表格如下：
1）方案一：相同加热时间，记录水和油升高的温度。

表2 相同加热时间下水和油的升高温度
2）方案二：相同升高温度，记录水和油加热的时间。

本实验在实施过程中需注意一下几个方面：
①本实验根据温度计玻璃泡的大小称取水和油各50g，以保证温度计的玻璃泡与待测液体充分接触，并且缩短加热到一
摘 要：科学课堂教学存在学生参与度不高，自主探究能力较差，互动交流较少，课堂效率低等问题。

本文以《物质的比热容》一课为例，通过设计优质问题激发学生学习热情，并以优化的科学实验活动搭建探究平台，利用交互反馈教学模式引爆学生思维碰撞，在合理能力评价中使科学课堂内容集聚生成，最后通过搭建学习支架帮助学生构建知识网路体系，从而达到构建思维碰撞的科学课堂以及提高课堂效率的目标。

从学生的身心发展角度出发，本文将科学课堂中学生被动的学转变成学生主动积极参与，使科学课堂教学真实发生，并培养学生形成良好自主探究及合作交流能力，促进学生批判性思维的形成，有利于学生个人素质的提升与发展。

关键词：交互式教学模式；思维碰撞课堂；比热容
器皿质量/g比热容/ J/(kg · ℃)
烧杯（100ml）320.97 × 103
铝制易拉罐80.88 × 103
物质质量/g 初始温度
/℃
2分钟升
高的温度
/ ℃
3分钟升
高的温度
/ ℃
4分钟升高
的温度/ ℃
水5020
油5020
121
122
定温度所需要的时间。

表3 相同升高温度下水和油的加热时间
②用酒精灯加热时外界干扰因素较多，因此让学生将水和油加热到20℃开始计时。

③因不同酒精灯加热效率不同，而实验需遵循控制变量法，因此选用同一酒精灯先后加热水和油，并指导学生用纸擦干倒出水后的铝制易拉罐内壁。

④由于课堂时间限制，3组学生做方案一的实验，另外3组学生做方案二实验。

定温度所需要的时间。

二、交互式教学模式的实施
（一）创设问题情境，提出优质问题
笔者利用“点燃火柴新方法”小实验引入《物质的比热容》一课，具体实验如下：在两个酒精灯下同时加热铝合金和木制筷子，再用两只筷子同时接触火柴，观察火柴是否被点燃。

学
生看到铝合金筷子居然点燃了火柴，因此利用该实验充分调动
起学生的兴趣。

实验后笔者通过设问“加热时间相同，吸收热量相同的铝合金筷子温度很高，而木制筷子温度比较低呢？”以及“在夏天烈日照射下，为什么窗框的温度高于瓷砖呢？”引出可以用“加热时间”反应“吸热多少”的概念，为之后学生提出问题、建立猜想与假设、设计实验方案奠定理论基础。

相关实验现象及生活实例如图1所示。

图1 “点燃火柴新方法”实验及生活实例图（二）建立学习支架，学生设计实验
学生通过笔者引导指出可以利用水和油类比筷子进行探究实验，并提出“为什么水和油在加热相同时间后的温度不一样？”，此时学生进行讨论建立猜想与假设并设计实验方案，有学生提出可能是因为油升温比水快，但学生仍不知如何设计实验方案。

笔者用“两个同学赛跑，如何比较谁跑的快呢？”类比问题建立学习支架，学生此时很容易提出“通过加热时间相同比较升高温度”及“通过升高温度相同比较加热时间”两种实验方案。

（三）引爆交互反馈，引发思维碰撞
学生根据自己的设计进行实验探究活动并记录相关数据，讨论总结实验现象。

学生通过思考得出“吸收相同的热量时，温度升高较多较快的是油。

”以及“要使水和油升高相同的温
度，需要加热时间较长的是水，吸收热量较多的是水。

”的结论。

在教学过程中教师通过以下几个问题引爆课堂交互反馈：
（1）实验中遇到哪些问题，你是怎么解决的呢？
（2）实验中哪些问题解决不了，其他同学有什么好的建议呢？
（3）同学提出了他的解决方案，还有谁来补充一下呢？（4）通过实验你能得出什么结论呢？其他同学有不同意见么？
通过几个提问形成了 “学生提出问题——其他学生共同解决问题”的课堂研究氛围，学生与学生间进行思维交流，共同解决了“测完水升高的温度后温度计降温速度慢”、“当时间记录错误时，怎么做？”、“为什么测完水的温度后要擦干易拉罐内外的水珠？”、“为什么不能用酒精灯同时加热水和油？”等问题，激发学生的学习热情，形成了全体学生主动参与合作探究的良好氛围。

部分学生实验活动如图2所示。

图2 学生实验活动（四）进行能力评价，促使集聚生成
学生交互讨论后解决一部分的问题，教师针对学生反馈提出问题进行再反馈，如“水和油升高相同的温度，加热时间不同，这能说明什么问题呢？”，同时给出表二数据，进一步提问“质量相同的铁、铝、玻璃升高相同的温度，吸收的热量相同么？可以说明什么问题？”，引导学生理解比热容的概念与实质。

学生经探讨最后得出“物质吸热多少与物质的种类有关，不同物质的吸热能力不同。

”，在此过程中教师给予参与探讨的学生适当评价，促进学生的合作探究。

此时学生很容易理解比热容是反应不同物质吸热能力的物理量，是物质的一种特性。

表4 质量相同升高相同温度的铁、铝、玻璃吸收的热量
根据表4让学生分别计算1kg 的铁、铝、玻璃升高1℃所吸收的热量，感受比热容的计算过程，进而引出比热容的定义、公式、单位及意义，将抽象的问题具体化。

物质质量/g 初始温度
/ ℃
温度升高10℃的加热时间温度升高20℃的加热时间温度升高
30℃的加热
时间水5020油
50
20
物质质量/Kg
升温/℃吸收热量/J 铁
2
10
9200
铝21017600玻璃
2
10
19400
123
图3 不同物质的比热容
通过图3引发学生思考讨论，教师进行能力评价，使学生进一步理解比热容是物质的一种特性，最后师生共同总结比热容的本质即：反映了物质吸放热本领；物质对冷热反应的敏感程度，完成课堂教学生成。

（五）进行反馈检测，反思优化教学
教师通过以下几个问题检测学生对课堂知识的内化程度，并根据学生对知识的掌握情况反思教学，进一步优化课堂设计。

（1）假如其他条件都相同时，为什么实验中使用铝制杯而不用玻璃制的烧杯？用哪种材质的加热容器好？已知C 铝=0.88 × 103J/(kg · ℃)，C 玻璃=0.97 × 103 J/(kg · ℃)
如表5所示，在学生解决上述问题后给出真实数据，加深学生对物质比热容的理解。

表5 在室温15 ℃下 200g 水和油升高20 ℃所需的加热时间
（2）加热时间、吸收热量相同的合金筷子温度高，而木制筷子温度比较低？
C 木=0.88 × 103J/(kg · ℃)，C 金属=0.7 × 103 J/(kg · ℃) （3）同样烈日下，为何海水的温度比较低，而沙子温度却很高呢？
（六）建立学习支架，学生自主总结
教师利用思维导图帮助学生建立学习支架，培养学生自主总结能力，巩固提升课堂知识，提升课堂教学质量。

本节课学生构建的思维导图如图4所示。

图4 学生构建的比热容思维导图
三、交互式教学模式的意义
（一）深化落实课堂改革，使课堂教学真实发生
将传统教学模式与交互式模式进行总结对比如表6所示，传统的“一言堂”式教学模式存在学生被动接受知识，固化和限制学生思维发展，教师自问自答，学生缺乏主动思考探究能力，科学课堂教学效率较低等教学缺陷。

而教师工作的实质就是教
师与学生之间的交互反馈活动，是一种心与心之间的共鸣和沟通。

[3]因此，科学课堂改革倡导探究式、启发式、参与式教学，意在激发学生课堂参与度，而交互式教学模式深化落实课堂改革，面向全体学生，形成师生对话与生生对话良好的沟通模式与氛围，激发生生与师生思维碰撞，学生真正全程参与课堂教学，使科学课堂教学真实发生。

表6 传统教学模式与交互式教学模式比较（二）改进学生学习行为，激发学生学习主动性
科学课堂交互反馈模式不仅提高学生参与度，还能对科学课堂教学进行及时反馈，并实时诊断学生学习情况，改进学生学习行为，激发学生学习主动性和积极性。

[4]同时，在交互反馈教学过程中学生学会倾听他人的观点或意见，学会尊重他人的劳动成果，并形成互相帮助共同进步的班级氛围，学生个人思想品德得到提升。

交互反馈教学模式最可贵之处在于变被动的“填鸭式”教学变成学生主动的喜欢学习，在课堂勇于提出
自己的观点，并和他人分享与交流，激发个人创造性思维，让学生在获得成就感与愉悦感中不断进步。

（三）促进教师专业发展，提高课堂的教学效率
交互式课堂不仅提高学生的学习成绩，而且对教师的专业发展有较大的促进作用。

研究表明优秀的教师利用课堂中的交互反馈信息对教学效果做出及时判断，并根据反馈信息进一步指导和改善教学过程，从而达到提高课堂效率的目的。

在此过程中需要教师具有较高的课堂把控能力及课堂应变能力，通过不断教学实践提升自身教学技能，促进自身专业素质的发展。

同时，在交互反馈式的课堂中更容易形成良好的师生沟通氛围，有助于形成良好的师生关系。

综上所述，交互式教学模式在改善传统教学模式中的不足、深化落实中学课堂教学改革、面向全体学生、培养学生的综合素质、提升课堂效率等方面发挥重要的作用。

交互式教学模式有利于形成良好的思维碰撞课堂；有利于促进学生发散思维的形成；有利于学生形成批判性思维；有利于教师自身专业发展；有利于增强学生的表达能力及合作能力；有利于形成健康的师生沟通模式。

参考文献：
[1]刘琬,目标化备课 简约化课堂——以“物质的比热容”
一节的备课为例[J].物理教师,2016(8):42-44.
[2]沈达伟,关于《物质的比热容》教学的一些思考[J].中学物理,2016(04):49.
[3]孟素琴和郭大波, “交互式”课堂教学模式初探[J].山西教育学院学报,2000(2):8-100.
[4]崔成林和于连军, 交互反馈:提升教学质量的法宝[J].基础教育课程,2014(19):26-30.
物质的种类 加热玻璃杯时间
加热易拉罐时间
水 3′49″ 3′08″ 油
2′36″
1′45″
比较项目
传统教学模式交互式教学模式课堂状态一言堂式合作探究学生行为
被动接受
主动参与
教师教学固定低效自由高效。