创设有温度的物理课堂

刘雪燕

【关键词】物理历史故事;赏析;探究式

陶行知先生“爱满天下”，为中国教育探寻新路，又以“甘当骆驼”的精神努力践行平民教育.如何把陶先生的爱传承下去，不仅要在课后关心学生的成长环境，也要在课堂上让学生感受到教师的爱.作为一名初中物理教师，除了教给学生学科知识，还要培养学生养成对科学的求知欲，培养学生热爱自然科学，乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理.在课堂上教师通常喜欢用现代高科技的手段，制造实验现象给学生带来视觉盛宴，这无疑是好的，但是并不是所有的物理知识都可以用现象来解释，其他的教学手段也是值得我们挖掘的.悠久的物理科学故事熏陶也是物理教学中一个很好的教学手段，对学生来讲会缓解学习的疲劳感，使学生的学习兴趣得以保持，同时，物理学史上榜样的力量也会激发学生的创造能力.

1 传统课堂存在的困惑

在“温度计教学”一课中，传统教学模式是完成以下几个流程.

任务1 观察温度计的基本构造，由哪几部分组成？ 它的量程是多少？ 分度值是多少？

任务2 请学生分小组讨论温度计是利用什么原理来工作的？

任务3 请以小组为单位使用温度计测量水和被加热的牛奶的温度，学生相互交流，归纳出正确使用温度计的方法.

任务4 总结体温计的结构和使用方法（包括体温计的刻度范围，特殊结构，使用特点，使用方法）.

1.1 教师的困惑与纠结

这堂课用现在流行一种叫问题串的方式来作为课堂的抓手，以提问的形式带动学生学习，还有器材辅助实践，教学目的明确，内容简洁明了，教学条理清晰.以问题串的形式提问，学生任务明确，教学重难点突出，有学生小组讨论等学生活动，这样的一堂课看似完美.但是总感觉少了什么.课堂呈现的状态是：课堂安静有序，小组讨论正常，学生按部就班，教师循序渐进，最后完成教学.但笔者在上这堂课时感觉不到学生真正的学习热情，感觉不到学生那种发自心底里渴望学习物理和热爱物理的激情，并且，在上完课后心中还留下了许多困惑.

（1）流程上的问题：每节课的形式都是问、答、实验、练习结合的模式，学生会不会觉得太单调、枯燥、没有新鲜感？ 另外，教师上来就布置任务，有种逼迫学生思考问题的嫌疑.

（2）知识点上的衔接问题：现有温度计的结构是固定不变的，为什么会设计成这样的结构？ 古代科学家们是怎样一步步地改进、改良，最终形成了今天的温度计？

（3）在练习中有一些题目显得特别突兀.例如，伽利略的气体温度计为何会改成了现在的液体温度计？ 有什么缺点？ 根据现有的课堂形式根本没有办法解决.

1.2 学生的疑问

在第二天的作业课上，在处理练习时，又遇到很多棘手的问题，学生心中一个一个的问题把我问倒了.

问题1 老师，为什么物体的冷热程度要搞一个温度计来测量？ 如何感知温度的高低？

问题2 现在的温度计为什么要选择液体作为测温物质？ 可以用气体温度计吗？ 为什么要用水银？ 酒精可以作为温度计的常见测温物质？ 水不是选材更方便吗？ 为什么不可以用水作为测温物质？

问题3 常见水银、酒精等物质作为测温物质在使用时有限制条件吗？

问题4 温度计为何要设计成柱状？ 常用温度计为何用玻璃材料？ 设计成三棱柱有什么特别的涵义？ 为什么温度计要设计一个测温泡，测温泡的大小有没有讲究？ 温度计的设计需考虑外界因素的影响吗？

问题5 温度计的刻度是怎样规定的？ 温度计的测量范围怎么规定？

问题6 体温计为何要设计缩口结构？ 体温计为何要在腋下、口腔、肛门里測量？ 在哪里测量最准确？

问题7 现代电子温度计的原理？

1.3 豁然开朗——“来龙去脉”的重要性

为什么学完后学生的心里还是有那么多的疑问？ 说明学生还是有许多的困惑没有解决，所以这堂课是一个失败的设计.到底应该怎么设计才能把学生心中的疑问解决呢？

于是笔者浏览了一些网站，也查找了一些国内的有关温度计的公开课，发现温度计这节内容不是考试的重点，开的公开课相对较少.可是温度计的使用，却是我们生活中相当重要的一项技能，温度计是测量体温必不可少的工具.这么贴近生活的科学知识，学生更加要知道它的来龙去脉了.于是笔者查阅了温度计的发明过程，并根据学生的疑问设计了新的教学流程.

2 整改之后的教学环节

温度计授课新的教学环节：引入— 历史故事赏析— 练习使用温度计— 课堂练习反馈— 应用拓展.

（1）引入.

提问学生，感知现在的冷热程度，什么季节感觉最舒服？ 现在的室温大概是多少？ 然后展示测温仪器——温度计，让学生读出现在的室温.看学生的猜测是否准确，引入温度计精确测量温度.

（2）历史故事赏析.

问题1 古代人是如何感知温度的高低？ 包含了一种什么样的物理方法？

播放图片，温度计发展历史的第一个历程故事：介绍中国最早出现的一种可以观察温度变化的“冰瓶”.古人把水装在瓶子中，如果水结冰，说明天变冷了;如果冰融化，则表明气温回升，天气变暖.“冰瓶”可谓中国最原始的一种温度计，只不过古人用这种方法测量温度只是大概地知道气温的变化，没有精确的数据，有待改进.

点评 通过这些图片解决了温度计应用转化法感知温度的高低.把气温的变化转化到水的结冰，或者冰融化.

解决对应知识点：科学方法—转换法.

问题2 利用空气作为温度计测温物质有什么缺陷？ 观看视频，试着解决以上问题.

接着播放视频，温度计发展历史的第二个历程故事：著名的意大利科学家伽利略的第一支气体温度计，是世界上最早研制的温度计.具体制作方法是：一根玻璃管，管的一端是个玻璃泡，另一端开口，把里面的空气加热后，开口端浸入水中，这时水在大气压强的作用下形成一个管内水面高于外部水面的水柱.当天气转热的时候，管内的水柱就会下降.当天气变冷的时候，玻璃管中的水柱在外部大气压的作用下就会升高.水柱升降的情况就可以知道天气冷热变化的程度.当然，这只是一种比较简单粗糙的仪器，还不能说明天气冷热变化的确切程度.但这毕竟是世界上最早的温度计，后来的许多温度计只不过是对这种方法的改进和完善罢了.

点评 这个视频让学生了解了世界上第一支气体温度计，也了解了气体温度计的测温物质不选择气体，以及利用空气作为温度计测温物质的缺陷.

解决对应知识点：温度计的原理——利用测温物质的热胀冷缩反应物体的冷热程度.

问题3 为什么要用液体作为测温物质？ 为什么水银、酒精被选为温度计的常见测温物质？ 水为什么不可以？

继续播放视频，温度计发展的第三个历程故事：1632年，法国医生让·莱伊首次把伽利略的温度计颠倒，让玻璃泡在下方，在里面装水，温度则通过玻璃管中的水柱体现.但缺点是这种温度计玻璃管的上方是开放式的，因此会受到水蒸发的影响.不久后，阿拉贡国王斐迪南二世让人试验了多种液体，发现酒精的热膨胀效果比较明显，同时他把玻璃管的上端熔化，使其封闭，制成了世界上第一支不受外界气壓影响的温度计.

解决对应知识点：酒精的热膨胀效果比较明显，所以选择酒精作为常见的测温物质.且封闭的玻璃管不受大气压的干扰.

解决知识点：温度计的形状为何要设计成封闭的柱状形.

问题4 常见温度计选择水银、酒精作为测温物质时，他们在使用时有什么条件？

继续播放视频，温度计发展的第四个历程：1714年，德国科学家华伦海特发明出了第一支水银温度计.水银和酒精这两种测温物质有各自的物理属性，水银的沸点约为357℃，故可测量较高的温度，但由于其凝固点约为零下39℃，故不能测比之更低的温度.与水银温度计相反，酒精温度计不能测量较高的温度，因为酒精的沸点约为78℃，但可以测量较低的温度，因为其凝固点约为零下117℃.

对应练习：已知标准气压下水银、酒精、甲苯、萘的熔点和沸点：① 若要测量萘的熔点，温度计的玻璃泡里应选谁做测温物质？ ② 若要测量标准大气压下沸水的温度，温度计的玻璃泡里不能选谁做测温物质？

问题5 体温计为何要设计缩口结构？

播放温度计发展的第五个历程故事：意大利帕多瓦大学的医学教授桑克托留斯在1612 年发明了一种蛇形的气体温度计，上端的玻璃泡可放入病人口中，从下方水柱查看病人体温的变化.这是世界上最早的体温计.

对应练习：为什么护士在测量体温时，都要甩一下？

（3）练习使用温度计，测量开水和冰水的温度.

（4）课堂练习反馈.

（5）拓宽视野，培养热爱科学探究.

播放我国中科院温度计研发状况视频，介绍现代化高温测温情况，了解温度计在更多领域的应用，了解除了利用热胀冷缩原理外，温度计还有哪些应用拓展.同时了解红外线温度计在生产需要、国家科研等方面的测量的情况.拓宽学生视野，培养学生不怕困难、敢于攀登的科学精神，促进核心素养的发展.

3 反思

改进前的课堂设计的教学模式似乎只考虑到学生的学与练，没有从本质上解决学生心中的疑问，学生没有主动性，只能完成老师布置的任务，甚至可以说是被迫行性的学习.

改进后的优点有：

（1）从知识点看，从中国古代的“冰瓶”到伽利略的气体温度计，再到让·莱伊第一支不受外界气压影响的温度计，华伦海特对测温物质的斟酌改良，再到桑克托留斯的体温计，这一系列的温度计设计发展历史让学生清晰地了解温度计的结构和改进理由，也自然地明白了常见的温度计为何选择水银和酒精等测温物质.

（2）一根温度计的发明史，既让学生明白了今天的温度计的设计理念，同时从科学教育的角度看，通过学习前辈科学家的发明创造的故事激发了学生的创造精神，培养了学生的科学探究精神.

（3）改进后的课堂在学生了解温度计的来龙去脉后，又有实践练习的机会，是练与情的完美结合.

（4）学生由学习变为欣赏，由学习变为探究，由机械式学习的课堂变为有温度的课堂.