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摘 要：本文基于“玩、理、探、用、结”教学方法对初中物理教科版“内能和热量”一课进行教学设计，以实验贯穿本节课教学，让学生在“玩”中有快乐，“玩”中有发现，“玩”中有感悟，“玩”中有收获，力图培养学生科学思维、科学探究能力，发展学生物理核心素养.
关键词：“玩、理、探、用、结”教学方法;内能和热量;教学设计;创新实验
中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）08-0039-03
作者简介：齐占波（1975-），男，黑龙江宾县人，本科，中学一级教师，研究方向：初中物理教学.
“玩、理、探、用、结”教学方法是哈尔滨市教育研究院物理教研员王建辉老师提出并主持的省级科研课题，哈尔滨市物理教师已经进行多年教学实践，教师通过此方法将新教学理念转变为教学行为，并取得较好的教学效果.下面笔者以此方法对教科版物理九年级上册第一章第二节“内能和热量”的第一课时进行教学设计.
1 教学背景分析
1.1 设计理念
教师在教学中采用“玩、理、探、用、结”的教学方法，让学生在“玩”中有快乐，“玩”中有发现，“玩”中有感悟，“玩”中有收获，教师帮助学生梳理知识、梳理思维过程、梳理方法，引导学生经历科学探究过程，培养学生的科学探究素养.从知识层面而言，学生对知识学以致用，体现从生活走向物理、从物理走向社会的理念.从新课改理念而言，这种教学方式体现以学生为主体、以教师为主导的创新实验方法，培养学生的创新思维、创新能力.
1.2 教材分析
本节课是热学中的重要内容，是在学生八年级所学“物态变化”的基础上对热学内容的进一步深入，也为学生后续学习比热容、热机、焦耳定律等内容奠定基础.课程标准对本节课的要求是：了解内能和热量.教材图文并茂，有实验图、有动漫图、有生活情境图;旧知与新知相对比，有物体的动能和弹性势能、有分子的动能和分子势能;古代与现代并举，有古代的钻木取火，有现代仪器测量显示的热谱图和现代的仪器——温度、压强传感器.
1.3 学情分析
学生对温度都有亲身感受，并在八年级学过“物态变化与温度”，在本章上一节课学习过扩散现象，学生将乐于探究温度对扩散现象的影响.学生在八年级学过“能量”一节，也学过“机械能”一章，本节课学习一种新的能量形式——内能，学生会对本节内容产生既熟悉又陌生的感觉.初中学生好奇心强，爱玩，对物理实验有较强的兴趣和探究欲望，并且九年级学生已经初步具备实验探究能力，但还存在思维不够灵活、不能认真观察生活等问题.
1.4 教学流程设计（如图1所示）
2 教学目标
2.1 知识与技能
（1）知道分子运动快慢与温度的关系;
（2）了解内能的概念，能簡单描述温度和内能的关系，了解热量的概念;
（3）知道改变和利用内能的两种方式.
2.2 过程与方法
（1）通过自主实验探究，知道物体温度越高，分子运动越剧烈;类比机械能，认识内能;
（2）通过实例认识做功过程、热传递过程都是改变物体内能的过程.
2.3 情感、态度与价值观
认识内能及内能的改变与人类的生活、生产息息相关，增强利用内能服务人类社会的意识.
3 教学重难点
3.1 教学重点
（1）认识到一切物体都具有内能;
（2）认识到内能改变的两种方式是做功和热传递.
3.2 教学难点
（1）温度、内能、热量三个基本热学概念的联系;
（2）对物体对外做功的理解.
4 教学过程
4.1 引入新课
师：人们喝啤酒用起瓶器打开瓶盖时，会听到“砰”的一声，并看见从瓶口冒出一股“白气”，“白气”是怎样形成的？
设计意图：结合生活中的现象，创设真实情境，设疑引入，从生活走进物理.
4.2 新课教学
4.2.1 温度与热运动
“玩”——实验探究：温度对扩散的影响
师：将墨水滴入水中，将会发生扩散现象，但大家想不想知道将墨水分别滴入冷水和热水中，扩散现象会有什么不同？大家“玩”过之后便会知晓.
学生将两滴蓝墨水分别从同一高度同时滴入盛有相同质量的冷水和热水的两个玻璃杯中，观察并比较两杯水中墨水扩散的快慢（如图2所示）.
设计意图：开课就让学生“玩”，激发学生学习兴趣、活跃学生思维，通过“玩”从而有发现，进而进行下面的“理”.
“理”——分子运动的快慢与温度的关系
师：你看到什么现象？说明了什么？
生：我看到蓝墨水在冷水中扩散得慢，在热水中扩散得快，说明温度越高，分子的无规则运动越剧烈.
设计意图：学生通过“玩”水到渠成、自然获取“温度越高，分子的无规则运动越剧烈”这一知识点，而非通过教师填鸭式灌输才得以掌握.
“用”——“温度越高，分子的无规则运动越剧烈”的应用
师：请解释以下现象：五月的校园内飘溢着花的香味，气温高时，香味更浓，原因是什么？
设计意图：应用所学的知识解释生活中学生都熟知的现象，引导学生将所学知识学以致用，使学生获得成功感.同时也能加深学生对“温度越高，分子的无规则运动越剧烈”的理解，并为后续学习内能与温度的关系做铺垫.
4.2.2 物体的内能
师：沸腾时水分子运动比温水的分子运动要剧烈，水沸腾时产生的水蒸气能将馒头蒸熟，说明水蒸气具有能量，这是什么形式的能量？
“理”——内能及影响因素 师：我们知道运动的物体具有动能，分子是否也具有动能？
生：分子在永不停息地做无规则运动，分子也具有动能.
师：伸缩的弹簧具有势能，分子间是否存在势能？
生：分子间存在着引力和斥力，就像有弹簧连接着，分子之间同样也存在着分子势能.
师：物体内所有分子的动能和分子间相互作用的势能的总和，叫作物体的内能.内能大小可能与哪些因素有关？并说出你猜想的依据.
师：内能除和温度有关外，还和物体内部分子的多少、种类、结构、状态等因素有关.一切物体都具有内能，谁来谈一谈对内能的认识？
学生归纳梳理知识.
设计意图：通过与机械能进行类比，引入内能的概念.通过教师的引导，帮助学生梳理知識.
4.2.3 改变内能的方式
“玩”——让粗铁丝热起来
师：物体的温度发生变化，它的内能就发生改变，如何让一段粗铁丝热起来？
学生讨论使粗铁丝热起来的方法，如用手或石头摩擦铁丝、将铁丝放在手中捂、放在阳光下晒、放在热水中烫，放在火上烤，来回弯折铁丝等，之后去“玩”.
设计意图：将教材中的实验“让笔杆热起来”变为“让粗铁丝热起来”，即研究对象由铅笔杆变为粗铁丝，促使学生想出更多的解决办法，如弯折粗铁丝或将粗铁丝放在火上烤，这是教材中用铅笔杆进行实验不能达到的效果，这样更能发散学生的思维，更有利于学生归纳改变内能的方式.学生先讨论使粗铁丝热起来的方法，然后再动手去实验验证，即带着目的去“玩”，明确“玩”的方向.
“理”——改变内能的方式
师：能否从能量的角度对以上方法进行归纳分类？
生：用手或石头摩擦铁丝、来回弯折铁丝，这些属于能量的转化;将铁丝放在手中晤、放在阳光下晒、放在热水中烫、放在火上烤，这些属于能量的转移.
师：一种是以内能的形式从一个物体向另一个物体直接传递，叫作热传递;另一种是从其他形式的能量转化为内能或内能转化为其他形式的能量，叫作做功.在热传递过程中，转移内能的多少叫作热量.
设计意图：让学生从能量角度对“让粗铁丝热起来”的方法进行分类，即体现物理观念中的能量观念，发展学生的物理核心素养.
“探”——气体的内能
教师利用创新实验装置进行演示实验（如图3所示），向瓶内打气，会发现温度计的示数升高;使喷口对小风车，打开阀门，会发现小风车转动，同时温度计的示数降低.
师：以上现象说明什么？
生：说明外界对气体做功，气体内能增大，温度升高;气体对外做功，气体内能减小，温度降低.
设计意图：学校无温度、压强传感器，不能进行教材中利用温度、压强传感器探究气球破裂瞬间球内气体温度和压强的变化这一实验.笔者利用喷壶、饮料瓶、探针式数字温度计等器材进行创新实验设计，既可演示对气体做功实验，也可进行气体对外做功实验，且两实验能连续进行，进行对比，将两实验合二为一，减少实验器材，缩短实验时间，并且实验现象明显，通过创新实验突破难点，培养学生创新思维.
师：通过以上的学习，请说一说温度、内能、热量三者的联系.
学生讨论、回答.
“用”——改变和利用物体的内能
由于内能可以方便地转移或与其他形式的能量相互转化，因此为人类所广泛应用.教师指导学生观察教材图1-2-3，分析如何改变和利用物体的内能.
解释相关现象：
“玩”——“沙子变热的原因”实验
教师将塑料瓶中装入适量的沙子，将穿过瓶盖的探针式数字温度计的探头插入沙子中，拧好瓶盖.
学生利用改进后的器材去“玩”，用力晃动瓶子多次，观察温度计示数的变化（如图4所示），之后进行解释.
“玩”——“模拟起啤酒瓶盖”实验
教师将上述探究气体内能的创新实验装置中带数字温度计的瓶盖换成另一瓶盖，让两名学生到讲台“玩”模拟起啤酒瓶盖的过程，其他学生观察.
学生向瓶内打气增大气压，然后迅速打开瓶盖，会看到瓶内及瓶口均产生“白气”，另一学生打开一激光笔，让光对着瓶口，观察光传播的径迹.
教师让学生解释起啤酒瓶盖时出现“白气”的原因.
设计意图：将教材中课后“家庭实验室”中“沙子变热的原因”这一实验变为课内学生实验，笔者将这一实验进行改进，现象明显，易于读数，不怕破碎，操作安全.通过起啤酒瓶盖时出现“白气”这一生活情境使学生带着疑问学习新课，通过一节课的“玩”“理”“探”“用”，最后再次通过“玩”，经历起啤酒瓶盖这一过程，首尾呼应，让学生解释“白气”形成的原因，使学生带着收获、带着快乐结束本节课的学习.
“结”——课堂小结
师：通过这节课的学习同学们的收获是什么？请谈谈你的感受.还有什么疑惑？
设计意图：学生谈收获、感受，对本节知识形成整体认知，头脑中形成知识树、智慧树，促进学生物理核心素养的提升.
5 板书设计（如图5所示）
参考文献：
[1]吴祖仁.义务教育教科书物理（九年级上册）[M].北京：教育科学出版社，2013.
[2]王建辉.改进教学方法 转变教学行为[J].黑龙江教育（中学），2018（09）：40-41.
[3]齐占波，耿相亦.优化实验教学 培养学生思维能力——以教科版“内能和热量”一课为例[J].中学物理，2020，38（10）：39-41.
[4]王建辉，夏伟宁，刘云峰.依托评价 改变方式 推进课改——以“初中物理教学‘玩、理、探、用、结’教学方法的实践研究”为例[J].中学物理，2020，38（16）：31-33.
[5]乔婧.新课改下初中物理课堂教学创新思路研究[J].中国多媒体与网络教学学报（下旬刊），2020（07）：87-88.
（收稿日期：2020-12-07）
关键词：“玩、理、探、用、结”教学方法;内能和热量;教学设计;创新实验
中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）08-0039-03
作者简介：齐占波（1975-），男，黑龙江宾县人，本科，中学一级教师，研究方向：初中物理教学.
“玩、理、探、用、结”教学方法是哈尔滨市教育研究院物理教研员王建辉老师提出并主持的省级科研课题，哈尔滨市物理教师已经进行多年教学实践，教师通过此方法将新教学理念转变为教学行为，并取得较好的教学效果.下面笔者以此方法对教科版物理九年级上册第一章第二节“内能和热量”的第一课时进行教学设计.
1 教学背景分析
1.1 设计理念
教师在教学中采用“玩、理、探、用、结”的教学方法，让学生在“玩”中有快乐，“玩”中有发现，“玩”中有感悟，“玩”中有收获，教师帮助学生梳理知识、梳理思维过程、梳理方法，引导学生经历科学探究过程，培养学生的科学探究素养.从知识层面而言，学生对知识学以致用，体现从生活走向物理、从物理走向社会的理念.从新课改理念而言，这种教学方式体现以学生为主体、以教师为主导的创新实验方法，培养学生的创新思维、创新能力.
1.2 教材分析
本节课是热学中的重要内容，是在学生八年级所学“物态变化”的基础上对热学内容的进一步深入，也为学生后续学习比热容、热机、焦耳定律等内容奠定基础.课程标准对本节课的要求是：了解内能和热量.教材图文并茂，有实验图、有动漫图、有生活情境图;旧知与新知相对比，有物体的动能和弹性势能、有分子的动能和分子势能;古代与现代并举，有古代的钻木取火，有现代仪器测量显示的热谱图和现代的仪器——温度、压强传感器.
1.3 学情分析
学生对温度都有亲身感受，并在八年级学过“物态变化与温度”，在本章上一节课学习过扩散现象，学生将乐于探究温度对扩散现象的影响.学生在八年级学过“能量”一节，也学过“机械能”一章，本节课学习一种新的能量形式——内能，学生会对本节内容产生既熟悉又陌生的感觉.初中学生好奇心强，爱玩，对物理实验有较强的兴趣和探究欲望，并且九年级学生已经初步具备实验探究能力，但还存在思维不够灵活、不能认真观察生活等问题.
1.4 教学流程设计（如图1所示）
2 教学目标
2.1 知识与技能
（1）知道分子运动快慢与温度的关系;
（2）了解内能的概念，能簡单描述温度和内能的关系，了解热量的概念;
（3）知道改变和利用内能的两种方式.
2.2 过程与方法
（1）通过自主实验探究，知道物体温度越高，分子运动越剧烈;类比机械能，认识内能;
（2）通过实例认识做功过程、热传递过程都是改变物体内能的过程.
2.3 情感、态度与价值观
认识内能及内能的改变与人类的生活、生产息息相关，增强利用内能服务人类社会的意识.
3 教学重难点
3.1 教学重点
（1）认识到一切物体都具有内能;
（2）认识到内能改变的两种方式是做功和热传递.
3.2 教学难点
（1）温度、内能、热量三个基本热学概念的联系;
（2）对物体对外做功的理解.
4 教学过程
4.1 引入新课
师：人们喝啤酒用起瓶器打开瓶盖时，会听到“砰”的一声，并看见从瓶口冒出一股“白气”，“白气”是怎样形成的？
设计意图：结合生活中的现象，创设真实情境，设疑引入，从生活走进物理.
4.2 新课教学
4.2.1 温度与热运动
“玩”——实验探究：温度对扩散的影响
师：将墨水滴入水中，将会发生扩散现象，但大家想不想知道将墨水分别滴入冷水和热水中，扩散现象会有什么不同？大家“玩”过之后便会知晓.
学生将两滴蓝墨水分别从同一高度同时滴入盛有相同质量的冷水和热水的两个玻璃杯中，观察并比较两杯水中墨水扩散的快慢（如图2所示）.
设计意图：开课就让学生“玩”，激发学生学习兴趣、活跃学生思维，通过“玩”从而有发现，进而进行下面的“理”.
“理”——分子运动的快慢与温度的关系
师：你看到什么现象？说明了什么？
生：我看到蓝墨水在冷水中扩散得慢，在热水中扩散得快，说明温度越高，分子的无规则运动越剧烈.
设计意图：学生通过“玩”水到渠成、自然获取“温度越高，分子的无规则运动越剧烈”这一知识点，而非通过教师填鸭式灌输才得以掌握.
“用”——“温度越高，分子的无规则运动越剧烈”的应用
师：请解释以下现象：五月的校园内飘溢着花的香味，气温高时，香味更浓，原因是什么？
设计意图：应用所学的知识解释生活中学生都熟知的现象，引导学生将所学知识学以致用，使学生获得成功感.同时也能加深学生对“温度越高，分子的无规则运动越剧烈”的理解，并为后续学习内能与温度的关系做铺垫.
4.2.2 物体的内能
师：沸腾时水分子运动比温水的分子运动要剧烈，水沸腾时产生的水蒸气能将馒头蒸熟，说明水蒸气具有能量，这是什么形式的能量？
“理”——内能及影响因素 师：我们知道运动的物体具有动能，分子是否也具有动能？
生：分子在永不停息地做无规则运动，分子也具有动能.
师：伸缩的弹簧具有势能，分子间是否存在势能？
生：分子间存在着引力和斥力，就像有弹簧连接着，分子之间同样也存在着分子势能.
师：物体内所有分子的动能和分子间相互作用的势能的总和，叫作物体的内能.内能大小可能与哪些因素有关？并说出你猜想的依据.
师：内能除和温度有关外，还和物体内部分子的多少、种类、结构、状态等因素有关.一切物体都具有内能，谁来谈一谈对内能的认识？
学生归纳梳理知识.
设计意图：通过与机械能进行类比，引入内能的概念.通过教师的引导，帮助学生梳理知識.
4.2.3 改变内能的方式
“玩”——让粗铁丝热起来
师：物体的温度发生变化，它的内能就发生改变，如何让一段粗铁丝热起来？
学生讨论使粗铁丝热起来的方法，如用手或石头摩擦铁丝、将铁丝放在手中捂、放在阳光下晒、放在热水中烫，放在火上烤，来回弯折铁丝等，之后去“玩”.
设计意图：将教材中的实验“让笔杆热起来”变为“让粗铁丝热起来”，即研究对象由铅笔杆变为粗铁丝，促使学生想出更多的解决办法，如弯折粗铁丝或将粗铁丝放在火上烤，这是教材中用铅笔杆进行实验不能达到的效果，这样更能发散学生的思维，更有利于学生归纳改变内能的方式.学生先讨论使粗铁丝热起来的方法，然后再动手去实验验证，即带着目的去“玩”，明确“玩”的方向.
“理”——改变内能的方式
师：能否从能量的角度对以上方法进行归纳分类？
生：用手或石头摩擦铁丝、来回弯折铁丝，这些属于能量的转化;将铁丝放在手中晤、放在阳光下晒、放在热水中烫、放在火上烤，这些属于能量的转移.
师：一种是以内能的形式从一个物体向另一个物体直接传递，叫作热传递;另一种是从其他形式的能量转化为内能或内能转化为其他形式的能量，叫作做功.在热传递过程中，转移内能的多少叫作热量.
设计意图：让学生从能量角度对“让粗铁丝热起来”的方法进行分类，即体现物理观念中的能量观念，发展学生的物理核心素养.
“探”——气体的内能
教师利用创新实验装置进行演示实验（如图3所示），向瓶内打气，会发现温度计的示数升高;使喷口对小风车，打开阀门，会发现小风车转动，同时温度计的示数降低.
师：以上现象说明什么？
生：说明外界对气体做功，气体内能增大，温度升高;气体对外做功，气体内能减小，温度降低.
设计意图：学校无温度、压强传感器，不能进行教材中利用温度、压强传感器探究气球破裂瞬间球内气体温度和压强的变化这一实验.笔者利用喷壶、饮料瓶、探针式数字温度计等器材进行创新实验设计，既可演示对气体做功实验，也可进行气体对外做功实验，且两实验能连续进行，进行对比，将两实验合二为一，减少实验器材，缩短实验时间，并且实验现象明显，通过创新实验突破难点，培养学生创新思维.
师：通过以上的学习，请说一说温度、内能、热量三者的联系.
学生讨论、回答.
“用”——改变和利用物体的内能
由于内能可以方便地转移或与其他形式的能量相互转化，因此为人类所广泛应用.教师指导学生观察教材图1-2-3，分析如何改变和利用物体的内能.
解释相关现象：
“玩”——“沙子变热的原因”实验
教师将塑料瓶中装入适量的沙子，将穿过瓶盖的探针式数字温度计的探头插入沙子中，拧好瓶盖.
学生利用改进后的器材去“玩”，用力晃动瓶子多次，观察温度计示数的变化（如图4所示），之后进行解释.
“玩”——“模拟起啤酒瓶盖”实验
教师将上述探究气体内能的创新实验装置中带数字温度计的瓶盖换成另一瓶盖，让两名学生到讲台“玩”模拟起啤酒瓶盖的过程，其他学生观察.
学生向瓶内打气增大气压，然后迅速打开瓶盖，会看到瓶内及瓶口均产生“白气”，另一学生打开一激光笔，让光对着瓶口，观察光传播的径迹.
教师让学生解释起啤酒瓶盖时出现“白气”的原因.
设计意图：将教材中课后“家庭实验室”中“沙子变热的原因”这一实验变为课内学生实验，笔者将这一实验进行改进，现象明显，易于读数，不怕破碎，操作安全.通过起啤酒瓶盖时出现“白气”这一生活情境使学生带着疑问学习新课，通过一节课的“玩”“理”“探”“用”，最后再次通过“玩”，经历起啤酒瓶盖这一过程，首尾呼应，让学生解释“白气”形成的原因，使学生带着收获、带着快乐结束本节课的学习.
“结”——课堂小结
师：通过这节课的学习同学们的收获是什么？请谈谈你的感受.还有什么疑惑？
设计意图：学生谈收获、感受，对本节知识形成整体认知，头脑中形成知识树、智慧树，促进学生物理核心素养的提升.
5 板书设计（如图5所示）
参考文献：
[1]吴祖仁.义务教育教科书物理（九年级上册）[M].北京：教育科学出版社，2013.
[2]王建辉.改进教学方法 转变教学行为[J].黑龙江教育（中学），2018（09）：40-41.
[3]齐占波，耿相亦.优化实验教学 培养学生思维能力——以教科版“内能和热量”一课为例[J].中学物理，2020，38（10）：39-41.
[4]王建辉，夏伟宁，刘云峰.依托评价 改变方式 推进课改——以“初中物理教学‘玩、理、探、用、结’教学方法的实践研究”为例[J].中学物理，2020，38（16）：31-33.
[5]乔婧.新课改下初中物理课堂教学创新思路研究[J].中国多媒体与网络教学学报（下旬刊），2020（07）：87-88.
（收稿日期：2020-12-07）