《溫度計的“前世今生”》教學(xué)設(shè)計及反思

朱靜雅 毛國永

[摘? ?要]《溫度計的“前世今生”》是一節(jié)融合科學(xué)史和當代科技成果的自編教材內(nèi)容，教學(xué)中，教師要讓學(xué)生回到溫度計研究的“起點”，加深對溫度計的真實體驗，在經(jīng)歷了溫度計演變歷史的基礎(chǔ)上，了解現(xiàn)代科技創(chuàng)造出的新型溫度計，讓學(xué)生的知識得到運用，并激發(fā)學(xué)生對科技成果的運用興趣。

[關(guān)鍵詞]溫度計;前世今生;科學(xué)史;教學(xué)設(shè)計

[中圖分類號]? ? G633.98? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）05-0094-02

一、設(shè)計思路

《溫度計的“前世今生”》是一節(jié)融合科學(xué)史和當代科技成果的自編教材內(nèi)容。與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)不同，本節(jié)課是在智慧技術(shù)支持下，初步呈現(xiàn)全員參與下的探究課堂形式。本節(jié)課是從以下三個方面實現(xiàn)了智慧技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容的有機結(jié)合：（1）自省他評，全員參與。本節(jié)課的許多環(huán)節(jié)都實現(xiàn)了學(xué)生平板與教師端白板的資源互動，在呈現(xiàn)學(xué)生的課堂生成后，讓學(xué)生自省本組設(shè)計的不足，評價他組設(shè)計的優(yōu)勢，真正參與課堂生成的評價。（2）直觀感受，豐富探究。本節(jié)課實時錄制了學(xué)生的實驗操作過程，獲取學(xué)生的直觀感受成果，豐富了學(xué)生的探究形式。學(xué)生在親自探究后，更樂于學(xué)習(xí)，參與探究，獲得了學(xué)習(xí)的成就感和滿足感。（3）感受科技，激發(fā)思維。本節(jié)課安排學(xué)生展示新型溫度計和教師演示新型溫度計的環(huán)節(jié)，使學(xué)生受到極大的視覺沖擊，激發(fā)了學(xué)生對科學(xué)的向往，及對知識的探究欲望，為之后學(xué)生課外探究新型溫度計埋下伏筆。

二、教學(xué)目標

（1）知識與技能：會利用浮力知識解釋伽利略液體溫度計的工作原理;會運用氣體的熱脹冷縮原理制作空氣溫度計;能了解現(xiàn)代的新型溫度計。

（2）過程與方法：在實驗和觀察中了解不同類型溫度計的工作原理;能夠通過合作學(xué)習(xí)方式解決實驗探究過程中遇到的問題。

（3）情感態(tài)度與價值觀：通過溫度計的演變歷史，使學(xué)生感受到科學(xué)的開放性、辯證性和發(fā)展性;通過空氣溫度計的制作，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，培養(yǎng)他們的探究精神和科學(xué)態(tài)度;將課內(nèi)的知識延伸到課外，讓學(xué)生能在增長見識的同時，樹立運用科學(xué)技術(shù)強國的正確人生觀和價值觀。

三、教學(xué)重難點

教學(xué)重點：溫度計的演變歷史;伽利略液體溫度計、空氣溫度計的工作原理。

教學(xué)難點：伽利略空氣溫度計的制作。

四、教學(xué)過程

1.課前探究

學(xué)生通過課前探究了解了伽利略液體溫度計的量程、工作原理讀數(shù)方法。

師：昨天老師給每個小組下發(fā)了一支特別的溫度計——伽利略液體溫度計，并請大家對它展開探究。大家都完成得很好。這是老師早上收上來的探究報告，現(xiàn)請大家從探究結(jié)果的準確性、探究報告呈現(xiàn)方式的豐富性等方面來投票選出“最佳探究報告”。首先，我們來確定一下各個探究問題的結(jié)果。哪一組同學(xué)愿意分享一下你們的探究方法和探究結(jié)果？既然已經(jīng)確定了探究的結(jié)果，接下去，請大家根據(jù)評選標準，仔細觀察老師推送給大家的探究報告，選出你們心中的NO.1！（只能投票給本組以外的小組）

2.引出課題

師：伽利略液體溫度計是伽利略在1593年發(fā)明的，溫度計的歷史非常悠久，可以追溯到16世紀，它在演變成我們今天常用的溫度計的過程中到底發(fā)生了怎么樣的故事呢？迄今為止，我們?nèi)祟愑嘘P(guān)溫度計的研究又有了怎么樣的發(fā)展呢？今天就讓我們一起來重溫溫度計的“前世今生”。

3.合作探究一：伽利略空氣溫度計

師：伽利略液體溫度計造型美觀獨特，但量程太小，精確度也不高，所以它主要被用作室內(nèi)溫度計。那么有沒有辦法讓這類溫度計的測溫范圍增大一些且變得更精確呢？伽利略想到了熱脹冷縮。他決定使用空氣作為熱脹冷縮的對象，制造出世界上的第一支膨脹型溫度計。今天就讓我們循著伽利略的實驗思路，一起制造我們的空氣溫度計。提到熱脹冷縮，大家立馬想到了我們生活中常用的溫度計——液體溫度計，現(xiàn)代的液體溫度計是把一定質(zhì)量的液體密封起來，當溫度變化時，這些液體的體積就會發(fā)生變化，如果說現(xiàn)代的液體溫度計是使用這樣的方法制成的，那么空氣溫度計又是如何制作的呢？

生：將一定質(zhì)量的空氣密封起來。

師：想好了怎么做，接下來我們就可以來設(shè)計實驗裝置了。老師把可能會用到的實驗器材推送給大家（其中包括圓底燒瓶、帶橡皮塞的玻璃導(dǎo)管、裝有紅墨水的水槽、帶鐵圈的鐵架臺），大家可以使用全部或部分實驗裝置，依據(jù)“將一定質(zhì)量的空氣密封起來”的想法來設(shè)計實驗裝置。

教師：對于這兩種裝置，我們先總體評價一下，是否達到了“密封一定質(zhì)量空氣”的要求？（生答：達到了）那請大家結(jié)合兩種裝置的特點來評判一下，作為需要長時間使用的溫度計，哪種裝置更合理呢？（學(xué)生投票，請選擇②號裝置的學(xué)生來說明①號裝置的不足：液體會跑出去、會蒸發(fā)等）是啊，看來兩種裝置中更適合制作空氣溫度計的是②號裝置。我們給設(shè)計出這種裝置的年輕的“伽利略們”點贊！你們設(shè)計的空氣溫度計與當時伽利略設(shè)計的很相似呢！現(xiàn)請大家根據(jù)我們選定的實驗裝置制作我們的空氣溫度計。

師：大家真是太厲害了！但老師發(fā)現(xiàn)伽利略的空氣溫度計的液面在玻璃管內(nèi)有一定高度，而我們的呢？我們怎么才能在原有裝置的基礎(chǔ)上讓液體進入玻璃管呢？

（拍視頻上傳，請小組代表來說說是怎么做到的）

師：當時制作出空氣溫度計的伽利略和現(xiàn)在的我們一樣高興，不過科學(xué)是一個不斷糾錯的過程，在經(jīng)過了幾個不同天氣的日子后，他就發(fā)現(xiàn)了這個裝置作為溫度計的弊端，你發(fā)現(xiàn)了嗎？

師：請大家仔細觀看老師的演示，老師將裝置放在密閉容器中，然后用抽氣的方式減小裝置周圍的氣壓，液面明顯下降，這說明這個裝置即使在溫度不變的情況下，也會由于氣壓的變化，導(dǎo)致液面的變化。因此它最終被淘汰了。不過雖然被淘汰了，但是它卻開啟了科學(xué)家有關(guān)膨脹型溫度計的探索之旅。在這之后，科學(xué)家們在這個裝置的基礎(chǔ)上進行無數(shù)次改進，在改進了熱脹冷縮的對象后，于1654年，有了斐迪南發(fā)明的第一支酒精溫度計;于1659年，有了布里奧發(fā)明的第一支水銀溫度計。之后又在溫度計的單位上有了新的發(fā)展，于是在1742年就有了攝爾修斯發(fā)明的攝氏溫度計，最后慢慢演變，就有了我們?nèi)缃竦默F(xiàn)代液體溫度計。

4.合作探究二：現(xiàn)代溫度計

師：老師今天帶來了6種現(xiàn)代溫度計，請大家先從老師提供的資料中了解一下這些溫度計。由于課堂時間有限，我們在課上只重點了解有代表性的兩種溫度計：1、2、3組了解雙金屬溫度計;4、5、6組了解紅外測溫儀，請大家在3分鐘后展示你們組所了解的溫度計，可以展示它的工作原理，也可以展示它的使用方法等。

（學(xué)生分組合作探究）

師：好的。讓我們先以搶權(quán)的方式?jīng)Q定哪兩組來代表展示。

（學(xué)生搶權(quán)，展示交流）

師：大家都介紹得很棒，讓我們先來選出“最具表現(xiàn)力小組”吧。經(jīng)過這個小組合作活動，我們發(fā)現(xiàn)了在不同量程和精度要求的情況下，我們有了許多現(xiàn)代的溫度計。老師今天帶來了一個配有高溫探頭并能在電腦上實時顯示數(shù)據(jù)的溫度傳感器，老師想請它來幫解決一個疑惑。老師愛吃日料，經(jīng)常在日料店里見到一種工具，它就是丁烷噴槍，用它在短時間之內(nèi)就能加熱食材，日料店的工作人員告訴老師，它的火焰溫度很高，能達到1000攝氏度以上，當時老師就對這個問題的真實性產(chǎn)生了懷疑，你們對這個問題有什么樣的想法呢？今天有了稱手的工具，就讓我們一起來驗證吧。

師：今天這節(jié)課，老師帶領(lǐng)大家重溫了溫度計“前世今生”中的很小一部分，無論是溫度計的前世還是今生都還有很多很多的故事，就讓我們在課外，利用網(wǎng)絡(luò)、書籍等方式去了解溫度計的更多故事吧！也希望有興趣的同學(xué)，能夠利用課外時間制作自己的新型溫度計，積極參加青少年科技創(chuàng)新大賽，希望以后有一款溫度計是你們其中的一位發(fā)明的，老師很期待！最后，老師想用伽利略的一句話與大家共勉：“追求科學(xué)，需要有特殊的勇敢，思考是人類最大的快樂。”

五、教學(xué)反思

本節(jié)課是筆者參加2018年“兩岸智慧好課堂比賽”的展示課，筆者對本節(jié)課的課堂教學(xué)部分進行了幾次調(diào)整。在課堂教學(xué)的第一個環(huán)節(jié)：“課前探究”環(huán)節(jié)，筆者在將探究問題設(shè)計具體化以及增加了酒精溫度計作為伽利略液體溫度計的讀數(shù)參照后，學(xué)生能較準確地完成課前探究的問題并豐富地展現(xiàn)在學(xué)生平板端。第三個環(huán)節(jié)是本節(jié)課的重點環(huán)節(jié)，即學(xué)生設(shè)計“空氣溫度計”，在這個環(huán)節(jié)中，學(xué)生展示自己設(shè)計的空氣溫度計裝置，之后在筆者歸類后學(xué)生自我評價裝置設(shè)計效果，教學(xué)效果比較理想。學(xué)生通過對比，自己設(shè)計出了“空氣溫度計”的實驗裝置，既經(jīng)歷了科學(xué)探究過程，又在智慧技術(shù)的幫助下實現(xiàn)了自我評價，較好地達成了學(xué)習(xí)目標。第四環(huán)節(jié)：了解“現(xiàn)代溫度計”，這是一個學(xué)生展示環(huán)節(jié)，在賽課時，學(xué)生展示得很豐富，所以用了比較長的時間，導(dǎo)致最后一個“老師展示溫度傳感器測溫”的環(huán)節(jié)沒有時間進行展示。因此，這個環(huán)節(jié)學(xué)生在展示時，筆者應(yīng)該有計時的操作，給學(xué)生以時間限定，這樣教學(xué)效果會更佳。

（責任編輯 黃春香）