用物理之眼品茶悟道

李丹 王儷運 湯金波

摘 要：“制茶”物理跨學科實踐，以當地濃厚的茶文化為實踐背景，通過多個驅動性任務，以觀察、實驗、設計、制作、分析等方式設計實踐活動，將種茶、制茶、茶藝等工藝流程與物理知識結合，讓學生用物理之眼品茶悟道，形成融會貫通的知識體系，提高綜合運用知識的能力和創造力。

關鍵詞：初中物理；跨學科實踐；“制茶”

*“跨學科實踐”案例系列之二。

《義務教育物理課程標準（2022年版）》的一大突破在于明確提出了“跨學科實踐”，并給出了“結合當地特點，圍繞現實生活和社會發展的熱點問題，從多學科角度觀察、思考和分析問題，挖掘、選取有教育意義的素材，將其改造成跨學科實踐的問題或任務”［1］的教學策略建議。云南省安寧市祿脿學校所在的祿脿鎮，有著深厚的茶文化淵源和良好的茶文化環境。據此，我們確立了“制茶”跨學科實踐課題并進行了實踐。“制茶”跨學科實踐活動安排在九年級下學期進行。此時，學生已經掌握了基本的物理知識和思維，也具備開展跨學科實踐的心向和較為充分的其他學科知識儲備；并且，當地的普洱茶也正值采摘季。本次活動的主要教學過程如下：

一、 “重走”茶馬古道

師 （播放祿脿鎮宣傳片）祿脿鎮曾是滇中、滇西和中原之間古驛道的重要“連接點”，是茶馬古道的見證者。

生 我知道視頻中這條古道，就在我家附近！

師 有一條200多年的西南道——“南方絲綢之路”經川、滇到達印度。在漢代時，它是由貫通四川和云南的靈關道、五尺臺、黔中吉道、博南道連接而成的，全長約3000千米，也就是以今天的四川成都為起點，經云南騰沖，至緬甸，最后到達印度。假如商隊正常走完一個單趟需要10個月（一個月按30天計算），求商隊的平均速度，合多少m/s？

生 路程s=3×103km，時間t=10×30×24h=7200h，利用速度公式v=st，求出商隊平均速度約為0.42km/h；換算一下，0.42km/h≈0.12m/s。

師 “悠悠古道馬蹄忙，黑茶源遠久飄香。”思考詩句中的物理知識。

生 “悠悠古道馬蹄忙”表明固體可以傳聲；“黑茶源遠久飄香”中聞到的茶香源于茶分子，說明分子在做永不停息的無規則運動。

通過學生身邊真實的場景引入話題，聯系學生的生活實際，既能引發學生的共鳴，使其對家鄉產生自豪感；又能將學生的注意力引入課堂，激發其學習興趣。接著，教師以“茶馬古道”為銜接點設計綜合題，帶領學生回顧速度、擴散相關的知識。學生能從有趣的茶文化知識引入中，察覺到他們即將迎來一節逐新趣異的物理課，并對接下來的課程內容產生期待。

二、 對比“采青”方法

師 剛采下來的新芽或新葉被稱為“茶青”。需要保持原有鮮葉的完整性，盡量避免折斷、破傷、散葉等不利于保持茶葉品質的現象發生。采摘茶青有兩種方式：（出示圖1）提采法，食指抵住茶葉，大拇指輕捏茶葉，往上提拉；（出示圖2）掐采法，食指抵住茶葉，大拇指指甲掐斷茶葉。仔細觀察，兩種采摘方法采出來的茶葉有什么不同？

（教師提供分別用兩種“采青”方法采摘得到的茶葉，學生觀察。）

生 提采法采摘的茶青嫩頸的折斷面光滑、無紅變（茶葉紅梗、紅葉現象），掐采法采摘的茶青嫩頸的折斷面粗糙、有紅變。

師 提采法和掐采法哪種采青方法好？可以從我們學過的壓強知識來考慮。

生 提采法受力面積大，壓強小，不會損傷茶葉；掐采法受力面積小，壓強大，容易在茶葉上留下掐痕，以致損傷茶葉，最終影響茶葉品質。

采摘茶葉是學生感興趣的實際生產過程。教師設置相應教學活動，激發學生的探索欲，使學生在采摘茶葉的情境中開展體驗式學習，理解知識形成和探索的全過程。

三、 制定“曬青”方案

師 林清玄在一篇散文中提到曬谷子的場景，提出陽光能夠賦予食物一種特殊的味道，經過陽光直曬的谷子，要比不晾曬的谷子香味更加濃郁，說明中華民族自古以來便有運用“太陽能”的智慧。而茶葉采摘之后也需要晾曬，即曬青。曬青和曬衣服類似。請同學們完成以下任務：（1） 設計曬青方案，并闡述理論依據；（2） 說明為什么要用陽光曬，有何科學依據？

生 曬青和曬衣服一樣，都要曬出葉片（衣物）中的水分。因此，為了取得好的曬青效果，曬青方案需要盡量滿足加快蒸發的三種途徑：場地滿足有陽光且通風；晾曬方式為薄攤薄曬，盡可能使每一片茶葉都能得到陽光的照曬，降低含水量。

生 太陽光中的紫外線具有抑菌、殺菌的作用，可以防止茶葉霉變，因此經過曬青的茶葉品質更勝一籌。

師 除了曬衣服、曬青和曬谷子，日常生活中，還有哪些和“曬”相關的生產實踐活動？曬太陽是改變內能的哪種方式？

生 還有曬果干、曬腌菜、曬魚干……改變內能的方式有熱傳遞和做功兩種，曬太陽屬于熱傳遞。

遷移學習就是建立源域（已有的知識）到目標域（要學習的知識）的映射關系。利用曬谷子、曬衣服案例引導學生回憶已有知識，并遷移至曬青問題的解決中。教師通過講解曬青原理，解析如何將物理和生物學知識運用到日常生產實踐活動中，既凸顯了小知識大用途，又讓學生理解格物致知、學以致用的重要性。

四、 體驗“殺青”手法

師 普洱茶曬青后，還需要“殺青”。主要目的是通過高溫破壞和鈍化鮮葉中的氧化酶活性，抑制鮮葉中的茶多酚等的酶促氧化，蒸發鮮葉部分水分，使茶葉變軟，便于揉捻成形，同時散去青臭味，促進良好香氣的形成。請同學們分為十一個小組，按照導學案完成各組的殺青手法學習任務，即“抓、抖、搭、拓、抹、捺、推、扣、甩、磨、壓”，完成后分享感悟。

（學生分組學習殺青手法。）

生 我發現，這些手法就是我們物理課上學習的“相互作用”。太神奇了，物理就在我們的生活中！

生 在殺青過程中，我們可以看到鮮葉上方的“白氣”。這是我們物理課堂中所講的液化現象。

本環節要了解十一種“殺青”手法，各種手法之間同屬平行關系。因此，將全班均質分為十一個平行小組，對應完成各組的任務；各小組又同屬一個班級整體，必定會互相交流學習，達到學生自主完成互助學習的目的。

五、 感悟“揉捻”作用

師 揉捻是鮮葉殺青之后的制作工序，主要作用是：（1） 使茶葉卷緊成條，形成良好的條索外形；（2） 適當揉破茶葉細胞壁，使茶更出味，增加香氣與滋味濃度。下面請三位同學感受揉捻過程，并為大家分析所涉及的學科知識。

生 使茶葉卷緊成條，形成良好的條索外形，涉及“力的作用效果之一是改變物體的形狀（使物體發生形變）”這一物理知識。

生 適當揉破茶葉細胞壁，使茶更出味，增加香氣與滋味濃度，涉及“植物細胞結構”這一生物學知識；同時涉及“分子無規則運動”這一物理知識。

教師前置“揉捻”的目的在于，應用任務驅動教學法把教學內容隱含于任務中，給學生提供完成任務的條件，使學生在完成任務的同時掌握知識和技能。

六、 設計“品茶”活動

師 桌面上有茶壺1個、茶夾1個、小燒杯2個、茶葉5g，請同學們用這些物品或身邊的器材，從取茶、泡茶、倒茶等過程，大膽想象，設計實踐活動。

生 （上臺展示并解釋，主要過程如下頁圖3、圖4所示）用茶夾夾取茶葉，發現茶夾阻力臂比動力臂長，所以茶夾是一根費力杠杠。

生 （上臺展示并解釋，主要過程如圖5所示）在兩個小燒杯中放入等量的茶葉，在其中一個小燒杯中加入冷水，在另一個小燒杯中加入等量熱水。靜置一分鐘后，發現用熱水泡的茶顏色較深，同時能聞到濃郁茶香，而用冷水泡的茶基本沒有變化。這是因為分子熱運動受溫度的影響，溫度越高，分子擴散速度越快。

生 （上臺展示并解釋，主要過程如圖6所示）在倒茶過程中，發現茶壺上有一小孔，這是利用了大氣壓強，便于將茶水倒入杯中。如果堵住這一小孔，茶水就無法順利倒出。

生 茶壺的壺嘴和壺身相通且等高，這是利用了連通器原理。

跨學科實踐應以學生為主體引導學生自主完成學習，教師在其中起拋磚引玉的作用，并指導學生完成準備工作。經過前期一系列制茶實踐活動的引導，這里大膽放手，讓學生發揮想象力設計實踐活動，效果非常好。

本次物理跨學科實踐以“制茶”為線索，通過多個驅動性任務，以觀察、實驗、設計、制作、分析等方式設計實踐活動，將跨學科實踐的課題轉化為可操作的教學設計和實施方案。實踐融合多學科（歷史、生物學、語文等）知識，所選課題以當地濃厚的茶文化為實踐背景，讓學生真實地感受到物理就在自家的茶田里，就在自己的茶具中。將種茶、制茶、茶藝等工藝流程與物理知識相結合，激發學生熱愛家鄉、熱愛祖國的情感。物理跨學科實踐的開展，于教師而言，可以開闊教學思路，挖掘教學潛力，提高教學效果；于學生而言，可以形成各學科間融會貫通的知識體系，提高綜合運用知識的能力和創造力。與此同時，也使教學過程變得生動活潑，實現了從多方面提高教學質量、發展學生素養的教學目標。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022：37.