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《能量的转换》是苏教版《科学》教材六年级下册第五单元的内容。能量是一个抽象的概念,但它又是自然界中真实存在的,能量之间的相互转换也是普遍的规律。小学引入能量的概念是为学生将来学习能量守恒定律打下基础。
教材中设计了一个实验:燃烧一颗花生米,产生热能,热能传递给水,使烧杯中水的温度升高。通过水的热能变化发现花生米中的化学能可以转换成热能。教师引导学生从一种现象归纳出能量是可以相互转换的这一规律。这个实验的本质是将“不可见”的现象转换成“可见”的现象。这是一种非常好的思路。但是实际教学中,我们发现加热过程很长,一节课中学生很难完成这项任务。
笔者引用了教材中的设计思路,将本課分为2课时:第1课时,引领学生探究水果中的化学能是可以向电能转换的;第2课时,验证其他能量之间的相互转换。
这样的设计有两点好处:
(1)实验材料相对简单,只需要准备水果、饮料、铜片、锌片和伏特表。这些都是学生身边和实验室中最常见的物品,容易获取。
(2)学生自己带来的饮料具有随机性,更符合统计学规律,归纳的实验结论更有科学性。
教学过程
1.情境导入,揭示课题
师:同学们,通过上节课的学习,我们认识了各种各样的能量。看看这几幅图(草原上的风车、水壶里的热水、加油站及汽油),你能说出与图片相关的能量吗?
生:转动的风车里有风能。
生:沸腾的开水里有热能。
生:汽油里有化学能。
评析:复习上节课的内容,了解学生对化学能的认知情况,为本节课的研究打下基础。
师:同学们看这幅图片(点亮的小灯泡,电池、开关和导线构成的闭合电路),亮着的小灯泡具有什么能?
生:光能和热能。
师:想要小灯泡发光,我们需要什么能量?
生:电能。
师:这些电能是从哪里来的?
生:来自电池中的化学能。
评析:引导学生思考不同形式能量的来源,就是为能量的转换打下坚实的基础。这也是能量转换的过程。
师:真的来自于电池,而不是导线?怎样证明我们的想法呢?
(学生思考,没有结果。)
师:我这里有一样工具,叫伏特表,可以将看不见的能量转换过程显示出来,将其变成可见的。它和小风扇一样,当有电流经过时,指针会发生偏转。偏转的角度越大,说明化学能向电能转换的量越大。我们分别将电池和导线接入伏特表,观察指针的偏转情况。
(教师在投影仪下,出示提前解剖好的1号电池,演示伏特表检测电池中化学能向电能转换的过程。教师讲解连接方法及其他注意事项。)
评析:在这里引出伏特表有两个目的:一是验证电池中的化学能确实可以转换成电能;二是告诉同学们这台仪器的指针可以转动,可以将看不见的过程转换成为看得见的过程。建立一个思维模型,学生想要验证蔬菜水果中的化学能能够转换成为电能时,会想到使用伏特表,想到老师演示的方法。这也是教师为学生预留的“脚手架”。
2.以紫包菜为例,体验化学能向电能转换
师:(出示图片:橘子、苹果、梨子、西红柿和紫包菜)这些物体内都含有化学能。它们也像电池中的化学能一样,转换成电能吗?
生:我认为橘子是可以将化学能转换成为电能的。
师:为什么呢?
生:因为橘子是酸的。酸的水果应该是可以的。
师:其他的呢?
生:其他的我不是很清楚,但是我认为紫包菜是不行的。
评析:同学们有一个固有的思维,认为只有吃起来酸的水果才可以将化学能转换成为电能;其他的都不行。当老师问起紫包菜时,所有的同学都说其中的化学能不能转换成为电能。
师:你们的预测对吗?我们可以怎样来验证自己的想法呢?
生:我们可以用伏特表来检测,它可以检测电池,应该也可以检测紫包菜。
评析:因为有了前面的铺垫,孩子们顺其自然地想起了伏特表。选择恰当的工具才能事半功倍。
师:你说得真好!但是它还需要两个小帮手:一个是铜片,另一个是锌片。老师以紫包菜为例,做一个实验:将铜片和锌片插入紫包菜的内部,两个金属片不能接触;红接口与铜片连接,黑接口与锌片连接(如图1);不能接错了,观察指针的变化;再把实验的结果记录下来,要注意安全,不要划伤手。
师:你们看指针转动了。伏特表里面有一个小电动机,电动机转动需要什么?
生:电能。
师:电能从哪里来的?
生:从紫包菜的化学能中来的。
师:这说明了什么?
生:紫包菜里面的化学能真的能转换成电能。
评析:化学能转换成电能是孩子们最难理解的知识点。难在哪里?那就是这个过程看不见。我们用电压表巧妙地将无形转换成有形。面对孩子们普遍质疑的问题,我们可以采取演示实验的办法集中解决,为后续的研究节约时间。
3.学生分组探究
(学生分组实验,教师指导。)
师:哪个小组来汇报实验结果?
生:这些物质中的化学能都能够转换成电能。
生:产生的电能大小不同。
师:大家总结得真是太好了。
评析:有了前面的铺垫,这里的体验活动就显得简单了。动手做一做并体验它们之间的转换过程,可以帮助学生更好地理解。
4.讨论焦炭中的化学能向电能转换
师:即便我们把这些物品放到火上煅烧,使其变成焦炭,它们的化学能依然存在。大家看,这是家庭里常见的炭包。焦炭里的化学能也能转换成电能。这个能量还不小呢!
(教师示范,并讲解实验方法。) 师:将锡箔纸平铺在桌面上,在第一层锡箔纸上平铺一张餐巾纸,接着在餐巾纸上均匀地撒上焦炭,在焦炭里加上适量的盐水,最后再盖上一层锡箔纸。我们压紧锡箔纸,将红色的夹子夹在最上面的锡箔纸上,黑色的夹子夹在最下面的锡箔纸上,观察指针的变化。
师:看到了吗?这里也有电能,电能从哪里来?
生:太神奇了!原来焦炭中的化学能也可以转换成为电能。
评析:体验焦炭中的化学能向电能转换,进一步激发孩子的好奇心。
5.体验液体中化学能向电能转换
师:这些物品都是固体。常见的液体里也有化学能。上课之前,老师请大家带来了饮料。它们也会转换成为电能吗?
(学生预测。)
评析:课前布置一项作业:每人带一瓶饮料,并思考所带的饮料里有没有化学能,说一说自己的理由。这样做的目的是让学生带着问题来上课,同时充分调动孩子的自主学习意识。
师:我们也来试一试,好不好?看,老师带来了一个小杯子。这个小杯子的两侧的内壁上分别安装了一个铜片和一个锌片(如图2)。你们把自己带来的液体倒进去,装满这个小杯子,然后将红色的夹子夹在铜片上,黑色的夹子夹在锌片上,再观察指针的变化。实验完,将废液倒入废液箱里。
(学生按照固体的检测办法,体验液体中的化学能转换成电能。)
评析:液体具有流动性,容易污染桌面。这样一个小装置既简单又实用,还可以重复使用。
师:哪个小组愿意上来汇报?
生:我们组检测了雪碧饮料。这种饮料中的化学能也能够转换成电能。
生:老师,我有一个疑惑:这些饮料喝下去能产生电能,为什么我的肚子没有感觉到呢?
师:有人知道答案吗?
(没有学生回答。)
师:好吧,大家看我们在检测时,需要铜片和锌片帮忙。我们把铜片和锌片拆除,再试一试(教师演示)。现在有人知道答案吗?
生:我认为能量转换是有条件的。我们的肚子里没有铜片和锌片,要不然,这些饮料真的可以发电。
评析:在教学中,我们经常会看到,因为有些问题不在教学设计范围内,所以很多老师喜欢用“课后继续研究”来搪塞学生。在这节课中,老师不但没有搪塞学生,反而放慢了脚步,带着学生一起探究发现,最终达成共识,即能量的转换是需要条件的。
6.体验海水中的化学能向电能的转换过程,认识能量转换的意义
师:刚才我们体验了液体中的化学能向电能的转换过程。你们知道地球上哪里的液体最多吗?
生:肯定是海洋啊。
师:海水中的化学能可以转换成电能吗?
生:我认为肯定可以。
师:我们试一试吧!老师需要几名同学来帮忙。谁愿意?
(7名同学上台,手持教师自制的容器,先将7个自制的容器并串联成电路,然后用海盐调制成海水,并倒入容器内,最后将LED小灯泡串联在电路中。)
师:同学们看,灯泡真的亮了。这说明了什么呢?
生:海水中的化学能真的可以转换成电能。
师:盐中的化学能也可以转换成电能,你们知道吗?化学能的应用非常广泛,掌握化学能转换成电能的技术,在危急时刻,可以帮助我们摆脱困境,这也是野外生存的必备技能之一。科学家们正在研究如何将海水中的化学能直接转换成电能,相信在不久的将来,同学们一定能享受到廉价、环保、取之不尽的新型能源。
评析:和学生一起完成实验,是伙伴学习的一部分。同学们亲眼见证能量转换的过程。强烈的视觉感官,激发了他们的求知欲,为将来研究新型能源打下基础。
总评
《能量的转换》分为2课时。第1课时,我们引领学生探究某一种能量——化学能是可以向电能转换的。第2课时,我们验证不同能量之间都是可以相互转换的,为今后学习物理学中最普遍的定律——能量守恒定律打下感性认识基础。
1.让实验操作简单易行
为了验证物品内的化学能可以转换成电能,教材采用了燃烧花生米,并加热适量的水,使得水温升高的办法。这个实验中,学生虽然能感受到能量在转换,但是这个实验耗时长,可操作性不强。
我们设计的这个实验,通过伏特表指针的转动,就能“看出”化学能转换成电能,化无形为有形。蔬菜和水果是身边常见的物品,都具有化学能,化学能向电能转换的例子和化学能向热能转换的例子很接近。
2.让深度学习真正发生
俗话说:眼见为实,耳听为虚。动手做一做并体验能量间的转换过程,可以帮助学生更好地理解。体验式学习需要教师准备充足的实验器材,而且实验室里的很多实验器材是需要进一步加工的。
例如,检验液体内的化学能向电能转换时,我们准备了一个小杯子。这个小杯子的内壁上贴了两种金属片并固定好,确保实验的成功,也避免孩子问这两个金属片为什么不能接触——这个问题在本课中没有办法解决,也不是重点,这个实验的目的主要是让孩子体验完整的转换过程。
3.让灵动课堂精彩纷呈
在汇报时,有学生突然提出问题:“这些饮料喝下去能产生电能,我的肚子怎么没有感觉到?”在教学中,我们经常会遇到类似的问题。因为这些问题不在教学设计范围内,所以很多老师喜欢用“课后继续研究”来搪塞学生。这节课,老师不但没有搪塞学生,反而放慢了脚步,带着学生一起探究发现,最终达成共识,那就是能量的转换是需要条件的。突如其来的问题,让课堂更加灵动,让知识更加完整。
除此之外,本课还特别注意伙伴学習的意义及重要性。伙伴学习着眼于人的主动、内在的生长力量,遵循人的发展规律和教育规律,坚持学生立场,让教师的“教”服务于学生的“学”,让教与学的过程真正成为师生相互探讨、共同研究,教学相长的过程。
教材中设计了一个实验:燃烧一颗花生米,产生热能,热能传递给水,使烧杯中水的温度升高。通过水的热能变化发现花生米中的化学能可以转换成热能。教师引导学生从一种现象归纳出能量是可以相互转换的这一规律。这个实验的本质是将“不可见”的现象转换成“可见”的现象。这是一种非常好的思路。但是实际教学中,我们发现加热过程很长,一节课中学生很难完成这项任务。
笔者引用了教材中的设计思路,将本課分为2课时:第1课时,引领学生探究水果中的化学能是可以向电能转换的;第2课时,验证其他能量之间的相互转换。
这样的设计有两点好处:
(1)实验材料相对简单,只需要准备水果、饮料、铜片、锌片和伏特表。这些都是学生身边和实验室中最常见的物品,容易获取。
(2)学生自己带来的饮料具有随机性,更符合统计学规律,归纳的实验结论更有科学性。
教学过程
1.情境导入,揭示课题
师:同学们,通过上节课的学习,我们认识了各种各样的能量。看看这几幅图(草原上的风车、水壶里的热水、加油站及汽油),你能说出与图片相关的能量吗?
生:转动的风车里有风能。
生:沸腾的开水里有热能。
生:汽油里有化学能。
评析:复习上节课的内容,了解学生对化学能的认知情况,为本节课的研究打下基础。
师:同学们看这幅图片(点亮的小灯泡,电池、开关和导线构成的闭合电路),亮着的小灯泡具有什么能?
生:光能和热能。
师:想要小灯泡发光,我们需要什么能量?
生:电能。
师:这些电能是从哪里来的?
生:来自电池中的化学能。
评析:引导学生思考不同形式能量的来源,就是为能量的转换打下坚实的基础。这也是能量转换的过程。
师:真的来自于电池,而不是导线?怎样证明我们的想法呢?
(学生思考,没有结果。)
师:我这里有一样工具,叫伏特表,可以将看不见的能量转换过程显示出来,将其变成可见的。它和小风扇一样,当有电流经过时,指针会发生偏转。偏转的角度越大,说明化学能向电能转换的量越大。我们分别将电池和导线接入伏特表,观察指针的偏转情况。
(教师在投影仪下,出示提前解剖好的1号电池,演示伏特表检测电池中化学能向电能转换的过程。教师讲解连接方法及其他注意事项。)
评析:在这里引出伏特表有两个目的:一是验证电池中的化学能确实可以转换成电能;二是告诉同学们这台仪器的指针可以转动,可以将看不见的过程转换成为看得见的过程。建立一个思维模型,学生想要验证蔬菜水果中的化学能能够转换成为电能时,会想到使用伏特表,想到老师演示的方法。这也是教师为学生预留的“脚手架”。
2.以紫包菜为例,体验化学能向电能转换
师:(出示图片:橘子、苹果、梨子、西红柿和紫包菜)这些物体内都含有化学能。它们也像电池中的化学能一样,转换成电能吗?
生:我认为橘子是可以将化学能转换成为电能的。
师:为什么呢?
生:因为橘子是酸的。酸的水果应该是可以的。
师:其他的呢?
生:其他的我不是很清楚,但是我认为紫包菜是不行的。
评析:同学们有一个固有的思维,认为只有吃起来酸的水果才可以将化学能转换成为电能;其他的都不行。当老师问起紫包菜时,所有的同学都说其中的化学能不能转换成为电能。
师:你们的预测对吗?我们可以怎样来验证自己的想法呢?
生:我们可以用伏特表来检测,它可以检测电池,应该也可以检测紫包菜。
评析:因为有了前面的铺垫,孩子们顺其自然地想起了伏特表。选择恰当的工具才能事半功倍。
师:你说得真好!但是它还需要两个小帮手:一个是铜片,另一个是锌片。老师以紫包菜为例,做一个实验:将铜片和锌片插入紫包菜的内部,两个金属片不能接触;红接口与铜片连接,黑接口与锌片连接(如图1);不能接错了,观察指针的变化;再把实验的结果记录下来,要注意安全,不要划伤手。
师:你们看指针转动了。伏特表里面有一个小电动机,电动机转动需要什么?
生:电能。
师:电能从哪里来的?
生:从紫包菜的化学能中来的。
师:这说明了什么?
生:紫包菜里面的化学能真的能转换成电能。
评析:化学能转换成电能是孩子们最难理解的知识点。难在哪里?那就是这个过程看不见。我们用电压表巧妙地将无形转换成有形。面对孩子们普遍质疑的问题,我们可以采取演示实验的办法集中解决,为后续的研究节约时间。
3.学生分组探究
(学生分组实验,教师指导。)
师:哪个小组来汇报实验结果?
生:这些物质中的化学能都能够转换成电能。
生:产生的电能大小不同。
师:大家总结得真是太好了。
评析:有了前面的铺垫,这里的体验活动就显得简单了。动手做一做并体验它们之间的转换过程,可以帮助学生更好地理解。
4.讨论焦炭中的化学能向电能转换
师:即便我们把这些物品放到火上煅烧,使其变成焦炭,它们的化学能依然存在。大家看,这是家庭里常见的炭包。焦炭里的化学能也能转换成电能。这个能量还不小呢!
(教师示范,并讲解实验方法。) 师:将锡箔纸平铺在桌面上,在第一层锡箔纸上平铺一张餐巾纸,接着在餐巾纸上均匀地撒上焦炭,在焦炭里加上适量的盐水,最后再盖上一层锡箔纸。我们压紧锡箔纸,将红色的夹子夹在最上面的锡箔纸上,黑色的夹子夹在最下面的锡箔纸上,观察指针的变化。
师:看到了吗?这里也有电能,电能从哪里来?
生:太神奇了!原来焦炭中的化学能也可以转换成为电能。
评析:体验焦炭中的化学能向电能转换,进一步激发孩子的好奇心。
5.体验液体中化学能向电能转换
师:这些物品都是固体。常见的液体里也有化学能。上课之前,老师请大家带来了饮料。它们也会转换成为电能吗?
(学生预测。)
评析:课前布置一项作业:每人带一瓶饮料,并思考所带的饮料里有没有化学能,说一说自己的理由。这样做的目的是让学生带着问题来上课,同时充分调动孩子的自主学习意识。
师:我们也来试一试,好不好?看,老师带来了一个小杯子。这个小杯子的两侧的内壁上分别安装了一个铜片和一个锌片(如图2)。你们把自己带来的液体倒进去,装满这个小杯子,然后将红色的夹子夹在铜片上,黑色的夹子夹在锌片上,再观察指针的变化。实验完,将废液倒入废液箱里。
(学生按照固体的检测办法,体验液体中的化学能转换成电能。)
评析:液体具有流动性,容易污染桌面。这样一个小装置既简单又实用,还可以重复使用。
师:哪个小组愿意上来汇报?
生:我们组检测了雪碧饮料。这种饮料中的化学能也能够转换成电能。
生:老师,我有一个疑惑:这些饮料喝下去能产生电能,为什么我的肚子没有感觉到呢?
师:有人知道答案吗?
(没有学生回答。)
师:好吧,大家看我们在检测时,需要铜片和锌片帮忙。我们把铜片和锌片拆除,再试一试(教师演示)。现在有人知道答案吗?
生:我认为能量转换是有条件的。我们的肚子里没有铜片和锌片,要不然,这些饮料真的可以发电。
评析:在教学中,我们经常会看到,因为有些问题不在教学设计范围内,所以很多老师喜欢用“课后继续研究”来搪塞学生。在这节课中,老师不但没有搪塞学生,反而放慢了脚步,带着学生一起探究发现,最终达成共识,即能量的转换是需要条件的。
6.体验海水中的化学能向电能的转换过程,认识能量转换的意义
师:刚才我们体验了液体中的化学能向电能的转换过程。你们知道地球上哪里的液体最多吗?
生:肯定是海洋啊。
师:海水中的化学能可以转换成电能吗?
生:我认为肯定可以。
师:我们试一试吧!老师需要几名同学来帮忙。谁愿意?
(7名同学上台,手持教师自制的容器,先将7个自制的容器并串联成电路,然后用海盐调制成海水,并倒入容器内,最后将LED小灯泡串联在电路中。)
师:同学们看,灯泡真的亮了。这说明了什么呢?
生:海水中的化学能真的可以转换成电能。
师:盐中的化学能也可以转换成电能,你们知道吗?化学能的应用非常广泛,掌握化学能转换成电能的技术,在危急时刻,可以帮助我们摆脱困境,这也是野外生存的必备技能之一。科学家们正在研究如何将海水中的化学能直接转换成电能,相信在不久的将来,同学们一定能享受到廉价、环保、取之不尽的新型能源。
评析:和学生一起完成实验,是伙伴学习的一部分。同学们亲眼见证能量转换的过程。强烈的视觉感官,激发了他们的求知欲,为将来研究新型能源打下基础。
总评
《能量的转换》分为2课时。第1课时,我们引领学生探究某一种能量——化学能是可以向电能转换的。第2课时,我们验证不同能量之间都是可以相互转换的,为今后学习物理学中最普遍的定律——能量守恒定律打下感性认识基础。
1.让实验操作简单易行
为了验证物品内的化学能可以转换成电能,教材采用了燃烧花生米,并加热适量的水,使得水温升高的办法。这个实验中,学生虽然能感受到能量在转换,但是这个实验耗时长,可操作性不强。
我们设计的这个实验,通过伏特表指针的转动,就能“看出”化学能转换成电能,化无形为有形。蔬菜和水果是身边常见的物品,都具有化学能,化学能向电能转换的例子和化学能向热能转换的例子很接近。
2.让深度学习真正发生
俗话说:眼见为实,耳听为虚。动手做一做并体验能量间的转换过程,可以帮助学生更好地理解。体验式学习需要教师准备充足的实验器材,而且实验室里的很多实验器材是需要进一步加工的。
例如,检验液体内的化学能向电能转换时,我们准备了一个小杯子。这个小杯子的内壁上贴了两种金属片并固定好,确保实验的成功,也避免孩子问这两个金属片为什么不能接触——这个问题在本课中没有办法解决,也不是重点,这个实验的目的主要是让孩子体验完整的转换过程。
3.让灵动课堂精彩纷呈
在汇报时,有学生突然提出问题:“这些饮料喝下去能产生电能,我的肚子怎么没有感觉到?”在教学中,我们经常会遇到类似的问题。因为这些问题不在教学设计范围内,所以很多老师喜欢用“课后继续研究”来搪塞学生。这节课,老师不但没有搪塞学生,反而放慢了脚步,带着学生一起探究发现,最终达成共识,那就是能量的转换是需要条件的。突如其来的问题,让课堂更加灵动,让知识更加完整。
除此之外,本课还特别注意伙伴学習的意义及重要性。伙伴学习着眼于人的主动、内在的生长力量,遵循人的发展规律和教育规律,坚持学生立场,让教师的“教”服务于学生的“学”,让教与学的过程真正成为师生相互探讨、共同研究,教学相长的过程。