打破學(xué)科壁壘，探尋冷熱與健康的奧秘

【教學(xué)目標(biāo)】

1.通過課前調(diào)查和小組匯報(bào)，了解健康與溫度的關(guān)系，提高保護(hù)身體健康的意識(shí)。

2.通過模擬搶救高溫中暑或失溫患者，掌握利用物態(tài)變化知識(shí)使人體降溫或保溫的方法，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

3.通過設(shè)計(jì)和體驗(yàn)不同材料保溫性能實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)動(dòng)手能力，樹立團(tuán)隊(duì)意識(shí)，提升合作學(xué)習(xí)的能力。

4.通過視頻感受新材料給生活和航天帶來的巨大影響，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和愛國情懷。

【教學(xué)重難點(diǎn)】

重點(diǎn)：模擬搶救高溫中暑患者，了解健康與溫度的關(guān)系。

難點(diǎn)：設(shè)計(jì)比較不同材料保溫性能實(shí)驗(yàn)。

【教學(xué)過程】

活動(dòng)一：探究體溫對(duì)健康的影響（對(duì)應(yīng)教學(xué)目標(biāo)1）

師：健康的身體是學(xué)習(xí)和工作的基礎(chǔ)，溫度與健康之間又有著密切的聯(lián)系。課前，同學(xué)們對(duì)“溫度與健康”進(jìn)行了調(diào)查研究，下面請(qǐng)第1小組匯報(bào)調(diào)查情況。

組長1：1851年，德國內(nèi)科醫(yī)生卡爾·溫德利希收集了25000人的腋下體溫?cái)?shù)據(jù)，得到一個(gè)平均值為37℃的結(jié)果，首次確定了37℃為人體的正常體溫。時(shí)隔近200年，我們的正常體溫還能否達(dá)到37℃呢？昨天下午，我們組用體溫計(jì)隨機(jī)測(cè)量了一些同學(xué)的體溫?cái)?shù)據(jù)，并把它繪制成了圖象。

（組員屏顯展示前一天下午不同學(xué)生的體溫值。）

組長1：根據(jù)圖象我們能直觀地看出，我們班同學(xué)腋下體溫的平均值并未達(dá)到37℃。體溫降低對(duì)健康有什么影響？為了弄清楚這個(gè)問題，我們小組查閱了資料，并找到一個(gè)視頻和大家分享。

（組員播放視頻《體溫降低對(duì)健康的影響》。）

組長1：通過視頻我們了解到，人體免疫力會(huì)隨著體溫的升高或降低而提高或下降。

活動(dòng)二：探究環(huán)境溫度過高對(duì)健康的影響（對(duì)應(yīng)教學(xué)目標(biāo)1、2）

師：通過第1小組的匯報(bào)，相信大家對(duì)溫度與健康之間的關(guān)系有了初步的了解。當(dāng)環(huán)境溫度在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，人作為恒溫動(dòng)物可以實(shí)現(xiàn)正常調(diào)節(jié)。如果環(huán)境溫度過高時(shí)，會(huì)對(duì)人體健康造成什么樣的影響呢？接下來請(qǐng)第2小組匯報(bào)調(diào)查情況。

組長2：當(dāng)太陽炙烤大地時(shí)，總有一群人堅(jiān)守在自己的崗位上，讓我們通過視頻走近這些可敬的人。

（組員播放視頻《高溫下的工作者》。）

組長2：當(dāng)環(huán)境溫度過高時(shí)，人體容易出現(xiàn)中暑等癥狀。我們小組運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行了模擬搶救高溫中暑患者的實(shí)踐活動(dòng)。

準(zhǔn)備材料：冰袋、溫水和扇子等能夠及時(shí)獲取的降溫工具。

組員1：在患者額頭、手臂等部位放冰袋，通過熱傳導(dǎo)直接降低患者體表溫度。

組員2：用溫水擦拭皮膚。溫水蒸發(fā)更快，更容易從患者體表帶走熱量。

組員3：用扇子給患者扇風(fēng)。加快空氣流動(dòng)速度，能夠加快蒸發(fā)，從而降低患者體表溫度。

組長2：總之，遇到高溫中暑患者應(yīng)采用各種方法加快散熱，降低患者體表溫度。

活動(dòng)三： 探究環(huán)境溫度過低對(duì)健康的影響（對(duì)應(yīng)教學(xué)目標(biāo)1、2）

師：環(huán)境溫度過高會(huì)對(duì)身體造成不良影響，那么環(huán)境溫度過低又會(huì)對(duì)身體造成哪些影響呢？接下來請(qǐng)第3小組匯報(bào)調(diào)查情況。

（組長播放《長津湖》電影片段。）

組長3：勇敢的志愿軍戰(zhàn)士至死都保持著戰(zhàn)斗隊(duì)形，就是由于人體失溫造成的。我們來看看專業(yè)醫(yī)生是怎樣利用我們所學(xué)的物理知識(shí)急救失溫患者的。

（組員播放醫(yī)學(xué)科普視頻《失溫》。）

組長3：在剛剛的視頻中，醫(yī)生講到遇到失溫患者，可對(duì)其加蓋厚實(shí)的被褥，防止熱量散失。

活動(dòng)四：比較棉花和泡沫的保溫性能（對(duì)應(yīng)教學(xué)目標(biāo)1、3、4）

師：棉花和泡沫是生活中常用的兩種保溫材料，你們覺得哪種材料的保溫性更好？

生1：我覺得棉花保溫性更好，因?yàn)楸蛔雍芏喽际敲藁ㄗ龅摹?/p>

生2：我覺得可能泡沫的保溫性更好，因?yàn)樵诰W(wǎng)上買的生鮮食品都是用泡沫箱子裝的。

師：接下來我們通過實(shí)驗(yàn)比較棉花和泡沫的保溫性能。

準(zhǔn)備器材：大小不同的燒杯、碎泡沫、棉花、熱水、溫度傳感器等。

各小組自選器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，比較棉花和泡沫的保溫性能。在討論中思考下面兩個(gè)問題：

（1）該實(shí)驗(yàn)中要控制哪些物理量相同？" （2）材料的保溫性能通過什么反映？

師：哪個(gè)小組和大家分享一下你們的實(shí)驗(yàn)方案？

組長4：我們組選擇的器材是大小不同的兩組燒杯、碎泡沫、棉花、熱水和溫度傳感器。將小燒杯放到大燒杯里面，在其周圍和底部分別放入相同厚度的碎泡沫和棉花，并在小燒杯中分別倒入相同質(zhì)量的熱水；用溫度傳感器測(cè)量水溫，并每隔一段時(shí)間記錄一次，根據(jù)溫度降低的快慢來確定材料的保溫性能。

師：非常好，課前老師已經(jīng)按照剛剛的方案制作好了不同的保溫杯（如圖1）。請(qǐng)各小組按照?qǐng)D（如圖2）所示組裝器材，每隔30秒記錄一次溫度傳感器的示數(shù)，并將數(shù)據(jù)記錄在表格內(nèi)。（表格略）

（教師拍照，通過投屏展示各組的測(cè)量結(jié)果。）

師：根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，同學(xué)們有什么發(fā)現(xiàn)？

生1：有的組測(cè)量結(jié)果是棉花保溫杯保溫性能更好，有的則是泡沫保溫杯保溫性能更好。

師：同學(xué)們覺得哪些因素會(huì)影響測(cè)量結(jié)果？

生2：棉花和泡沫的厚度不是完全相同的。

生3：水的質(zhì)量不完全相同。

師：大家說得非常好。其實(shí)除了以上因素，測(cè)量時(shí)間長短也會(huì)對(duì)結(jié)果造成影響。我們只測(cè)量了6分鐘，誤差較大。課前老師也做了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間是80min，數(shù)據(jù)如下表。為了更直觀地觀察規(guī)律，老師把數(shù)據(jù)繪制成了圖象。

（教師展示圖象和表格。）

師：通過分析圖象，同學(xué)們覺得哪種材料的保溫性更好？

生：泡沫。

師：隨著科技的發(fā)展，各種新型的保溫隔熱材料不斷被研制出來。老師也帶來了一種材料，下面我們通過實(shí)驗(yàn)看看這種材料的保溫性能怎么樣。

（教師演示實(shí)驗(yàn)。）

師：它就是氣凝膠氈。納米氣凝膠作為新型的保溫隔熱材料，被譽(yù)為改變世界的十大神奇材料之一。下面我們通過視頻了解一下這種新型材料。

……

【實(shí)踐作業(yè)】

1.調(diào)查現(xiàn)代恒溫科技住宅使用了哪些保溫隔熱材料。

2.調(diào)查恒溫科技住宅對(duì)人體健康的影響。

【教學(xué)反思】

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）強(qiáng)調(diào)“跨學(xué)科實(shí)踐”，作為一線教師，筆者積極響應(yīng)，在實(shí)際教學(xué)中融合了相關(guān)課程，致力于培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。以下是筆者對(duì)本次教學(xué)實(shí)踐的反思。

物理觀念和科學(xué)思維。本次教學(xué)中，在將物理學(xué)與日常生活相聯(lián)系的教學(xué)板塊，熱學(xué)知識(shí)與生活中的冷熱及健康問題的結(jié)合效果顯著。通過活動(dòng)一，學(xué)生不僅鞏固了體溫計(jì)的使用方法，還獲得了大量測(cè)量樣本，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理和描述。班級(jí)學(xué)生腋下體溫的平均值未達(dá)到 37℃這一統(tǒng)計(jì)結(jié)果更是引發(fā)了學(xué)生的思考，成功激起了學(xué)生的好奇心與探索欲，促使他們主動(dòng)思考體溫降低的原因、對(duì)健康的影響以及應(yīng)對(duì)措施。活動(dòng)二和活動(dòng)三的實(shí)際情境，有效鍛煉了學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。不過，在這部分教學(xué)中，筆者在引導(dǎo)學(xué)生深度思考方面還有提升空間，后續(xù)可進(jìn)一步深度探究，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

科學(xué)探究。物理作為以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，初中階段應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。學(xué)生在活動(dòng)四中，積極探討實(shí)驗(yàn)方案，思維得到了有效訓(xùn)練，并且熟練運(yùn)用了控制變量法和轉(zhuǎn)換法等探究方式。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生分工明確、相互配合，動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作能力也能得到提升。但實(shí)驗(yàn)時(shí)間較短，部分小組實(shí)驗(yàn)未完成，分析數(shù)據(jù)不夠全面，后續(xù)教學(xué)時(shí)筆者將合理安排時(shí)間。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。在關(guān)注學(xué)科育人方面，實(shí)踐作業(yè)關(guān)注生活以及科技領(lǐng)域，能夠較好地落實(shí)核心素養(yǎng)的培育，增強(qiáng)學(xué)生的民族自信，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷。但作業(yè)反饋形式可以更加多樣化，比如小組匯報(bào)展示等，進(jìn)一步提升學(xué)生的表達(dá)能力。

跨學(xué)科實(shí)踐需要學(xué)生從多個(gè)視角分析問題，綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)，跨領(lǐng)域協(xié)作，共同探索。這個(gè)探索過程能夠有效促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展，是培育未來社會(huì)所需復(fù)合型人才的重要途徑。筆者在后續(xù)教學(xué)中，將不斷改進(jìn)和完善，以期在未來的教學(xué)中能更好地助力學(xué)生成長。

（作者單位：江蘇省南京東南實(shí)驗(yàn)學(xué)校）