《火山》教学实录与评析

《火山》是五年级“地球剧烈变化”单元的第4课，旨在让学生理解火山喷发是地球内部能量集中释放的自然现象，并能解释其成因。该课的重点聚焦于火山喷发的成因推测、模拟实验的设计与观察，以及基于实验证据对火山喷发成因的解释，引导学生深入研究地球内力作用导致的地表变化，让他们在经历“认识原型—建构模型—回归原型”的过程中，总结出规律性经验和方法，学习模型建构思维的一般范式，培养他们根据观察现象进行合理推测的科学态度。

一、认识原型，提炼要素

1.认识原型

师：同学们，新闻报道中有些国家曾发生过火山喷发的自然现象，我们通过这段视频来感受一下。（播放火山喷发视频）视频看完了，谁想分享一下你此刻的感受？

生：我感受到火山喷发的威力巨大，场面令人震撼。

生：火山喷发的时候火光四溅，还冒着浓烟，我感觉有些害怕。

师：你们的感受很真实。火山喷发是地球上非常危险的自然灾害之一，那么，关于火山喷发，大家有哪些想要了解的内容或者好奇的问题吗？

生：火山为什么会喷发呢？

师：想要更深入地了解火山喷发，我们可以从它的现象入手，捕捉关键信息。

2.提炼要素

师：现在请大家回想刚才观看的视频，然后在小组内讨论两个问题：①你在火山喷发的过程中观察到了哪些现象，说明了什么？②结合生活经验和已有知识，你能推测火山喷发的成因吗？

生：我们观察到有红黄色的岩浆喷出来。

师：岩浆是火山喷发的关键物质。关于岩浆，你们还了解什么信息？

生：我知道岩浆的温度极高，非常炽热。

师：很好，岩浆来自地幔层，我们前几课学过地球内部的温度是怎样的？

生：地球内部温度很高，地幔层的平均温度在1000～2000℃。我们观察到岩浆红黄色的状态，也很好地验证了这一点。

生：我们还看到岩浆是喷出来的，因此推测火山喷发可能与压力有关。

师：你们在生活中见过类似某些物质因受到压力而喷涌出来的现象吗？

生：我见过可乐瓶摇晃之后，里面的压力增大，一开瓶盖可乐就喷涌出来的现象。

师：这是因为内部压力增大导致物质喷涌出来了，地球内部的岩浆也会受到巨大压力。大家见过高压锅吗？（出示高压锅喷气的动态图片）高压锅内的气体是从哪释放出来的？

生：从锅盖上的小孔喷出的。

师：根据高压锅喷气的启示，你们认为火山喷发还需要什么条件？

生：我看到岩浆都是从火山口喷出的，我想火山口下面肯定还有一个通道通向地球内部的地幔层，所以我认为火山喷发还需要有通道和出口。

师：你用类比的方法分析得很到位！火山喷发时，岩浆确实是从火山口或缝隙喷涌而出。因此，我们推测火山喷发需要有一个通道。

评析：通过组内讨论，学生对火山喷发现象有了更深入的分析，并且在问题的引导下，他们的生活经验被唤醒，思维被有效激发，通过对各个现象进行分析，提炼出火山喷发的要素。教师通过巧妙提问、适时补充生活实例，引导学生观察、类比，推理火山喷发的条件，有效培养了他们的科学思维能力，特别是类比推理和逻辑思维能力。

3.作出假设

师：通过分析火山喷发现象，大家已经抓住了一些关键要素。我们一起来回顾一下吧，火山喷发的物质基础是什么？

生：岩浆。

师：岩浆处在地球内部什么样的环境下？

生：高温高压。

师：最后，岩浆从地球内部喷发出来还需要什么？

生：有喷发的通道。

师：现在大家能不能把这些要素综合起来考虑，对火山喷发的成因作出完整的假设？

生：火山喷发是因为岩浆在地球内部高温高压的作用下，沿着通道喷涌而出。

评析：火山喷发这一现象远离学生的生活经验，他们对火山喷发成因的猜测是有一定难度的。教师引导学生经历分析、综合的思维过程，先对各种现象进行分析，然后推测出火山喷发原因的各个要素，最后将各个要素综合起来，从而降低了学生作出假设的难度。

二、设计方案，建构模型

师：虽然无法亲身进入火山内部观察，但我们可以通过模拟实验来验证假设。设计火山喷发的模拟实验时，大家可采用头脑风暴的方法在小组内讨论怎样模拟火山喷发的要素。可以从这三个方面来考虑：用什么材料模拟岩浆？用什么装置或仪器制造高温高压环境？用什么材料或装置模拟通道？然后，把你脑海里实验模型的样子以图文结合的形式呈现在实验记录单上（如图1）。

生：我们组决定用红色的食用色素和洗洁精混合来模拟岩浆，因为这样既能看到明显的颜色效果，又能模拟岩浆的流动性。为了制造高温高压的环境，我们计划使用酒精灯加热一个密封的玻璃瓶。至于火山喷发的通道，我们将在瓶盖上钻一个小孔，并插入一根细长的塑料管，让岩浆能够从这个通道喷出来。

师：大家听完他们组的实验方案后，有什么建议吗？

生：我觉得他们的方案还是比较可行的，但我有一点小疑问，就是有些塑料在遇到特别热的水时会变形，你们使用塑料管模拟通道，会不会被加热后的岩浆烫变形？

生：我们可以换成耐高温的玻璃管。

（其他组继续交流，略。）

师：通过刚才的展示和评价，大家都受到了一些启发，现在老师给大家1分钟的时间对自己组设计的实验方案进行完善和修正。老师也设计了一套方案，经过不断检验、修正，目前做成这样的实验模型：模拟高温高压条件，我用酒精灯加热烧瓶；模拟岩浆的物质，我选择了面糊和番茄酱的混合物；模拟缝隙和通道，我在烧瓶的胶塞上插了一根耐高温的玻璃管。

评析：设计实验环节是该课的亮点之一，教师引导学生自主设计实验模型，从材料选择到装置设计，充分激发他们的创造力和想象力。在这个过程中，教师注重对学生进行思维方法的指导和训练，通过发散、组合、想象、呈现，将他们设计实验的思维过程显性化，为他们设计实验搭建支架，培养他们的科学思维。

三、获取证据，回归原型

1.实验观察，搜集证据

师：下面就用经过检验的这套实验模型模拟火山的喷发，我们先来学习操作方法：①把教师准备的火山模型平稳地放置在三脚架上；②点燃酒精灯，并放置在火山模型的下方；③调整好保护罩，观察火山模型内部加热前后的变化；④当看到红色液体喷涌出来后，将酒精灯移出并盖灭两次。

（学生动手实验，如图2。）

师：大家觉得在这个实验中有什么需要注意的地方吗？

生：使用酒精灯的时候要轻拿轻放，注意安全。

生：保护罩要调整到既能遮挡住喷出的岩浆，又能让我们清楚地看到火山内部的情况。

师：你们考虑得很周到，请同学们在实验过程中认真观察模型内部岩浆的变化情况，以及火山喷发的过程。

2.分析证据，得出结论

师：下面请小组派代表来汇报一下你们实验中观察到的现象。

生：我们小组观察到，加热一段时间后，红色的液体开始翻滚，烧瓶口上方还冒出了白色的热气。再继续加热，红色液体就从烧瓶口喷出来了，就像火山喷发一样。

生：我们小组注意到，在加热的过程中，红色液体刚开始翻滚的时候没有喷发，后来随着翻滚在不断上升，当接触到玻璃管下端后，过了一会就开始往外喷。

师：你们组观察得很仔细，还关注到了红色液体上升的过程。那么，接下来我们一起分析实验现象，烧瓶内红色的液体在酒精灯加热下温度会有什么变化？

生：温度会升高。

师：随着温度的升高，红色液体逐渐开始翻滚，瓶内的液位也在不断升高，直至液体堵住了玻璃管口的下端。此时烧瓶内部就会形成一个什么样的环境？

生：相对密闭的环境，这样压力会逐渐增大。

师：分析得特别好。然而我们的玻璃管口并没有密封，所以，当瓶内压力增大之后，红色液体会怎样？

生：在压力的作用下，红色液体就会沿着玻璃管上升，最终喷出来。

师：现在你们能总结模拟实验中的火山是怎么喷发的吗？

生：在模拟实验中，红色的液体被加热后产生了大量的气泡和热气，并且不断翻滚、上升，直到堵住玻璃管下端后，瓶子内部形成了高温高压的环境，在这样的环境下，红色液体通过玻璃管喷了出来。

评析：这一环节教师关注学生思维的发展，不仅让他们汇报现象，还让他们对现象进行分析，理清现象背后的原理，最后把所有分析的内容综合起来，总结出火山喷发的原因。这使学生经历了“分析—综合”的思维过程，既锻炼了他们的思维能力，也为他们推测自然界中火山喷发的原因奠定了基础。

3.类比推理，回归原型

师：现在，想想我们实验材料模拟的分别是大自然中什么条件，参照老师的课件我们逐条来对应分析。

（课件展示：模型—原型的对比图。）

师：模拟实验中的红色液体模拟的是大自然中的什么？

生：岩浆。

师：用酒精灯加热烧瓶，模拟的是地球内部什么样的环境条件？

生：高温和高压。

师：最后实验中的玻璃管代替的是岩浆喷出过程中的什么条件？

生：岩浆的通道。

师：试着用我们实验得出的结论推想一下自然界中火山喷发的成因吧。

生：在大自然中，地球内部的岩浆就像我们实验中的红色液体，它在高温的作用下不断积聚能量，当能量积累到一定程度时，岩浆就会受到巨大的压力，一旦找到裂缝或者火山口这样的出口，岩浆就会像我们的实验中那样喷发出来，形成火山喷发。

生：地球内部的岩浆在高温高压的作用下，遇到缝隙就会上升，形成火山喷发。

师：你们借助模拟实验的结果，解释了自然界中火山喷发的成因。这节课我们学习用证据支持自己的假设，科学家在研究问题的过程中也是这样做的。最后，我想请同学们思考一个问题：火山喷发给我们人类带来了什么？关于这个问题你们可以辩证地思考。课下，请大家收集资料，我们下节课来一场小辩论，看看哪一组能够更全面地阐述火山喷发的利与弊。

评析：该环节巧妙运用“模型回归原型”的策略，首先将模型中的要素与原型进行对应，再让学生利用实验中得出的结论，推想自然界中火山喷发的原因，引导他们从具体到抽象，逐步理解火山喷发的科学原理，培养了他们的类比推理能力。至此，学生体验了模型建构的一般过程，发展了模型建构思维。

（作者单位：河北省石家庄市金马小学教育集团）