随着课程改革的持续推进，核心素养在中学物理教学中的落实要求也不断提高。落实核心素养就要让学生经历科学探究过程，培养科学思维，形成物理观念，涵养科学态度与责任
［1］。笔者以“蒸发实验”教学为例，利用创新实验教具，以“基于情境—问题导向—学科实践”为教学路径，将证据意识贯穿整个教学过程，围绕核心素养各要素展开教学设计
［2］。
1 教学分析
1.1 教材分析
“蒸发”是苏科版物理八年级上册第四章第二节“汽化和液化”中的部分内容。这一节属于课标一级主题“物质”下的二级主题“物质的形态和变化”板块。通过前面一节的学习，学生已经掌握了温度的概念，学会了正确使用温度计，知道了自然界的物质通常存在的3种状态，这些都为本节课的学习作了充分的准备。蒸发是汽化的一种方式，本节课以“蒸发与哪些因素有关”为主线，让学生经历完整的科学探究过程，学会科学猜想，设计实验方案，感悟科学方法。在通过实验习得蒸发的有关知识后，注重引导学生运用所学知识去解释生产生活中的蒸发现象
［3］。蒸发是热现象的重要组成部分，与生产生活联系密切，在知识体系中具有承前启后的作用。
1.2 学情分析
本次实验课的授课对象是初中八年级的学生，这个年龄段的学生通常活泼好动、好奇心强，对物理有着浓厚的兴趣和强烈的探索欲望。但他们缺乏物理基础，对于一些抽象的物理概念理解起来较为困难，还不会用科学方法探究物理规律。
1.3 实验教学目标
（1） 通过实验明确蒸发发生在液体表面。
（2） 通过实验证明蒸发吸热。
（3） 通过实验明确影响液体蒸发快慢的因素。
（4） 能运用蒸发知识解决生活中的有关问题。
1.4 实验教学内容
1.5 实验创新要点
蒸发是缓慢的汽化现象，通常难以直接观察到其发生过程。在传统教学中，教师一般通过观察容器中液体的减少量来倒推蒸发，或者通过提问湿衣服中的水去哪里了，让学生间接感受蒸发现象。这样的教学方式缺少直接的实验支撑，证据链条不够完整。基于此，笔者在教学中引入纹影技术，直观观察蒸发发生的过程，从而补全蒸发前、蒸发时、蒸发后全过程的证据链条，使教学更加令人信服。创新点主要如下。
（1） 以往对蒸发的教学通常是从结果倒推出理论，通过本次实验改进，学生能够直观地观察到蒸发现象，包括蒸发发生的部位、过程和剧烈程度，填补了实验过程展示的空白，使得蒸发相关结论的得出水到渠成。
（2） 由于可以即时观察蒸发情况，无须等待蒸发完全结束再总结结论，节省了课堂时间。
（3） 该简易纹影设备携带方便，现象清晰且可视性强，能够很好地满足课堂授课需求。
2 教学过程
2.1 导入部分
教师用酒精在黑板上写一个“液”字，让学生观察这个字的“消失”，接着提问如何判断湿衣服是否晒干？
设计意图：通过一“看”一“摸”，让学生意识到生活中液体慢慢消失的现象很常见，但液体究竟去了哪里？激发学生的探究欲望，自然引出本节课的实验教学。
2.2 创设核心情境，提出核心问题
教师设疑：讲台上的这杯水有没有正在消失，你能否看见？顺理成章引出纹影实验装置。该装置主要由凹面镜、点光源、摄像头构成，利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度的原理进行测量，能够实时记录流场中气体的微弱变化。液体蒸发时，分子从液体表面逸出，由液态变为气态，这会使液体表面周围流场产生微弱变化，通过纹影法能够观察到这种微弱变化，从而“看”到液体蒸发时由液态变为气态的过程。教师利用该实验装置完成演示实验，让学生观察并对比盖上盖子和拿走盖子后的蒸发现象（
图2）。
设计意图：通过演示实验，学生可直接观察到液态水变成气态水蒸气的过程，从而顺利得出汽化的概念，即物质由液态变为气态叫作汽化。
2.3 由生活到物理，促进知识的理解
（1） 观察并归纳蒸发的特点。
【任务1】了解蒸发的部位。
让学生观察一个干瘪的苹果，并思考为什么表皮皱巴巴的？然后让学生把苹果切开，为什么皱巴巴的苹果切开后，里面水分又很充足？
设计意图：由特殊到一般，通过苹果这一个例，学生理解因为苹果表皮水分蒸发，内部没有蒸发，所以才会出现苹果表皮皱巴巴，而内部水分却很充足的现象，进而推导出一般情况，并设计实验验证，让学生自行总结出蒸发的发生部位，即蒸发发生在液体表面。
【任务2】知道蒸发具有吸热致冷的作用。
在学生手背上涂抹酒精，让学生说出自己的感受。学生思考为什么手背涂抹酒精后会有凉凉的感觉？引导学生猜想出蒸发有吸热致冷的特点，学生讨论并设计实验验证，这样自然而然就得出蒸发吸热致冷这一特点。
设计意图：让学生亲自体验并设计实验验证，这样的探究过程不仅让学生印象深刻，还能自然地得出蒸发具有吸热致冷作用这一特点。同时，这一探究过程也体现了物理来源于生活，并服务于社会的特点。
（2） 探究影响液体蒸发快慢的因素。
从生活中常见的现象入手，晾衣服是蒸发的过程，探讨如何使衣服干得更快。学生讨论后得出结论：将衣服晒在太阳下、用衣架撑开、挂在通风处，衣服会干得更快。进而推广到一般情况：影响蒸发快慢的因素有哪些？学生猜想影响蒸发快慢的因素有液体的温度、液体的表面积、液体表面上方空气流速。引导学生利用提供的实验器材（凹面镜、手机、自制支架、玻璃片、烧杯、温度计、三脚架、胶头滴管、水、酒精等）分组设计实验。
【实验1】第一小组通过纹影成像观察不同温度对蒸发快慢的影响。在其他条件相同的情况下，将不同温度的酒精放在凹面镜前，左边是25 ℃的酒精，右边是60 ℃的酒精，观察结果表明，60 ℃的酒精蒸发更快，如
图3所示。得出结论：液体的温度越高，蒸发越快。
【实验2】第二小组通过纹影成像观察不同表面积对蒸发快慢的影响。在其他条件相同的情况下，将相同体积的酒精分别倒在两块玻璃片上，其中左边的玻璃片表面积较小，同时放置在凹面镜前，可以看到表面积较大的玻璃片上酒精蒸发速度更快，如
图4所示。得出结论：液体的表面积越大，蒸发越快。
【实验3】第三小组通过纹影成像观察不同空气流速对蒸发快慢的影响。在其他条件相同的情况下，将相同体积的酒精分别倒在两块玻璃片上，保持其表面积相同，中间用玻璃板隔开，给右边扇风增大空气流速，可以看到空气流速大的酒精蒸发速度更快，如
图5所示。得出结论：液体上方空气流速越快，蒸发越快。
【总结归纳1】学生总结影响蒸发快慢的因素：与液体温度有关，温度越高，蒸发越快；与液体表面积有关，表面积越大，蒸发越快；与液体表面空气流速有关，流速越快，蒸发越快。
再引导学生思考：是否还有其他因素会影响液体的蒸发快慢？学生再猜想可能与液体的种类有关。实验再验证：通过纹影成像，观察不同液体种类对蒸发快慢的影响。得出结论：汽油蒸发得最快，酒精次之，水蒸发得最慢，从而得到液体的种类也会影响液体蒸发快慢的结论。
【总结归纳2】学生再一次总结完善影响蒸发快慢的因素：影响蒸发快慢的因素除了有温度、表面积、空气流速外，液体的种类也影响蒸发快慢。
设计意图：学生利用控制变量法探究影响蒸发快慢的因素，经历了提出问题、作出猜想、设计实验、进行实验、得出结论等一套完整的科学探究过程，学生在自主探究的过程中，感悟科学方法在探究物理问题中的作用。
（3） 生活应用。
学生已经掌握了加快蒸发的方式，除课堂上已经列举的常见的晾衣服情境外，学生在此基础上很容易迁移到生活中的其他现象，比如：晒谷子。
设计意图：鼓励学生多观察生活，用物理知识解释身边的物理现象，不仅能够将知识从课堂迁移到生活，又能从生活升华到物理理论，提高学生的物理核心素养。
3 结语
本节课通过实验以直接证据说明蒸发的发生部位、蒸发吸热的特性以及蒸发快慢的影响因素，帮助学生学会用蒸发知识解释生活现象。该教学过程符合基于情境、问题导向、学科实践的教学特征，学生经历完整的科学探究过程：提出问题，蒸发与哪些因素有关；作出猜想，蒸发可能与温度、表面积、表面上方空气流速有关；设计实验，控制变量的思想；进行实验，利用纹影装置进行分组实验；得出结论，蒸发与温度、表面积、表面上方空气流速有关；讨论补充，可能与液体种类有关；再实验，得出完整的结论，培养了学生基于实验证据和逻辑推理的科学思维，形成了液体蒸发概念的正确认识。
整套实验仪器简洁，操作简单，适应日常课堂条件；由于实验结果能瞬时看到，避免了传统实验耗时长、对比不明显的弊端，有效地提高了课堂效率。该实验能够帮助学生看到无色气体，成像清晰且客观性强，化无形为有形，使学生耳目一新，激发了学生的学习兴趣。
江苏省教育科学规划课题“双减背景下基于大单元教学的初中物理作业设计研究”(XC-c/2021/59)
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