優(yōu)化實(shí)驗(yàn)提高效率

陳定卿

（浙江省溫嶺市新河鎮(zhèn)中學(xué)）

優(yōu)化實(shí)驗(yàn)提高效率

陳定卿

（浙江省溫嶺市新河鎮(zhèn)中學(xué)）

科學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)科學(xué)的基礎(chǔ)，科學(xué)規(guī)律的得出都是從實(shí)驗(yàn)開始的，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，提高課堂效率，提高學(xué)習(xí)效率。通過課堂體驗(yàn)，對(duì)一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，取得了良好的效果，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)科學(xué)規(guī)律和現(xiàn)象的理解。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；課堂效率

在學(xué)習(xí)物質(zhì)的比熱容，有兩個(gè)重要的量：熱量（熱傳遞）和比熱容，特別是比熱容是一個(gè)比較抽象的概念，而且比熱容又與物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)溫度的變化量、物體的吸收或放出的熱量有關(guān)。所以教材安排了兩個(gè)活動(dòng)，分別是物體的吸熱和放熱（熱傳遞）、加熱質(zhì)量相同的水和沙石（物質(zhì)的比熱容）的實(shí)驗(yàn)。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)存在一些缺陷，特別是比熱容的實(shí)驗(yàn)中，材料的選擇和實(shí)驗(yàn)裝置存在很大的缺點(diǎn)，經(jīng)過本人實(shí)踐，對(duì)上面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一些改進(jìn)，取得良好的效果，提高了課堂效率。

一、熱傳遞實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

教科書中的實(shí)驗(yàn)（如圖1），用熱水和冷水之間的熱傳遞的一些缺點(diǎn)是：實(shí)驗(yàn)所需的器材相對(duì)比較多，而且需要溫度較高的熱水，熱水需要保溫，上課時(shí)把熱水分發(fā)給學(xué)生就需要較長的時(shí)間，造成實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長，而且有一定的安全問題。同時(shí)由于沒有親身的體驗(yàn)，沒有感受到能量的傳遞，學(xué)生往往會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論：熱傳遞傳遞的是溫度。

圖1　

圖2

科學(xué)規(guī)律的得出一般經(jīng)過實(shí)驗(yàn)—現(xiàn)象—分析—規(guī)律的過程，如果在過程中如果增加親身體驗(yàn)的過程，即實(shí)驗(yàn)—親身體驗(yàn)—現(xiàn)象—分析—規(guī)律的過程，親身體驗(yàn)自己就是實(shí)驗(yàn)的一部分，人的感覺器官就是測(cè)量工具，由于直接的親身體驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更為直觀，這樣不僅激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，而且使規(guī)律得出會(huì)直接、容易。

在上課時(shí)，我把實(shí)驗(yàn)改為手和鐵板之間熱傳遞，請(qǐng)全班學(xué)生把手放在書桌的鐵板上，讓學(xué)生親身感受到熱傳遞，這時(shí)手就是測(cè)量工具，手就會(huì)有冰的感覺，手把能量給了鐵板，手的溫度下降了等感覺（如圖2）。

分析手為什么有冰的感覺的原因，因?yàn)槭值臏囟雀哂阼F板的溫度，就會(huì)得出熱傳遞的條件是由于溫度不同的結(jié)論。分析手能量減少的感覺，會(huì)進(jìn)一步得出熱傳遞傳遞的是能量，我們把這種能量叫熱量，熱傳遞方向是從溫度高傳向溫度低的結(jié)論。分析手為什么有溫度下降的感覺，會(huì)得出放熱的物體溫度下降，吸熱的物體溫度上升。

與教材的實(shí)驗(yàn)比較，改正后實(shí)驗(yàn)不需要實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備。完成教材上實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)間較長，而改正后實(shí)驗(yàn)所用時(shí)間較短，節(jié)約了時(shí)間，改正后實(shí)驗(yàn)方便、經(jīng)濟(jì)、安全。更重要的是有親身體驗(yàn)，有良好的情境，上面實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出變得非常簡(jiǎn)單、直接、容易，從而大大提高了課堂效率，還能使科學(xué)教學(xué)生活化，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

通過親身體驗(yàn)使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯化，使看不見變得簡(jiǎn)單、容易、形象、直觀例子很多，如聲波，教材用水波類比的方法得出聲波的存在。我們知道這兩種波都是機(jī)械波，原理相同。由于水波看得見，而聲波看不見，初中生很難把這兩種波聯(lián)系在一起。上課時(shí)我用土電話，就能使學(xué)生親身體驗(yàn)到聲波的存在，聲音由聲波傳播。如甲圖，甲同學(xué)發(fā)出聲音，乙同學(xué)會(huì)聽到聲音。分析這個(gè)現(xiàn)象，得出聲音由棉線傳播的結(jié)論。

甲圖

接著請(qǐng)丙同學(xué)用手握住棉線中間，丙同學(xué)會(huì)感覺到棉線在振動(dòng)，也就是媒介物在振動(dòng)。分析棉線為什么有振動(dòng)現(xiàn)象，會(huì)得出聲波和水波一樣，聲源振動(dòng)帶動(dòng)媒介振動(dòng)，振動(dòng)沿著媒介傳播，這就是聲波。

乙圖

利用親身體驗(yàn)把一些抽象、難以理解的現(xiàn)象演變?yōu)橹苯?、直觀的感覺，這樣的例子還有很多，如力的存在、壓強(qiáng)、物質(zhì)的氣味等。

二、比熱容的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1.教材上比熱容實(shí)驗(yàn)的缺陷

（1）選擇材料存在缺陷

教材用河灘上的沙石和水溫的不同情境引入很好，但在比熱容的實(shí)驗(yàn)的材料用沙石和水存在嚴(yán)重缺陷。沙石靠傳導(dǎo)的方式傳遞熱，而且沙石是熱的不良導(dǎo)體，傳熱能力差，造成沙石的溫度不均勻。水主要靠對(duì)流傳熱，傳熱能力強(qiáng)。所以水要比沙吸熱快，這也造成相同的時(shí)間水和沙石吸收熱量不同。沙石如果潮濕，加熱時(shí)水會(huì)蒸發(fā)吸熱，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)要準(zhǔn)備非常干燥的沙這也比較麻煩。

（2）難以保證水和沙相同的時(shí)間吸收相同的熱量

實(shí)驗(yàn)時(shí)控制酒精燈火焰相同，控制酒精燈火焰距燒杯底部的距離相同，這些操作難以做到，而且用上述的方法使水和沙石吸收熱量相同，誤差較大，可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（3）沙的溫度難以測(cè)量準(zhǔn)確

沙子的各部分溫度不同，底部溫度高于中間的溫度。實(shí)驗(yàn)時(shí)，沙子底部的溫度確實(shí)高于水的溫度，這不僅違背實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)使用規(guī)則，也不代表沙的溫度。所以測(cè)量時(shí)溫度計(jì)的玻璃泡應(yīng)放在沙的中間，而沙子中間的溫度低于水的溫度！這與我們想要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果恰好相反。

（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)間比較長

實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使燒杯受熱均勻，隔著石棉網(wǎng)加熱導(dǎo)致吸熱減慢。所用的水和沙子質(zhì)量比較大，升高較高的溫度需吸收較多的熱量。為了使沙子的溫度均勻，要不斷進(jìn)行攪拌。一般完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要15分鐘。

2.比熱容實(shí)驗(yàn)改進(jìn)措施

（1）實(shí)驗(yàn)材料選擇煤油和水，煤油和水都是液態(tài)，它們流動(dòng)性差不多，熱傳遞能力基本一樣。我曾選用食用油，由于食用油的流動(dòng)性差，實(shí)驗(yàn)效果不好。水的比熱容是4.2×103J/（kg℃），而煤油的比熱容是2.1×103J/（kg℃），煤油的比熱容只有水的比熱容一半，實(shí)驗(yàn)時(shí)吸收相同的熱量煤油溫度升高大很多，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。

（2）減少煤油和水的質(zhì)量，原來實(shí)驗(yàn)需要200g，改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)用20g水和煤油加到相同的試管中，用減少質(zhì)量的方法減少吸收熱量以縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

（3）水浴加熱

（如圖3）在加蓋大燒杯（這個(gè)裝置就是實(shí)驗(yàn)室中研究熔點(diǎn)的裝置）中加適量的70℃至80℃熱水，把兩支裝有相同質(zhì)量煤油和水的試管同時(shí)固定在燒杯里，試管浸入水中的深度要相同。利用同一熱源水浴加熱能保證兩支試管相同的時(shí)間吸收相同的熱量，而且不用酒精燈加熱，不用攪拌，可操作性強(qiáng)。

圖3

改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)材料的改變，選擇了同一熱源，能確保水和煤油在相同的時(shí)間內(nèi)吸收相同的熱量，實(shí)驗(yàn)操作方便，相對(duì)簡(jiǎn)單。實(shí)驗(yàn)時(shí)間大大縮短，只需5分鐘左右，大大提高了課堂效率。

實(shí)驗(yàn)后，請(qǐng)學(xué)生比較改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)和教材中實(shí)驗(yàn)的差別，找出優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，為什么要這么改，這樣不僅提高了科學(xué)素養(yǎng)，而且培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是創(chuàng)造性工作，新課程需要?jiǎng)?chuàng)新型教師。我們要不斷地學(xué)習(xí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，提高實(shí)驗(yàn)操作能力，提高實(shí)驗(yàn)改進(jìn)能力。提高課堂效率，提高學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。在生活中尋找實(shí)驗(yàn)資源以實(shí)現(xiàn)科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才，做個(gè)有心人。

［1］李煥珍.中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法的教育的探索［J］.中學(xué)教學(xué)參考，2001.

［2］耀能.談中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的思維目標(biāo)［J］.教學(xué)與管理，2001.

·編輯魯翠紅