兩個(gè)常見小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究及改進(jìn)

摘 要：本文對(duì)小學(xué)科學(xué)課程中涉及的兩個(gè)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究和改進(jìn)。研究表明，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中若一味地照本宣科，不對(duì)其步驟和方法加以思考和改進(jìn)，可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，甚至失敗。本文對(duì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題給出了改進(jìn)意見，對(duì)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；實(shí)驗(yàn)探究；方案改進(jìn)

小學(xué)科學(xué)是一門科學(xué)啟蒙課程，主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，而這種素養(yǎng)主要是通過科學(xué)探究活動(dòng)獲得的。在這種探究活動(dòng)中，實(shí)驗(yàn)是一個(gè)重要的組成部分。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中起著重要作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果往往決定著課堂的成敗，然而教材中的一些實(shí)驗(yàn)，看似簡(jiǎn)單易行，真正做起來卻發(fā)現(xiàn)存在一定的困難。有些實(shí)驗(yàn)若完全按照課本上的步驟和方法去做，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，無法得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，從而造成學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的積極性低下，不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。如果我們?cè)谶@些實(shí)驗(yàn)的方法或步驟上稍作改進(jìn)，就能達(dá)到化難為易且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的效果。這將有利于學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的接收和認(rèn)同，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。本文針對(duì)教科版小學(xué)科學(xué)課程中的幾個(gè)課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究和思考，發(fā)現(xiàn)了其中的一些問題，并提出了改進(jìn)意見，對(duì)課堂實(shí)踐有一定的指導(dǎo)意義。

一、 “鋼條熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)”的探究及改進(jìn)

“觀察鋼條的熱脹冷縮”是教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)第二單元第5課“金屬熱脹冷縮嗎”中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，是通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到鋼具有熱脹冷縮的性質(zhì)，進(jìn)而驗(yàn)證其他金屬是否也具有這種性質(zhì)而展開的實(shí)驗(yàn)。教材上的實(shí)驗(yàn)方法是這樣的：用一段長(zhǎng)30厘米左右的鋼條做一個(gè)橋的模型，然后給“橋”（鋼條）加熱，觀察會(huì)發(fā)生什么情況，鋼條會(huì)伸長(zhǎng)嗎？（如下圖所示）

這樣一個(gè)看似簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)在課堂上真的能順利完成，達(dá)到預(yù)期的效果嗎？

從理論上分析，教材上的意圖是借助一根大頭針，把鋼條由于受熱后發(fā)生的細(xì)微變化通過這根大頭針進(jìn)行“放大”，進(jìn)而讓學(xué)生觀察到加熱的鋼條的“膨脹”。這樣的設(shè)計(jì)意圖很好，能讓學(xué)生對(duì)熱脹冷縮的現(xiàn)象有更深刻的認(rèn)識(shí)。

然而在課堂上實(shí)際操作起來時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，即使給鋼條加熱很長(zhǎng)的時(shí)間，也幾乎觀察不到大頭針的傾斜變化，達(dá)不到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。原因在于，此實(shí)驗(yàn)想當(dāng)然地認(rèn)為鋼條受熱后膨脹幅度較大，可以推倒或推斜大頭針?？墒聦?shí)上并非如此，由于鋼條的受熱部位與大頭針相距甚遠(yuǎn)，鋼的熱傳導(dǎo)系數(shù)較低，且鋼條受熱后的膨脹是雙向的，推倒或推斜大頭針的現(xiàn)象很難發(fā)生，實(shí)驗(yàn)效果不盡如人意。

另外，該實(shí)驗(yàn)僅考慮到了鋼條的“熱脹”，那“冷縮”呢？如何通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)來看到鋼條的“冷縮”？顯然，這也是該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一個(gè)不足之處。

針對(duì)這一情況，為了讓學(xué)生觀察到鋼條熱脹冷縮的明顯變化，我通過多次嘗試和研究，對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)。

制作材料：

長(zhǎng)30厘米、寬20厘米的木板一塊（中間挖一個(gè)長(zhǎng)10厘米、寬8厘米的長(zhǎng)方形孔），酒精燈，三腳架，兩根長(zhǎng)10厘米的鋼條，導(dǎo)線若干，小燈泡，燈座，電池。

制作方法：

在木板上固定好電池盒和燈座，把它擱放到三腳架上，然后在木板孔處頭對(duì)頭放上兩根鋼條，中間留好縫隙（經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)0.5 mm左右為宜），把酒精燈放在三腳架下（對(duì)著兩根鋼條中間的縫隙），將鋼條也固定在木板上，最后將這些元件都用導(dǎo)線串聯(lián)在一個(gè)電路里（如下圖所示）。

使用方法：點(diǎn)燃酒精燈，加熱鋼條，一段時(shí)間后小燈泡亮起來了；熄滅酒精燈，小燈泡很快就不亮了。說明鋼有熱脹冷縮的性質(zhì)。

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方法通過小燈泡的亮、滅來顯示鋼條熱脹冷縮的變化，操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯、通俗易懂，更有效地放大了鋼熱脹冷縮的現(xiàn)象，讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)觀察到了金屬鋼熱脹冷縮的變化規(guī)律。

在此基礎(chǔ)上，我們也可以把鋼條換成鋁、銅等金屬，來研究它們是否也具有這樣的性質(zhì)，從而幫助學(xué)生明白大多數(shù)金屬都有熱脹冷縮的性質(zhì)。

二、 “磁鐵什么地方磁力大”的探究及改進(jìn)

“磁鐵什么地方磁力大”是教科版小學(xué)科學(xué)三年級(jí)下冊(cè)第四單元第3課“磁鐵的兩極”中的一個(gè)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)讓學(xué)生明白磁鐵不同位置磁性強(qiáng)弱不同。教材上是選擇條形磁鐵來研究這個(gè)問題的，首先將條形磁體懸掛起來，在條形磁鐵上有針對(duì)性地選擇幾個(gè)研究點(diǎn)，然后分別在幾個(gè)研究點(diǎn)下方掛上回形針。通過觀察、比較每個(gè)研究點(diǎn)下面所掛回形針數(shù)量的多少，來得出“磁鐵兩端磁力強(qiáng)，中間磁力弱”的結(jié)論。（如下圖所示）

該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)意圖明顯，僅憑知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)去分析，似乎又是一個(gè)簡(jiǎn)單、易操作的實(shí)驗(yàn)。若老師不假思索地完全按照教材上的方法讓學(xué)生在課堂上做此實(shí)驗(yàn)，會(huì)遇到一些困難，造成實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、效果差、學(xué)生迷茫的結(jié)果。

（一） B、D兩點(diǎn)上的回形針容易發(fā)生移動(dòng)，難以控制

在學(xué)生分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，A、C、E三點(diǎn)的操作比較容易。當(dāng)回形針靠近A、E兩點(diǎn)時(shí)，會(huì)很好地被吸在指定位置，而當(dāng)回形針靠近C點(diǎn)時(shí)，則無法被吸住。因?yàn)檫@三點(diǎn)是磁鐵上三個(gè)極端的點(diǎn)，A、E兩點(diǎn)磁力最強(qiáng)，C點(diǎn)磁力最弱。而B、D兩點(diǎn)的操作難度比較大，當(dāng)回形針靠近B、D點(diǎn)時(shí)，能被吸住，但只要一松手，回形針就會(huì)向A、E點(diǎn)移動(dòng)，被吸在靠近A、E點(diǎn)的位置上，因?yàn)锳、E兩點(diǎn)磁力最強(qiáng)，吸在B、D點(diǎn)處的回形針會(huì)受A、E點(diǎn)磁力的影響，向A、E點(diǎn)移動(dòng)，造成A、B、D、E點(diǎn)處吸住回形針的數(shù)量差不多，無法得出正確的結(jié)論，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗。

（二） 懸掛著的條形磁鐵容易搖晃，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由于條形磁鐵是用兩條細(xì)線懸掛起來的，因此在當(dāng)回形針被吸上磁鐵時(shí)，會(huì)引起磁鐵的搖晃，或是學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中無意地碰撞該裝置或桌子，也會(huì)造成磁鐵的晃動(dòng)。然而磁鐵一晃動(dòng)，被吸著的回形針很容易整串掉落下來，從而影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

為了解決以上問題，通過多次實(shí)踐，反復(fù)思考，對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)：

1. 改進(jìn)條形磁鐵

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，B、D處回形針的移動(dòng)除了受A、E點(diǎn)處磁力的影響外，還跟回形針和條形磁鐵間接觸面過于光滑有關(guān)。于是嘗試著增大接觸面的粗糙程度，在條形磁鐵相應(yīng)的五個(gè)點(diǎn)上貼上雙面膠，且為了避免雙面膠的粘度對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響，對(duì)其進(jìn)行了一定的處理，降低了雙面膠掛回形針一面的粘度。這樣改進(jìn)之后，回形針就能比較好地被吸在B、D點(diǎn)處了。

2. 固定條形磁鐵

既然懸掛著的條形磁鐵容易受到干擾發(fā)生搖晃，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，那么想辦法讓它不容易發(fā)生晃動(dòng)就行了。于是直接用透明膠帶把它固定到了鐵架臺(tái)上（如圖所示），這樣就既穩(wěn)固，又方便操作，實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性也得到了提高。

三、 總結(jié)

以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)中的常規(guī)實(shí)驗(yàn)，看似簡(jiǎn)單易行，但若一味地照本宣科，沒有經(jīng)過多次實(shí)踐、思考并改進(jìn)，很多實(shí)驗(yàn)是很難操作成功、達(dá)到預(yù)期效果的。一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)才能讓學(xué)生記憶深刻，調(diào)動(dòng)他們主動(dòng)探究的積極性，激起學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。而想要做好這些實(shí)驗(yàn)，教師需要在課前反復(fù)操作，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，因地制宜地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰明了，便于學(xué)生觀察。

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作者簡(jiǎn)介：

胡雪佳，江蘇省蘇州市，蘇州高新區(qū)敬恩實(shí)驗(yàn)小學(xué)。