多角度體驗(yàn)水結(jié)冰瞬間

【摘要】本文以《水結(jié)冰了》一課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)為例，論述教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)情和實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和探究，鼓勵(lì)學(xué)生改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置，豐富學(xué)生在科學(xué)探究過(guò)程中的直觀體驗(yàn)，有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】結(jié)冰 科學(xué)探究 直觀體驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

【文章編號(hào)】0450-9889（2019）01A-0088-02

《水結(jié)冰了》是教科版小學(xué)科學(xué)教材三年級(jí)下冊(cè)《溫度與水的變化》單元第三課，本課有兩個(gè)探究活動(dòng)：1.認(rèn)識(shí)冰的物理性質(zhì)。2.研究水在什么溫度時(shí)結(jié)冰，這是本節(jié)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)，也是后續(xù)課程有效展開(kāi)探究的前提和基礎(chǔ)?；谏罱?jīng)驗(yàn)，三年級(jí)學(xué)生對(duì)冰已有一定的認(rèn)識(shí)，通過(guò)半年的科學(xué)課學(xué)習(xí)，學(xué)生基本掌握觀察具體事物與現(xiàn)象的方法，但對(duì)水轉(zhuǎn)變成冰的狀態(tài)并沒(méi)有形成概念式思維。本課教學(xué)是第一次以實(shí)驗(yàn)的方式，讓學(xué)生在特定條件下體驗(yàn)液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程，使學(xué)生能夠科學(xué)、準(zhǔn)確、直觀地獲得觀察認(rèn)知，幫助學(xué)生構(gòu)建相應(yīng)的科學(xué)概念。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)、重點(diǎn)和難點(diǎn)

根據(jù)對(duì)教材結(jié)構(gòu)與內(nèi)容的分析，在充分尊重學(xué)生前概念的基礎(chǔ)上，筆者確定了四維實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)：①設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，選擇工具，觀察水結(jié)冰過(guò)程中溫度的變化。②發(fā)展學(xué)生觀察和描述現(xiàn)象的能力，讓學(xué)生對(duì)研究物質(zhì)變化作出合理的推論。③激發(fā)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象發(fā)生過(guò)程的探究興趣，引導(dǎo)學(xué)生尊重事實(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。④培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)護(hù)環(huán)境、節(jié)約用水的意識(shí)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)重點(diǎn)：科學(xué)、準(zhǔn)確、直觀地觀察水結(jié)冰過(guò)程中溫度變化的階段性過(guò)程。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)：及時(shí)捕捉到水開(kāi)始結(jié)冰的瞬間。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

為了有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，筆者將本課實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)為三個(gè)部分：①用多維立體測(cè)量?jī)x測(cè)量常溫下水的溫度。②用多維立體測(cè)量?jī)x測(cè)量水剛開(kāi)始結(jié)冰時(shí)的溫度。③數(shù)據(jù)匯總與分析。

三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)

（一）根據(jù)教材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

1.第一次實(shí)驗(yàn)

第一次實(shí)驗(yàn)，采用了教材中提及的實(shí)驗(yàn)器材和裝置。根據(jù)教材中的實(shí)驗(yàn)原型，用“一只保溫杯或在普通塑料杯外包裹一條干毛巾”來(lái)保溫。在實(shí)際操作過(guò)程中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)：結(jié)冰現(xiàn)象比較細(xì)微，無(wú)論是用毛巾包裹燒杯還是透明的塑料杯都會(huì)遮擋觀察視線，難以捕捉到水剛好結(jié)冰時(shí)的現(xiàn)象。在測(cè)量過(guò)程中，溫度計(jì)擺放不便，會(huì)出現(xiàn)溫度計(jì)碰杯壁或碰杯底的現(xiàn)象，導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)需要多支溫度計(jì)，操作繁瑣，破損率高。

2.第二次實(shí)驗(yàn)

第二次實(shí)驗(yàn)用鐵架臺(tái)代替人工手持溫度計(jì)（見(jiàn)圖1）。然而，鐵架臺(tái)組裝繁瑣，不方便拿取，加重了教師課前的準(zhǔn)備工作。這次實(shí)驗(yàn)也無(wú)法觀察到水在0℃時(shí)開(kāi)始結(jié)冰的實(shí)時(shí)現(xiàn)象。

根據(jù)學(xué)生匯總的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)有一半的小組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)記為水開(kāi)始結(jié)冰時(shí)的溫度低于0℃（見(jiàn)表1）。通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，不能捕捉到水在0℃時(shí)剛好結(jié)冰的現(xiàn)象，而往往是低于0℃、結(jié)冰面較大之后，學(xué)生才觀察到結(jié)冰現(xiàn)象。基于這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生無(wú)法直觀構(gòu)建水在0℃時(shí)開(kāi)始結(jié)冰的科學(xué)概念。

（二）教師與學(xué)生一起改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法

為了使實(shí)驗(yàn)過(guò)程更規(guī)范，結(jié)冰現(xiàn)象更明顯，教師與學(xué)生一起自制實(shí)驗(yàn)裝置——多維立體測(cè)量?jī)x實(shí)驗(yàn)裝置，替換原實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)裝置。設(shè)計(jì)圖和實(shí)物圖分別見(jiàn)圖2和圖3。通過(guò)增加溫度傳感器及單片機(jī)主控，液晶顯示屏（平板）實(shí)時(shí)顯示溫度，防水?dāng)z像裝置實(shí)時(shí)采集水結(jié)冰的過(guò)程，特別是能夠捕捉到水開(kāi)始結(jié)冰的瞬間，豐富了學(xué)生在科學(xué)探究過(guò)程中的直觀體驗(yàn)。

（三）用自制實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

第一步，學(xué)生用多維立體測(cè)量?jī)x測(cè)量常溫下水的溫度。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，學(xué)生用多維立體測(cè)量?jī)x進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，測(cè)得常溫狀態(tài)下水的溫度。小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，討論交流，提出下一個(gè)探究問(wèn)題：水在什么溫度時(shí)開(kāi)始結(jié)冰呢？

第二步，學(xué)生用多維立體測(cè)量?jī)x測(cè)量水開(kāi)始結(jié)冰時(shí)的溫度。

第三步，進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總與分析。匯總學(xué)生收集到的水在0℃時(shí)結(jié)冰的畫面和溫度，并進(jìn)行分析，得出結(jié)論：學(xué)生能及時(shí)捕捉到水是從0℃時(shí)開(kāi)始結(jié)冰的瞬間現(xiàn)象。

四、教學(xué)反思

三年級(jí)的學(xué)生是第一次接觸小學(xué)科學(xué)的課程，開(kāi)始學(xué)會(huì)用感官感受外界事物的變化，但是所獲得的有限生活經(jīng)驗(yàn)往往缺少科學(xué)的論證，僅僅停留在“知道”或者“了解”的層面，并沒(méi)有養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究的思維。實(shí)驗(yàn)可以給予學(xué)生在科學(xué)探究過(guò)程中的直觀體驗(yàn)，有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)。教師有必要根據(jù)學(xué)生的學(xué)情、教學(xué)的情況、遇到的問(wèn)題等，及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置。

在本課教學(xué)中，與原實(shí)驗(yàn)相比，自制教具——多維立體測(cè)量?jī)x的引入保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，有以下3個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：①用溫度傳感器代替了煤油溫度計(jì)。②用自制保溫杯和試管架代替了包毛巾保溫和人工手持溫度計(jì)的方法。③用防水?dāng)z像裝置實(shí)時(shí)采集水結(jié)冰的過(guò)程，既達(dá)到本節(jié)課設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)，也突破了本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)。多維立體測(cè)量?jī)x能夠幫助學(xué)生科學(xué)、準(zhǔn)確、直觀地捕捉到水剛開(kāi)始結(jié)冰時(shí)的現(xiàn)象，幫助學(xué)生構(gòu)建相應(yīng)的科學(xué)概念;解決教材和操作過(guò)程中的問(wèn)題，有效鼓勵(lì)學(xué)生持續(xù)性探究;輔助學(xué)生獲得觀察認(rèn)知，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。此外，該裝置還可以應(yīng)用于本單元系列實(shí)驗(yàn)，例如《測(cè)量水的溫度》和《冰融化了》。

在這樣的實(shí)驗(yàn)課堂上，學(xué)生不但對(duì)物質(zhì)變化有了感性的認(rèn)識(shí)、豐富了原有認(rèn)知，還激發(fā)了積極性，對(duì)科學(xué)探究產(chǎn)生了興趣。在今后的的教學(xué)活動(dòng)中，筆者會(huì)給學(xué)生們更多的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)他們敢于思考，勤于動(dòng)手，善于觀察。

作者簡(jiǎn)介：曾娜霞（1992— ），女，廣西貴港人，畢業(yè)于廣西大學(xué)，碩士，小學(xué)科學(xué)教師，研究方向：科學(xué)教育。

（責(zé)編 雷 靖）