“金屬熱脹冷縮嗎”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新

宋立進(jìn)

一、實(shí)驗(yàn)地位和作用

小學(xué)科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，教學(xué)實(shí)踐證明，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的質(zhì)量會(huì)直接關(guān)系到教學(xué)的成效，好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅有利于學(xué)生有效地掌握基礎(chǔ)的科學(xué)知識(shí)、基本方法，還能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，有利于課本教材內(nèi)容的講解。我們小學(xué)教科版科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)《熱》單元第5課《金屬熱脹冷縮嗎》有一個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：鋼條的熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感知金屬會(huì)發(fā)生熱脹冷縮的現(xiàn)象。

二、實(shí)驗(yàn)器材

電池盒、電池、酒精燈、小燈泡、小燈座、導(dǎo)線、鋁條、銅條、鋼條、小木塊等。

三、課本中原實(shí)驗(yàn)的不足之處

原課本中的實(shí)驗(yàn)要求用一段30cm左右長(zhǎng)的鋼條做一個(gè)橋的模型，然后給“橋”（鋼條的一端）進(jìn)行加熱，然后觀察鋼條會(huì)伸長(zhǎng)嗎？通過(guò)該實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到：鋼條受熱會(huì)膨脹。

從課本p37頁(yè)實(shí)驗(yàn)圖我們不難發(fā)現(xiàn)存在以下的不足之處。

（一）當(dāng)用酒精燈加熱鋼條一端時(shí)，即使鋼條“受熱膨脹”了，鋼條也只能向沒(méi)有固定住的一端膨脹延長(zhǎng)，而不會(huì)把鋼條的熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)效果明顯地展現(xiàn)出來(lái)。

（二）鐵釘釘在鋼條的中央，用酒精燈加熱需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能看到現(xiàn)象，學(xué)生很易失去耐心，注意力不能全部集中，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效率低。

（三）在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們只能看到鋼條受熱膨脹的結(jié)果，而不能觀察到熱脹冷縮的全過(guò)程，缺乏直觀形象感，很難達(dá)到“眼見(jiàn)為實(shí)”的實(shí)驗(yàn)效果。

（四）加熱過(guò)程中由于酒精外焰溫度很高，導(dǎo)致鋼條的溫度也會(huì)很高，會(huì)把固定鋼條的小木板燙焦了，而影響實(shí)驗(yàn)效果。

（五）實(shí)驗(yàn)只通過(guò)“鋼條受熱膨脹受冷收縮”這一種物體的一種現(xiàn)象，得出“固體有熱脹冷縮的性質(zhì)”這一普遍性的結(jié)論，缺乏說(shuō)服力。

四、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與優(yōu)點(diǎn)

為了讓學(xué)生清晰地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，取得良好的實(shí)驗(yàn)效果，也為了改進(jìn)原實(shí)驗(yàn)中的存在一些缺點(diǎn)與不足，我對(duì)課本中的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了大膽改進(jìn)創(chuàng)新，用熱膨脹明顯的鋁條來(lái)代替鋼條并且與電池正極相連，用表面積大的鋁片與電池負(fù)極相連。

（一）實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)

1. 用受熱膨脹明顯的鋁條代替鋼條，為了便于觀察鋁條的熱脹冷縮，用螺絲釘固定鋁片與電源負(fù)極相連，只要鋁條受熱膨脹就會(huì)與表面積大的鋁片接觸，就會(huì)形成電路通路，而停止加熱后鋁條就會(huì)溫度降低收縮斷開(kāi)電路。

2. 用酒精燈加熱1～2分鐘后，鋁條因受熱，沒(méi)固定的一端就會(huì)受熱膨脹與鋁片接觸形成電路通路，小燈泡就會(huì)發(fā)光；停止加熱后，鋁條就會(huì)溫度降低而收縮，電路斷開(kāi)小燈泡熄滅。創(chuàng)新后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，可以讓學(xué)生清晰地觀察到金屬條熱脹冷縮變化的全過(guò)程。

（二）實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新后的優(yōu)點(diǎn)

1. 實(shí)驗(yàn)探究所用時(shí)間短，實(shí)驗(yàn)效率高，可視性強(qiáng)，更便于操作，也有利于激發(fā)學(xué)生興趣，更有利于課堂組織教學(xué)。

2. 同時(shí)可以更換銅條、鋼條等多種材料進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具說(shuō)服力。同時(shí)也能對(duì)四年級(jí)學(xué)的有關(guān)電的知識(shí)起到“溫故而知新”的作用。

3. 也可以用凡士林粘上火柴棒，來(lái)完成課本42頁(yè)第7課鋁條、鋼條和銅條的傳熱比賽實(shí)驗(yàn)。

五、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的過(guò)程

（一）將金屬熱脹冷縮演示器放在水平桌面上，調(diào)整好鋁條與鋁片之間的間隔距離。

（二）用酒精燈給鋁條先預(yù)熱，然后再集中加熱。

（三）進(jìn)行觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)受熱后鋁條會(huì)慢慢靠近鋁片，當(dāng)鋁條與鋁片接觸后，電路接通小燈泡就會(huì)發(fā)光。

（四）停止加熱后，鋁條就會(huì)收縮與鋁片斷開(kāi)，小燈泡就會(huì)熄滅。

六、實(shí)驗(yàn)反思

通過(guò)對(duì)該實(shí)驗(yàn)改進(jìn)創(chuàng)新后，我們不難發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯了、效果更好了，也更有利于開(kāi)展學(xué)生的分組探究實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究意識(shí)。

七、自我評(píng)價(jià)

學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)離不開(kāi)可供操作的實(shí)驗(yàn)材料，而實(shí)驗(yàn)材料的選擇與組織是上好實(shí)驗(yàn)的首要前提。教師不僅是實(shí)驗(yàn)材料的使用者，有時(shí)候還要根據(jù)教學(xué)實(shí)際，成為實(shí)驗(yàn)材料或儀器的制造者。因?yàn)橛行?shí)驗(yàn)難免會(huì)存在缺陷與不足，因此教師要親自去改進(jìn)或制作實(shí)驗(yàn)儀器，更好地完成教學(xué)。從改進(jìn)后金屬條熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)，可以看出把實(shí)驗(yàn)化復(fù)雜為簡(jiǎn)單，解決了原有實(shí)驗(yàn)的不足，大大提高了課堂效率，取得了比較好的實(shí)驗(yàn)效果。