兩個常見小學科學實驗的探究及改進

摘 要：本文對小學科學課程中涉及的兩個常規實驗進行了探究和改進。研究表明，教師在實驗教學過程中若一味地照本宣科，不對其步驟和方法加以思考和改進，可能會導致實驗現象不明顯，甚至失敗。本文對兩個實驗中出現的問題給出了改進意見，對課堂實驗教學有一定的指導意義。

關鍵詞：小學科學；實驗探究；方案改進

小學科學是一門科學啟蒙課程，主要目的是培養學生的科學素養，而這種素養主要是通過科學探究活動獲得的。在這種探究活動中，實驗是一個重要的組成部分。因此，實驗教學在小學科學教學中起著重要作用。實驗教學的效果往往決定著課堂的成敗，然而教材中的一些實驗，看似簡單易行，真正做起來卻發現存在一定的困難。有些實驗若完全按照課本上的步驟和方法去做，會導致實驗現象不明顯，無法得出正確的實驗結論，從而造成學生科學學習的積極性低下，不利于學生科學素養的培養。如果我們在這些實驗的方法或步驟上稍作改進，就能達到化難為易且實驗現象明顯的效果。這將有利于學生對科學知識的接收和認同，激發學生學習科學的興趣。本文針對教科版小學科學課程中的幾個課本實驗進行了探究和思考，發現了其中的一些問題，并提出了改進意見，對課堂實踐有一定的指導意義。

一、 “鋼條熱脹冷縮實驗”的探究及改進

“觀察鋼條的熱脹冷縮”是教科版小學科學五年級下冊第二單元第5課“金屬熱脹冷縮嗎”中的一個實驗，是通過實驗讓學生認識到鋼具有熱脹冷縮的性質，進而驗證其他金屬是否也具有這種性質而展開的實驗。教材上的實驗方法是這樣的：用一段長30厘米左右的鋼條做一個橋的模型，然后給“橋”（鋼條）加熱，觀察會發生什么情況，鋼條會伸長嗎？（如下圖所示）

這樣一個看似簡單的實驗在課堂上真的能順利完成，達到預期的效果嗎？

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生的細微變化通過這根大頭針進行“放大”，進而讓學生觀察到加熱的鋼條的“膨脹”。這樣的設計意圖很好，能讓學生對熱脹冷縮的現象有更深刻的認識。

然而在課堂上實際操作起來時，我們會發現，即使給鋼條加熱很長的時間，也幾乎觀察不到大頭針的傾斜變化，達不到預期的實驗效果。原因在于，此實驗想當然地認為鋼條受熱后膨脹幅度較大，可以推倒或推斜大頭針。可事實上并非如此，由于鋼條的受熱部位與大頭針相距甚遠，鋼的熱傳導系數較低，且鋼條受熱后的膨脹是雙向的，推倒或推斜大頭針的現象很難發生，實驗效果不盡如人意。

另外，該實驗僅考慮到了鋼條的“熱脹”，那“冷縮”呢？如何通過這個實驗來看到鋼條的“冷縮”？顯然，這也是該實驗設計的一個不足之處。

針對這一情況，為了讓學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，對該實驗進行了如下改進。

制作材料：

長30厘米、寬20厘米的木板一塊（中間挖一個長10厘米、寬8厘米的長方形孔），酒精燈，三腳架，兩根長10厘米的鋼條，導線若干，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頭放上兩根鋼條，中間留好縫隙（經過多次實驗，發現0.5 mm左右為宜），把酒精燈放在三腳架下（對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線串聯在一個電路里（如下圖所示）。

使用方法：點燃酒精燈，加熱鋼條，一段時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。

改進后的實驗方法通過小燈泡的亮、滅來顯示鋼條熱脹冷縮的變化，操作簡單、現象明顯、通俗易懂，更有效地放大了鋼熱脹冷縮的現象，讓學生在有限的時間內觀察到了金屬鋼熱脹冷縮的變化規律。

在此基礎上，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，從而幫助學生明白大多數金屬都有熱脹冷縮的性質。

二、 “磁鐵什么地方磁力大”的探究及改進

“磁鐵什么地方磁力大”是教科版小學科學三年級下冊第四單元第3課“磁鐵的兩極”中的一個學生探究實驗，通過這個實驗活動讓學生明白磁鐵不同位置磁性強弱不同。教材上是選擇條形磁鐵來研究這個問題的，首先將條形磁體懸掛起來，在條形磁鐵上有針對性地選擇幾個研究點，然后分別在幾個研究點下方掛上回形針。通過觀察、比較每個研究點下面所掛回形針數量的多少，來得出“磁鐵兩端磁力強，中間磁力弱”的結論。（如下圖所示）

該實驗設計意圖明顯，僅憑知識和經驗去分析，似乎又是一個簡單、易操作的實驗。若老師不假思索地完全按照教材上的方法讓學生在課堂上做此實驗，會遇到一些困難，造成實驗現象不明顯、效果差、學生迷茫的結果。

（一） B、D兩點上的回形針容易發生移動，難以控制

在學生分小組進行實驗探究時，A、C、E三點的操作比較容易。當回形針靠近A、E兩點時，會很好地被吸在指定位置，而當回形針靠近C點時，則無法被吸住。因為這三點是磁鐵上三個極端的點，A、E兩點磁力最強，C點磁力最弱。而B、D兩點的操作難度比較大，當回形針靠近B、D點時，能被吸住，但只要一松手，回形針就會向A、E點移動，被吸在靠近A、E點的位置上，因為A、E兩點磁力最強，吸在B、D點處的回形針會受A、E點磁力的影響，向A、E點移動，造成A、B、D、E點處吸住回形針的數量差不多，無法得出正確的結論，導致實驗的失敗。

（二） 懸掛著的條形磁鐵容易搖晃，影響實驗結果

由于條形磁鐵是用兩條細線懸掛起來的，因此在當回形針被吸上磁鐵時，會引起磁鐵的搖晃，或是學生實驗過程中無意地碰撞該裝置或桌子，也會造成磁鐵的晃動。然而磁鐵一晃動，被吸著的回形針很容易整串掉落下來，從而影響實驗的結果。

為了解決以上問題，通過多次實踐，反復思考，對該實驗進行了如下改進：

1. 改進條形磁鐵

在實踐中發現，B、D處回形針的移動除了受A、E點處磁力的影響外，還跟回形針和條形磁鐵間接觸面過于光滑有關。于是嘗試著增大接觸面的粗糙程度，在條形磁鐵相應的五個點上貼上雙面膠，且為了避免雙面膠的粘度對實驗造成的影響，對其進行了一定的處理，降低了雙面膠掛回形針一面的粘度。這樣改進之后，回形針就能比較好地被吸在B、D點處了。

2. 固定條形磁鐵

既然懸掛著的條形磁鐵容易受到干擾發生搖晃，影響實驗結果，那么想辦法讓它不容易發生晃動就行了。于是直接用透明膠帶把它固定到了鐵架臺上（如圖所示），這樣就既穩固，又方便操作，實驗的準確性也得到了提高。

三、 總結

以上兩個實驗是小學科學中的常規實驗，看似簡單易行，但若一味地照本宣科，沒有經過多次實踐、思考并改進，很多實驗是很難操作成功、達到預期效果的。一個好的實驗才能讓學生記憶深刻，調動他們主動探究的積極性，激起學習科學的興趣。而想要做好這些實驗，教師需要在課前反復操作，優化實驗方案，因地制宜地改進實驗，使實驗現象清晰明了，便于學生觀察。

參考文獻：

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[2]張紅霞.科學究竟是什么[M].北京：教育科學出版社，2003.

[3]王曉紅.小學科學實驗教學中的問題及思考[J].新課程學習（下），2014（9）：168.

作者簡介：

胡雪佳，江蘇省蘇州市，蘇州高新區敬恩實驗小學。