科學(xué)課《傳熱比賽》實驗反思與創(chuàng)新改進(jìn)

邢彥超

一、引言

實驗課程是小學(xué)科學(xué)課程的重要部分，但是目前還存在一些問題：學(xué)生積極性不高，部分學(xué)生不參與實驗;實驗操作過程行為不規(guī)范;小學(xué)科學(xué)實驗課程設(shè)計沒有與時俱進(jìn)等。

小學(xué)科學(xué)實驗隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代化社會的加快，作為小學(xué)科學(xué)實驗教師，必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，將傳統(tǒng)書面知識講解與實物相結(jié)合，應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)使實驗更清晰直觀;提高學(xué)生的科學(xué)探究興趣，讓學(xué)生積極參與，提出實驗問題;不斷改進(jìn)實驗裝置，引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗，培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力，增加學(xué)生對科學(xué)實驗的認(rèn)知能力。發(fā)展學(xué)生的實踐能力，更能讓學(xué)生知道科學(xué)怎么與社會生活相結(jié)合，真正達(dá)到小學(xué)科學(xué)實驗培養(yǎng)實踐人才的目的。

本文以《熱傳比賽》的教學(xué)過程為例，探討在新課標(biāo)的指導(dǎo)下，如何充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。在學(xué)生參與改進(jìn)實驗裝置的項目中，師生共同改進(jìn)探究不同金屬傳熱性能的實驗裝置，既激發(fā)了學(xué)生的科學(xué)實驗研發(fā)和探究興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，同時還促進(jìn)了科學(xué)實驗器材的不斷改進(jìn)。

二、學(xué)情分析

《傳熱比賽》是教科版五年級下冊第二單元第七課，從單元上來看，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識了大多數(shù)物體熱脹冷縮，熱可以從溫度高的一端傳遞到溫度低的一端等知識的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步認(rèn)識熱傳遞的性質(zhì)而設(shè)計的。從內(nèi)容上來看，本節(jié)課有兩個活動幫助學(xué)生構(gòu)建物質(zhì)的導(dǎo)熱性能的概念。一是學(xué)生用手觸摸感受不同材質(zhì)勺子的導(dǎo)熱能力，認(rèn)識熱的良導(dǎo)體和熱的不良導(dǎo)體;二是學(xué)生設(shè)計實驗方案，驗證同是熱的良導(dǎo)體不同金屬材料的導(dǎo)熱性能的不同。

在課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)：五年級的學(xué)生已經(jīng)逐步形成了較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，在第一個實驗直接將勺子放入水中，受到水蒸氣的影響，沒有可視化的數(shù)據(jù)，學(xué)生會對自己的感受產(chǎn)生懷疑。原教材中的第二個活動，教師需要耗費大量時間和精力進(jìn)行課前實驗準(zhǔn)備，在實驗過程中隨著凡士林受熱融化，火柴的倒落可能會影響其他火柴的狀態(tài)，導(dǎo)致整個小組將無法得出結(jié)論。

三、教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)重難點

通過對教材和學(xué)生特點的分析，結(jié)合《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，確立的教學(xué)目標(biāo)以及重難點如下：

（一）教學(xué)目標(biāo)

1.科學(xué)知識目標(biāo)：知道不同的物體傳導(dǎo)熱的本領(lǐng)是不同的。了解善于傳導(dǎo)熱的物體稱為熱的良導(dǎo)體如金屬，不善于傳導(dǎo)熱的物體叫作熱的不良導(dǎo)體如塑料、木頭。

2.科學(xué)探究目標(biāo)：設(shè)計分析不同材質(zhì)的物體導(dǎo)熱性能比較的實驗。

3.科學(xué)態(tài)度目標(biāo)：發(fā)展對科學(xué)探究的濃厚興趣，培養(yǎng)學(xué)生實事求是，追求創(chuàng)新的精神。

4.科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標(biāo)：意識到實驗和分析處理數(shù)據(jù)方法的選擇會對實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。

（二）教學(xué)重難點

教學(xué)重點：不同材料物體的導(dǎo)熱性能不一樣，能區(qū)分熱的良導(dǎo)體和熱的不良導(dǎo)體;比較不同金屬的導(dǎo)熱性能不同。

教學(xué)難點：能設(shè)計不同金屬導(dǎo)熱性能的實驗方案，進(jìn)行不同金屬導(dǎo)熱性能的實驗，分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

四、實驗改進(jìn)

（一）不斷改進(jìn)實驗裝置

基于上述原因的分析，將探究不同金屬傳熱性能的實驗裝置進(jìn)行了多次改進(jìn)：使用經(jīng)改進(jìn)后的金屬受熱裝置，如圖1（左），觀察鋼條、銅條指針偏轉(zhuǎn)的速度。鋼條偏轉(zhuǎn)較慢，銅條偏轉(zhuǎn)較快。但是操作時間不易把控，儀器數(shù)量較多，雙頭酒精燈溫度過高不適合小學(xué)生分組合作探究。又將教材中利用凡士林固定的火柴改為直接懸掛的蠟圈，如圖1（右），蠟圈較小，不會交叉影響實驗現(xiàn)象，但是蠟圈的制作過于煩瑣。還利用了電子溫度計對金屬的溫度變化進(jìn)行測量，但是測溫接觸棒測量范圍有限，同時酒精燈的溫度過高，不太安全，測溫接觸棒易損壞。

五年級的同學(xué)經(jīng)過兩年多的科學(xué)學(xué)習(xí)，已經(jīng)初步逐步具有設(shè)計和探究實驗的能力，因此同學(xué)們加入改進(jìn)實驗裝置的項目。圖3是與同學(xué)們共同改進(jìn)實驗裝置的過程。在一位同學(xué)的設(shè)計方案中大家獲得了靈感，經(jīng)共同查閱文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)可逆變溫材料貼紙非常適合該實驗。經(jīng)過多次嘗試將方形可逆變溫材料貼紙粘在金屬銅棒、鋅棒、鋁棒上，傳熱比賽的效果非常明顯。這是由于在熱水中銅棒、鋅棒、鋁棒相對于鐵、不銹鋼等金屬具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)。

（1）學(xué)生設(shè)計方案;

（2）不同型號的變溫貼紙;

（3）多種金屬棒;

（4）學(xué)生多次對比分析不同金屬的傳熱效果。

（二）改進(jìn)后的實驗裝置

改進(jìn)后不同金屬傳熱性能的實驗裝置使用方法：首先將熱水加入燒杯中，將貼有可逆變溫貼紙的金屬棒插在木蓋子中，將木蓋放在燒杯上。然后觀察記錄可逆變溫貼紙變紅的時間，通過對比相同長度的貼紙變紅的時間，分析金屬棒的傳熱速度。

可以看出改進(jìn)后的不同金屬傳熱性能實驗裝置的優(yōu)點：

1.實驗現(xiàn)象直觀，當(dāng)溫度超過55℃時候，黑色的可逆變溫材料會變成紅色，通過記錄不同金屬棒上紅色的出現(xiàn)時間可以比較不同金屬導(dǎo)熱性能。當(dāng)溫度低于55℃時候，紅色的可逆變溫材料會變成黑色，可以反復(fù)使用節(jié)能環(huán)保。

2.裝置簡單安全，使用熱水傳熱，溫度不至于過高，且沒有明火。

3.降低外界干擾，燒杯上部的木蓋作為熱的不良導(dǎo)體，可以減少水蒸發(fā)對實驗造成的影響。

4.實驗效率提高，1分鐘內(nèi)可以觀察到明顯的現(xiàn)象。

5.裝置一器多用，實驗裝置可以用于熱是怎樣傳遞的，探究涼得慢些的實驗。

五、教學(xué)過程

（一）激趣導(dǎo)入：學(xué)生用手觸摸熱水中的鐵勺柄，說一說感受，吸引學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生提出“不同材質(zhì)的勺子的傳熱性能相同嗎？”的疑問。

（二）木勺、鐵勺、塑料勺的傳熱比賽：學(xué)生認(rèn)識熱的良導(dǎo)體和熱的不良導(dǎo)體。

（三）探究不同金屬傳熱性能的實驗：

1.出示三根金屬棒，學(xué)生大膽猜測同是熱的良導(dǎo)體，他們的傳熱性能相同嗎？