新課改下對一節科學實驗課的探究

王興輝

摘要：在小學四年級科學教材（青島版）中的《水流有力量》一課的教學設計上，許多參加優質課公開課的教師拋開課本別出心裁的采用了自己設計的實驗方案進行教學，筆者認為這不僅是對教材實驗設計原理和科學知識認知等諸多方面的誤解，還增加了學生的認知難度和學習壓力，本文就《水流有力量》一課中出現的實驗設計方案展開論述，并試圖探究新課改下小學科學實驗方案的發展方向。

關鍵詞：新課改;科學實驗;水流有力量

1教學實驗描述

該實驗是針對小學四年級的學生進行的科學實驗，希望學生通過實驗能夠升華基本的科學實驗素養，如學會控制實驗常量和變量。能夠在這堂課中認識到水流有力量，并且能夠認識到水從水位越高的地方流下水流產生的力量越大，水的流量越大水流的力量越大。

2實際教學情況部分課堂的操作方法

具體的實驗方法是：用兩個大小相同，開口相同的瓶子，在同一高度下一個人為對水瓶施加壓力，另一個不施加外力，讓水流沖擊水輪，實驗發現施加壓力的水瓶明顯可以讓水輪轉得更快，由此得出流速對水流產生力量的影響。但在筆者看來此實驗的設計不但存在明顯的缺陷而且還有畫蛇添足的成分，現分析如下。

3教學方案中存在的問題

首先，在筆者看來水流的流量已經包含了流速這一因素，有流量的體積描述來定義流量：單位時間內液體流出的體積。由流量的體積公式：流量（Q）=水的流速（v）×水流截面積（s）可知，流量和水流的速度和橫截面積均有關系，我們在設計水流的力量和水流的流量的關系時，發現水流的多少恰好體現了流速和水流的橫截面，流量等同于流速和橫截面的乘積。簡單來說直觀上認為流量也就是體積，流速越大橫截面積越大，則流量越大，水流產生的力量也越大。

我們進一步分析，若采用微元法探究水的流量大小對其力量的影響，可以把水流看作是一個單位體積的水滴的集合，通過自由落體運動，將其重力勢能轉化為動能。動能（EK）=質量（m）×重力加速度（g）×高度（h），然后水的一部分動能再轉化為水輪的動能。我們假定水和水輪之間的能量轉化率是相同的情況下。那么我們通過微元法來觀察，如果是相同的一滴水，其質量（m）=密度（ρ）×體積（v），那么體積相同的情況下質量是相同的，所以在高度確定的情況下，單位體積的水的動能是確定的，那么對水輪的作用也是確定的。所以同一高度影響水輪轉動快慢的因素是單位時間內有多少單位體積的水滴與小水輪發生了碰撞，因此該論證驗證了水的流量其本質與水的流量有關，而與水的流速無關，而得到與水的流速相關這一實驗結論的本質是：水的流速加快導致了水的流量加大，從而引起了單位時間內水的質量（體積）增多，導致其動能的增加。

因此從以上分析來看：我們認為水流的力量大小看成是與水流的流量有關更加科學合理，更加容易讓人理解。

其次，根據小學生科學認知發展規律來看，該實驗的設計中產生的變量達到三種之多：水位，流速和流量，短時間內學生們難以區分容易混淆，因此實驗方案中對變量的設定難以做到“兩變一不變”的合理有效的控制;而且從學生心理認識發展或者科學素養發展的層面來說，這至少是初中生所具備的水平，對于小學生來說有些超前，在實驗設計環節無論是對各種變量的控制，還是實驗操作過程中各環節的把控都會有些迷茫，而且從實際的課堂教學來說，大多數學生在實驗課堂中難以正常順利的完成實驗。

再次，由于該實驗的設計中為了突出水流速度的變化對水輪快慢的影響，人為通過手動控制水流的速度來調節水流力量的大小，進而改變水輪轉動的快慢，這顯然也是不科學的：人為因素的增加就改變了原有的水的動能是其單純的重力勢能轉換的結果。人對水瓶做功，那么水瓶發生形變會對水做功，從而水流得到的動能（EK）=重力勢能（m×g×h）+人為外力做功（w），因此實驗得到的結果與人手的壓力大小有很大關系。

因此最后筆者建議：對于實驗的設計需要在符合實驗本身科學性的前提下，充分考慮學生的認知水平，讓學生在學習過程中能夠充分理解實驗進而完成實驗。

4教學問題改進的方法

4.1不盲目增加實驗內容

對于教材中的實驗，是經過多方面考量和論證的，符合適齡學生的學習和生活，也符合他們的認知能力，不刻意增加實驗內容，以免讓學生在認識實驗的本質上產生誤解從而失去對科學的學習興趣。

4.2設計實驗需要進行科學的論證

在自主設計一項實驗的過程中，對該實驗的實驗原理一定要理解深刻，同時要對實驗設計的科學性進行論證，嚴格按照實驗設計的邏輯規范，不對實驗人為干預，讓學生從小養成良好的科學素養。

4.3加強課堂引導

四年級的學生認知能力和知識儲備有限，對于實驗課來說，可以采用探究型實驗代替驗證型實驗來引起他們的興趣，但是教師需要在實驗方法，實驗思維上進行有效的引導，激發孩子們探求知識主動學習的動力。

參考文獻

[1]余淑霞.小學科學實驗探究教學有效性的策略研究——泉州市"十二五"重點立項課題實驗方案[C]//第五屆中國教育技術裝備論壇獲獎論文集（下）.