改進實驗教具 自制多功能溫室效應模擬器

◇李美嬌（廣東：深圳市龍崗區華中師范大學龍崗附屬中學（集團）龍園學校）

一、教材原型實驗及教學過程中遇到的問題

2017 教科版小學科學五年級下冊第三單元“環境”第5 課《合理利用能源》第二部分的學習內容是模擬溫室效應實驗。通過將兩支型號相同的溫度計同時放置在太陽下，一支放入密封袋內，另一支暴露在空氣中，經過相同時間間隔記錄溫度計的讀數。通過溫度的變化來模擬溫室效應實驗，了解氣候變暖的原因，提高學生環保意識。

取1 個透明的塑料密封袋和兩支型號相同的溫度計，將一支溫度計裝入密封袋內，封好口袋。把裝人密封袋的溫度計和另一支溫度計并排同時放置在陽光下，按照下表的時間間隔觀察兩支溫度計的讀數變化，同時將觀察到的數據記錄下來。

圖1 教材中原實驗

在教學過程中存在以下問題：教材實驗需要太陽照射，受天氣影響大，陰雨天氣效果不佳；同時實驗需多次讀數，溫度計放在袋子里，導致讀數不方便，學生圍著兩支溫度計探究觀察，影子也容易遮住溫度計，對實驗結果有影響；沒有直觀數據的現象，學生不能在思維上進行轉化認知，他們難以將塑料袋中溫度計溫度的上升和溫室氣體的保溫作用聯系起來，甚至有的學生認為，塑料袋中的溫度計溫度高是因為它不像空氣中的溫度計那樣容易被風吹冷。

二、實驗教具的改進

（一）材料和制作方法

制作材料有：亞克力板、熱熔膠、密封條、電子數顯溫度計、黑色卡紙、鐵絲、取暖器、計時器。

制作方法：

用膠槍將亞克力板粘成大小相同的兩個容器；

在容器的后面粘貼兩張相同大小和高度的黑色卡紙；

蓋子上、下方分別用鐵絲制作兩個固定位，上方固定顯示屏，下方固定溫度計探頭，整個蓋子下方用密封條密封。

制作好的裝置如下圖：

圖2 改進后的實驗裝置

（二）改進教具的使用

在兩個容器內加入等量的水，蓋上容器蓋子。此時兩個容器內溫度相同，以此檢測溫度計。

改進實驗裝置采用VC 泡騰片與水反應生成二氧化碳氣體，以此改變其中一個容器中二氧化碳的濃度。此反應前后溫度變化不大，不會對容器的溫度產生干擾和影響。

表1 VC泡騰片與水反應后的溫度變化

圖3 VC泡騰片與水反應后的溫度變化

在改進裝置的容器A中加入兩片泡騰片，容器B 為空氣。稍等一段時間，使泡騰片的有效成分在水中完全釋放，從而使此容器充滿二氧化碳溶度較高的空氣。容器的溫度穩定后，讀取兩個容器的初始溫度，并記錄。將小型取暖器放置于兩個容器中間，待泡騰片完全釋放后打開開關，開始加熱并計時。

每間隔一定時間記錄溫度計顯示屏的數據。通過實驗，記錄數據如下表。

表2 改進裝置實驗數據

通過實驗發現，含較高濃度二氧化碳的容器的溫度比含普通空氣的容器升溫更快，溫度更高。

三、改進實驗教具的優點和拓展

（一）創新實驗教具優點

采用小型取暖器作為熱源，安全、穩定，擺脫了對天氣的依賴和風的影響。

使用VC 泡騰片來獲取二氧化碳，不需要特殊的制取裝置，操作簡單，對容器內的溫度也基本沒有影響。

實驗過程操作簡便，現象明顯，對比性強，實驗結果可靠，信服度高。學生通過直觀感受二氧化碳氣體的保溫作用，對溫室效應的影響產生更深刻的認識，教學效果好。

實驗裝置制作材料簡單環保，可重復使用。不僅可以繼續探究其他溫室氣體的影響，如臭氧、甲烷、一氧化二氮等，還能做不同顏色材料的吸熱能力等探究實驗。

（二）進一步拓展設想

本裝置可以進一步升級設備，讓小學生開展更豐富的探究活動。如將數顯溫度計換成多功能二氧化碳濃度測量儀，就可以探究不同濃度的二氧化碳對溫室效應的影響程度。