“金屬熱脹冷縮嗎”實驗改進創新

宋立進

一、實驗地位和作用

小學科學是一門以實驗為基礎的學科，教學實踐證明，實驗設計的質量會直接關系到教學的成效，好的實驗設計不僅有利于學生有效地掌握基礎的科學知識、基本方法，還能培養學生的實驗技能，有利于課本教材內容的講解。我們小學教科版科學五年級下冊《熱》單元第5課《金屬熱脹冷縮嗎》有一個實驗活動：鋼條的熱脹冷縮實驗，通過該實驗讓學生感知金屬會發生熱脹冷縮的現象。

二、實驗器材

電池盒、電池、酒精燈、小燈泡、小燈座、導線、鋁條、銅條、鋼條、小木塊等。

三、課本中原實驗的不足之處

原課本中的實驗要求用一段30cm左右長的鋼條做一個橋的模型，然后給“橋”（鋼條的一端）進行加熱，然后觀察鋼條會伸長嗎？通過該實驗讓學生認識到：鋼條受熱會膨脹。

從課本p37頁實驗圖我們不難發現存在以下的不足之處。

（一）當用酒精燈加熱鋼條一端時，即使鋼條“受熱膨脹”了，鋼條也只能向沒有固定住的一端膨脹延長，而不會把鋼條的熱脹冷縮實驗效果明顯地展現出來。

（二）鐵釘釘在鋼條的中央，用酒精燈加熱需要很長的時間才能看到現象，學生很易失去耐心，注意力不能全部集中，導致實驗效率低。

（三）在整個實驗過程中我們只能看到鋼條受熱膨脹的結果，而不能觀察到熱脹冷縮的全過程，缺乏直觀形象感，很難達到“眼見為實”的實驗效果。

（四）加熱過程中由于酒精外焰溫度很高，導致鋼條的溫度也會很高，會把固定鋼條的小木板燙焦了，而影響實驗效果。

（五）實驗只通過“鋼條受熱膨脹受冷收縮”這一種物體的一種現象，得出“固體有熱脹冷縮的性質”這一普遍性的結論，缺乏說服力。

四、實驗創新與優點

為了讓學生清晰地觀察到實驗現象，取得良好的實驗效果，也為了改進原實驗中的存在一些缺點與不足，我對課本中的實驗裝置進行了大膽改進創新，用熱膨脹明顯的鋁條來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極相連。

（一）實驗裝置的改進

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極相連，只要鋁條受熱膨脹就會與表面積大的鋁片接觸，就會形成電路通路，而停止加熱后鋁條就會溫度降低收縮斷開電路。

2. 用酒精燈加熱1～2分鐘后，鋁條因受熱，沒固定的一端就會受熱膨脹與鋁片接觸形成電路通路，小燈泡就會發光；停止加熱后，鋁條就會溫度降低而收縮，電路斷開小燈泡熄滅。創新后實驗現象明顯，可以讓學生清晰地觀察到金屬條熱脹冷縮變化的全過程。

（二）實驗改進創新后的優點

1. 實驗探究所用時間短，實驗效率高，可視性強，更便于操作，也有利于激發學生興趣，更有利于課堂組織教學。

2. 同時可以更換銅條、鋼條等多種材料進行探究實驗，實驗結論更具說服力。同時也能對四年級學的有關電的知識起到“溫故而知新”的作用。

3. 也可以用凡士林粘上火柴棒，來完成課本42頁第7課鋁條、鋼條和銅條的傳熱比賽實驗。

五、創新實驗的過程

（一）將金屬熱脹冷縮演示器放在水平桌面上，調整好鋁條與鋁片之間的間隔距離。

（二）用酒精燈給鋁條先預熱，然后再集中加熱。

（三）進行觀察，會發現受熱后鋁條會慢慢靠近鋁片，當鋁條與鋁片接觸后，電路接通小燈泡就會發光。

（四）停止加熱后，鋁條就會收縮與鋁片斷開，小燈泡就會熄滅。

六、實驗反思

通過對該實驗改進創新后，我們不難發現：實驗現象更明顯了、效果更好了，也更有利于開展學生的分組探究實驗，進一步提升學生的實驗素養，從而培養學生的實驗探究意識。

七、自我評價

學生的探究實驗離不開可供操作的實驗材料，而實驗材料的選擇與組織是上好實驗的首要前提。教師不僅是實驗材料的使用者，有時候還要根據教學實際，成為實驗材料或儀器的制造者。因為有些實驗難免會存在缺陷與不足，因此教師要親自去改進或制作實驗儀器，更好地完成教學。從改進后金屬條熱脹冷縮實驗，可以看出把實驗化復雜為簡單，解決了原有實驗的不足，大大提高了課堂效率，取得了比較好的實驗效果。