邢彥超
一、引言
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)操作過程行為不規(guī)范;小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)沒有與時俱進(jìn)等。
小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)物相結(jié)合,應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)使實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)問題;不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置,引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生動手實(shí)踐能力,增加學(xué)生對科學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知能力。發(fā)展學(xué)生的實(shí)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(shí)驗(yàn)培養(yǎng)實(shí)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(shí)驗(yàn)裝置的項(xiàng)目中,師生共同改進(jìn)探究不同金屬傳熱性能的實(shí)驗(yàn)裝置,既激發(fā)了學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)實(shí)驗(yàn)方案,驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(fèi)大量時間和精力進(jìn)行課前實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,在實(shí)驗(yàn)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(diǎn)
通過對教材和學(xué)生特點(diǎn)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(diǎn)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(jì)分析不同材質(zhì)的物體導(dǎo)熱性能比較的實(shí)驗(yàn)。
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(shí)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(shí)驗(yàn)和分析處理數(shù)據(jù)方法的選擇會對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。
(二)教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):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(diǎn):能設(shè)計(jì)不同金屬導(dǎo)熱性能的實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行不同金屬導(dǎo)熱性能的實(shí)驗(yàn),分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論。
四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)
(一)不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置
基于上述原因的分析,將探究不同金屬傳熱性能的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,但是蠟圈的制作過于煩瑣。還利用了電子溫度計(jì)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(jì)和探究實(shí)驗(yàn)的能力,因此同學(xué)們加入改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置的項(xiàng)目。圖3是與同學(xué)們共同改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置的過程。在一位同學(xué)的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)。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(jì)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(shí)驗(yàn)裝置
改進(jìn)后不同金屬傳熱性能的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn):
1.實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)造成的影響。
4.實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置可以用于熱是怎樣傳遞的,探究涼得慢些的實(shí)驗(yàn)。
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(shí)驗(yàn):
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?