创新实验教具 提升思维能力——以“热在水中的传递”实验教具改进为例.pdf
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1、34实验改进中小学实验与装备2 0 2 3年第4期第33卷创新实验教具提升思维能力-以“热在水中的传递”实验教具改进为例湖北省武汉市光谷第二小学(430 2 2 3)摘要:科学实验对于学生科学思维能力的培养起着举足轻重的作用。在开展热在水中的传递教学时,结合课堂中发现的问题,创新设计并自制了热对流实验教具,具象表示热量的传递,揭示热对流的本质,同时以事实为本,着重培养学生的证据意识,提升学生分析与论证的能力。关键词:实验教具;热对流;证据意识;思维能力黄顺义务教育科学课程标准(2 0 2 2 年版)明确指出,通过科学课程,学生要能合理分析与综合判断各种信息、事实和证据,运用证据与推理对研究的问
2、题进行描述、解释和预测,具有初步的推理与论证能力 。实验探究作为小学科学的基础,能够帮助学生透过具体的实验现象看到科学的本质,由表及里、由浅人深地走进科学,实现科学思维能力的发展。然而探究实践离不开实验材料与装置的支持,精心设计的实验教具有助于学生沉浸科学探究,细心观察现象,认真思考问题,激发积极思维。热对流实验装置取自于教科版小学科学5 年级下册第4单元第7 课“热在水中的传递”2 。本课是把实验中观察到的现象作为证据,认识热在水中的传递方式,重点是要学生通过实验探究知道热在水中是以对流的方式传递,并理解热对流的形成原因。笔者在利用教材提供的实验装置展开教学的过程中,不断发现问题并反思总结,
3、最终创新了实验教具并优化了实验设计。1教材原型实验及存在的问题教材中包含2 个探究活动:一是探究试管中发生的对流现象,二是探究烧杯中发生的对流现象。教材中的实验1是在试管中加入约1/3容量的水,再向其底部挤出2 滴红墨水,随后点燃酒精灯,对试管底部加热,观察红墨水的流动情况,记录水的流动及颜色变化。教材中的实验2 则是在大烧杯中加人适量的水,用滴管吸取红墨水,伸人到水下待加热的地方,挤出2 滴红墨水,然后点燃酒精灯进行加热,观察红墨水在水中的变化,推测加热后的水是如何流动的 3在实际教学过程中,笔者发现原实验存在以下问题。(1)教材实验借助红墨水使水的流动可视化,进而推测热量的传递,而红墨水的
4、扩散速度太快,对学生实验操作能力要求高,控制不好滴管,则会导致红墨水流出,不利于实验现象的观察,(2)教材实验仅直观展示水加热后颜色的变化,缺少对能量的具象表示,学生只能单纯地感知水的流动,难以与热量相联系,无法真实感受热量的传递。(3)教材实验停留在感官认识层面,对于5 年级学生而言过于简单,没有挑战性,理论分析成分偏少,难以引发学生的深层思考,不利于发展学生的科学思维能力。2实验教具的改进2.1装置创新为了让实验教学更高效,学生的思维能力得到充分锻炼,笔者设计制作了新的实验装置(如图1)。装置主体为玻璃回形管,上端有2 个小开口,配备了3个温度传感器,温度探头分别放置在回形管内的3个拐角处
5、,用于监测水的温度变化。3个温度传感器分别用不同颜色的胶布标记,温度显示屏置于回形管上方并标号,便于记录数据。其次用高锰酸钾替代红墨水,使水的流动可视化。用铁架台将回形管与酒精灯连接起来。此装置可以探究回形管中发生的热对流现象,让学生深入感知热对流。第33卷玻璃回形管酒精灯2.2“探究回形管中发生的热对流现象”操作步骤(1)连接好装置(如图1),向回形管中注满清水。(2)在回形管待加热的一端投入一颗高锰酸钾,然后点燃酒精灯进行加热。(3)加热3min,每隔30 s记录一次温度显示屏的数据,同时观察水的颜色变化。(4)加热结束后,熄灭酒精灯,收拾实验器具。(5)实验分析:表1是学生实验时完成的记
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