《两个常见小学科学实验的探究与改进》
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摘 要：本文对小学科学课程中涉及的两个常规实验进行了探究和改进.研究表明,教师在实验教学过程中若一味地照本宣科,不对其步骤和方法加以思考和改进,可能会导致实验现象不明显,甚至失败.本文对两个实验中出现的问题给出了改进意见,对课堂实验教学有一定的指导意义.
关键词：小学科学；实验探究；方案改进
小学科学是一门科学启蒙课程,主要目的是培养学生的科学素养,而这种素养主要是通过科学探究活动获得的.在这种探究活动中,实验是一个重要的组成部分.因此,实验教学在小学科学教学中起着重要作用.实验教学的效果往往决定着课堂的成败,然而教材中的一些实验,看似简单易行,真正做起来却发现存在一定的困难.有些实验若完全按照课本上的步骤和方法去做,会导致实验现象不明显,无法得出正确的实验结论,从而造成学生科学学习的积极性低下,不利于学生科学素养的培养.如果我们在这些实验的方法或步骤上稍作改进,就能达到化难为易且实验现象明显的效果.这将有利于学生对科学知识的接收和认同,激发学生学习科学的兴趣.本文针对教科版小学科学课程中的几个课本实验进行了探究和思考,发现了其中的一些问题,并提出了改进意见,对课堂实践有一定的指导意义.
一、 “钢条热胀冷缩实验”的探究及改进
“观察钢条的热胀冷缩”是教科版小学科学五年级下册第二单元第5课“金属热胀冷缩吗”中的一个实验,是通过实验让学生认识到钢具有热胀冷缩的性质,进而验证其他金属是否也具有这种性质而展开的实验.教材上的实验方法是这样的：用一段长30厘米左右的钢条做一个桥的模型,然后给“桥”（钢条）加热,观察会发生什么情况,钢条会伸长吗?（如下图所示）
这样一个看似简单的实验在课堂上真的能顺利完成,达到预期的效果吗?
从理论上分析,教材上的意图是借助一根大头针,把钢条由于受热后发生的细微变化通过这根大头针进行“放大”,进而让学生观察到加热的钢条的“膨胀”.这样的设计意图很好,能让学生对热胀冷缩的现象有更深刻的认识.
然而在课堂上实际操作起来时,我们会发现,即使给钢条加热很长的时间,也几乎观察不到大头针的倾斜变化,达不到预期的实验效果.原因在于,此实验想当然地认为钢条受热后膨胀幅度较大,可以*或推斜大头针.可事实上并非如此,由于钢条的受热部位与大头针相距甚远,钢的热传导系数较低,且钢条受热后的膨胀是双向的,*或推斜大头针的现象很难发生,实验效果不尽如人意.
另外,该实验仅考虑到了钢条的“热胀”,那“冷缩”呢?如何通过这个实验来看到钢条的“冷缩”?显然,这也是该实验设计的一个不足之处.
针对这一情况,为了让学生观察到钢条热胀冷缩的明显变化,我通过多次尝试和研究,对该实验进行了如下改进.
制作材料：
长30厘米、宽20厘米的木板一块（中间挖一个长10厘米、宽8厘米的长方形孔）,酒精灯,三脚架,两根长10厘米的钢条,导线若干,小灯泡,灯座,电池.
制作方法：
在木板上固定好电池盒和灯座,把它搁放到三脚架上,然后在木板孔处头对头放上两根钢条,中间留好缝隙（经过多次实验,发现0.5 mm左右为宜）,把酒精灯放在三脚架下（对着两根钢条中间的缝隙）,将钢条也固定在木板上,最后将这些元件都用导线串联在一个电路里（如下图所示）.
使用方法：点燃酒精灯,加热钢条,一段时间后小灯泡亮起来了；熄灭酒精灯,小灯泡很快就不亮了.说明钢有热胀冷缩的性质.
改进后的实验方法通过小灯泡的亮、灭来显示钢条热胀冷缩的变化,操作简单、现象明显、通俗易懂,更有效地放大了钢热胀冷缩的现象,让学生在有限的时间内观察到了金属钢热胀冷缩的变化规律.
在此基础上,我们也可以把钢条换成铝、铜等金属,来研究它们是否也具有这样的性质,从而帮助学生明白大多數金属都有热胀冷缩的性质.
二、 “磁铁什么地方磁力大”的探究及改进
“磁铁什么地方磁力大”是教科版小学科学三年级下册第四单元第3课“磁铁的两极”中的一个学生探究实验,通过这个实验活动让学生明白磁铁不同位置磁性强弱不同.教材上是选择条形磁铁来研究这个问题的,首先将条形磁体悬挂起来,在条形磁铁上有针对性地选择几个研究点,然后分别在几个研究点下方挂上回形针.通过观察、比较每个研究点下面所挂回形针数量的多少,来得出“磁铁两端磁力强,中间磁力弱”的结论.（如下图所示）
该实验设计意图明显,仅凭知识和经验去分析,似乎又是一个简单、易操作的实验.若老师不假思索地完全按照教材上的方法让学生在课堂上做此实验,会遇到一些困难,造成实验现象不明显、效果差、学生迷茫的结果.
(一) B、D两点上的回形针容易发生移动,难以控制
在学生分小组进行实验探究时,A、C、E三点的操作比较容易.当回形针靠近A、E两点时,会很好地被吸在指定位置,而当回形针靠近C点时,则无法被吸住.因为这三点是磁铁上三个极端的点,A、E两点磁力最强,C点磁力最弱.而B、D两点的操作难度比较大,当回形针靠近B、D点时,能被吸住,但只要一松手,回形针就会向A、E点移动,被吸在靠近A、E点的位置上,因为A、E两点磁力最强,吸在B、D点处的回形针会受A、E点磁力的影响,向A、E点移动,造成A、B、D、E点处吸住回形针的数量差不多,无法得出正确的结论,导致实验的失败.
(二) 悬挂着的条形磁铁容易摇晃,影响实验结果
由于条形磁铁是用两条细线悬挂起来的,因此在当回形针被吸上磁铁时,会引起磁铁的摇晃,或是学生实验过程中无意地碰撞该装置或桌子,也会造成磁铁的晃动.然而磁铁一晃动,被吸着的回形针很容易整串掉落下来,从而影响实验的结果.
为了解决以上问题,通过多次实践,反复思考,对该实验进行了如下改进：
1. 改进条形磁铁
在实践中发现,B、D处回形针的移动除了受A、E点处磁力的影响外,还跟回形针和条形磁铁间接触面过于光滑有关.于是尝试着增大接触面的粗糙程度,在条形磁铁相应的五个点上贴上双面胶,且为了避免双面胶的粘度对实验造成的影响,对其进行了一定的处理,降低了双面胶挂回形针一面的粘度.这样改进之后,回形针就能比较好地被吸在B、D点处了.
2. 固定条形磁铁
既然悬挂着的条形磁铁容易受到干扰发生摇晃,影响实验结果,那么想办法让它不容易发生晃动就行了.于是直接用透明胶带把它固定到了铁架台上（如图所示）,这样就既稳固,又方便操作,实验的准确性也得到了提高.
三、 总结
以上两个实验是小学科学中的常规实验,看似简单易行,但若一味地照本宣科,没有经过多次实践、思考并改进,很多实验是很难操作成功、达到预期效果的.一个好的实验才能让学生记忆深刻,调动他们主动探究的积极性,激起学习科学的兴趣.而想要做好这些实验,教师需要在课前反复操作,优化实验方案,因地制宜地改进实验,使实验现象清晰明了,便于学生观察.
参考文献：
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[3]王晓红.小学科学实验教学中的问题及思考[J].新课程学习（下）,2014（9）：168.
作者简介：
胡雪佳,江苏省苏州市,苏州高新区敬恩实验小学.
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