“物体吸热能力与颜色关系”的突破性设计

马道銮

摘要：中学教材上有一些实验设计看似很合理，操作也很简单，但由于各种客观事实的干扰，加上课堂上地方小、时间短的限制，要想完成这些实验，达到预期的效果，还是有一定的难度。所以很多教师都放弃了实验，改为口头说教，既违背了科学教学规律，学生又失去了学习科学的兴趣，可谓得不偿失。华师版《科学》中探究物体吸热能力与物体颜色关系的实验就是如此。因此如何发现这些实验设计中的缺陷，对其进行改进，让科学课堂不再因为缺少实验而枯燥，让学生因为实验而对科学充满热情是科学教师都应努力的方向。

关键词：实验 设计缺陷 改进

【中图分类号】G633.7

一、实验在科学教学中的作用

《科学》是一门以实验为基础的学科，是一门科学性、实验性和趣味性相结合的学科，新课程标准强调科学学习要以探究活动为核心，科学实验能培养学生学习科学的兴趣，调动学生学科学的积极性，从而更好的学好科学课。 其次，科学实验能让深奥的科学理论、科学现象简单化、具体化、形象化。科学很多的理论知识是前人通过实验、生活实践及一些科学推理得出的。课堂上如何让这些理论知识能被学生毫不怀疑地接受，是科学教学的重点，也是科学教学的难点。解决之道便是实验。学生亲身感受实验事实，不仅能相信这些理论知识，而且能加深对这些理论知识的理解。所以科学课堂很注重实验的开展，科学教材也注重实验的设计。

二、“物体吸热本领与颜色关系”实验常规设计的缺陷及改进的必要性

教材中该实验是经典的常规设计，将两个相同的烧瓶外壁一个涂成白色，另一个涂成黑色，内装相同质量的水，并各放一支温度计，放在阳光下晒一段时间，比较两支温度计上升的度数，应该是涂黑色的瓶内温度计度数比涂白色瓶内的温度计度数高。该实验的设计缺陷是：1、做实验对地点、天气、时间的要求较高，如有时上课时天气不好，或者上午第一节课、下午最后一节课都无阳光或阳光不足难以进行。2、实验要在室外进行，学生要离开教室甚至要到离教室较远的地方才能找到合适的场所。3、所需的时间较长，一节课很难完成教学任务。因此教材中的实验设计基本上是无用的，我相信没有几位教师会按照这个设计去做。笔者通过不断的摸索、不断的提高，经历了数次更改，终于设计出一个比较科学的方案。

三、“物体吸热能力与颜色关系”实验设计的改进

方案一：用100W的灯泡代替太阳作为热源。5、6分钟温度计没有什么明显的变化，要等到10分钟左右才有效果。

方案二：用浴霸中的取暖灯泡作热源。温度计升高较快。出现的问题：温度计上升较快的不是涂黑色的烧瓶，而是涂白色的烧瓶。为了探究原因，让取暖灯泡一直亮下去，开始时是涂白色烧瓶内的温度计上升较快，一段时间后，涂黑色烧瓶内的温度计慢慢地快了起来，最终大于了白色烧瓶内温度计的示数。原因是：涂白色的烧瓶透光性要比涂黑色的烧瓶强，光线可以透过白色的瓶壁直接射入瓶内的水中，所以开始时涂白色的烧瓶内温度计上升得快。一段时间后，黑色的瓶壁由于吸热能力强，温度高于白色的瓶壁，热量由瓶壁传给水的是黑色瓶子快，到最后温度上升得也比白色瓶子快。

方案三：由于水的比热容较大，同样加热条件下，温度上升得也较慢，需要的加热时间也较长。如改作空气这种比热容较小的物质，同时烧瓶内的空气质量比水也小很多，升温一定要比水快得多。改进：将烧瓶内的水倒掉，用橡皮塞封住瓶口，再各插入一支温度计进行试验。温度上升比水快得多，时间节省了很多。但是实验中的现象与水相同，前后结果矛盾。

方案四：玻璃本身具有透光性，黑白两色透光性肯定有差异。能否用不透光的材料来代替呢？用黑白两种颜色的铅画纸，做成大小相同的方形袋子，将温度计放在袋子中。把装置放在取暖灯下，两袋中的温度计上升得非常快，且黑色袋中的温度计上升得始终比白色袋中的温度计快，经过四次改进终于得到了与理论知识相一致的结论。这个方案还有些不足，第一取暖灯泡功率过大，发光时非常刺眼，学生感到不舒服；第二取暖灯泡发光时温度过高，学生万一碰到容易烫伤，有一定的危险性；第三实验太快，时间太短，学生来不及观察、思考，温度已经上升到八、九十度了，不得不停止实验，否则会损坏温度计，学生意犹未尽、体会不深，降低了实验的有效性。

方案五：将方案四中的热源改成60W的普通照明灯泡，温度计示数上升快慢合适，也避免了上述其它缺陷，效果很好。教材上的理论知识是，深颜色的物体比浅颜色的物体吸热能力强。实验中只设计了黑白两种颜色，能否多设计几种颜色进行比较，让学生通过实验了解各种颜色吸热能力的强弱呢？

方案六：增加红、黄、绿、紫色等几种颜色的纸进行实验。通过实验发现紫色的吸热能力最强，红色吸热能力最弱，黄色吸热能力和白色差不多。学生不仅知道了颜色深的物体吸热能力强的理论，还知道了常见一些颜色吸热能力的强弱。既增加了学生的感受，又培养了学生的兴趣，更拓展了学生的思维、开阔了眼界，让学生感到学习科学不是局限于课本之上，对学生科学素养的提高有非常大的好处。深颜色的物体吸热能力比浅色物体强，放热能力又怎样呢？在实验的结束时，让学生再观察各袋中温度计示数的变化，不是又学到了新知识，得到了一个新的结论吗？

方案七：用黑白和几种其它颜色的纸，做成相同的纸袋，各插入一支温度计。不同的袋子放在距60W灯泡距离相同的位置，纸袋放置的角度也要相同，通电让灯泡发光，让学生仔细观察各袋中温度计示数的变化情况，得出深颜色的物体吸热能力较浅颜色的物体能力强的结论。断开开关，让灯泡停止发光再观察袋中温度计的示数变化，看哪支温度计示数下降得快，又得出深色的物体放热能力也比浅色物体能力强的结论。这个方案在我所教的两个班级中都取得了巨大的成功，学生非常喜欢这节课，下课后很多学生都主动围到了我的身边，问这问那，这是以前从没有过的，我知道这节课已经在学生脑海中烙下了深深的印迹。该方案的优点有：取材方便、制作简单、费用低廉、用时短、不受限制、耗能少、安全性高、效果显著等。

四、总结

总之，通过这次实验方案的不断探索与改进，我自己感受到探索过程中的艰辛，更享受到了做实验的乐趣。体会到科学教学的精髓，认识到科学教学对创新能力的实质要求。让我们一起加入到实验的改革与创新之中。让学生在妙趣横生的科学课堂中享受到科学的乐趣，从而提高课堂教学效果，让科学课堂插上轻盈的翅膀。