两个常见小学科学实验的探究及改进

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，可以推倒或推斜大头针。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，推倒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：

[1]黄德兴.3个小学科学实验的改进及教学反思[J].实验教学与仪器，2015（Z1）：123-124.

[2]张红霞.科学究竟是什么[M].北京：教育科学出版社，2003.

[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。