科学课《传热比赛》实验反思与创新改进

邢彦超

一、引言

实验课程是小学科学课程的重要部分，但是目前还存在一些问题：学生积极性不高，部分学生不参与实验;实验操作过程行为不规范;小学科学实验课程设计没有与时俱进等。

小学科学实验随着科技的进步，现代化社会的加快，作为小学科学实验教师，必须改变传统的教学方式，将传统书面知识讲解与实物相结合，应用现代化技术使实验更清晰直观;提高学生的科学探究兴趣，让学生积极参与，提出实验问题;不断改进实验装置，引导学生观察实验，培养学生动手实践能力，增加学生对科学实验的认知能力。发展学生的实践能力，更能让学生知道科学怎么与社会生活相结合，真正达到小学科学实验培养实践人才的目的。

本文以《热传比赛》的教学过程为例，探讨在新课标的指导下，如何充分发挥学生的主体作用。在学生参与改进实验装置的项目中，师生共同改进探究不同金属传热性能的实验装置，既激发了学生的科学实验研发和探究兴趣，又培养了学生的创新能力，提高了学生的科学素养，同时还促进了科学实验器材的不断改进。

二、学情分析

《传热比赛》是教科版五年级下册第二单元第七课，从单元上来看，学生已经认识了大多数物体热胀冷缩，热可以从温度高的一端传递到温度低的一端等知识的基础上，为进一步认识热传递的性质而设计的。从内容上来看，本节课有两个活动帮助学生构建物质的导热性能的概念。一是学生用手触摸感受不同材质勺子的导热能力，认识热的良导体和热的不良导体;二是学生设计实验方案，验证同是热的良导体不同金属材料的导热性能的不同。

在课堂教学中发现：五年级的学生已经逐步形成了较为严谨的科学态度，在第一个实验直接将勺子放入水中，受到水蒸气的影响，没有可视化的数据，学生会对自己的感受产生怀疑。原教材中的第二个活动，教师需要耗费大量时间和精力进行课前实验准备，在实验过程中随着凡士林受热融化，火柴的倒落可能会影响其他火柴的状态，导致整个小组将无法得出结论。

三、教学目标以及教学重难点

通过对教材和学生特点的分析，结合《义务教育小学科学课程标准》，确立的教学目标以及重难点如下：

（一）教学目标

1.科学知识目标：知道不同的物体传导热的本领是不同的。了解善于传导热的物体称为热的良导体如金属，不善于传导热的物体叫作热的不良导体如塑料、木头。

2.科学探究目标：设计分析不同材质的物体导热性能比较的实验。

3.科学态度目标：发展对科学探究的浓厚兴趣，培养学生实事求是，追求创新的精神。

4.科学、技术、社会与环境目标：意识到实验和分析处理数据方法的选择会对实验数据的准确性产生影响。

（二）教学重难点

教学重点：不同材料物体的导热性能不一样，能区分热的良导体和热的不良导体;比较不同金属的导热性能不同。

教学难点：能设计不同金属导热性能的实验方案，进行不同金属导热性能的实验，分析实验数据得出结论。

四、实验改进

（一）不断改进实验装置

基于上述原因的分析，将探究不同金属传热性能的实验装置进行了多次改进：使用经改进后的金属受热装置，如图1（左），观察钢条、铜条指针偏转的速度。钢条偏转较慢，铜条偏转较快。但是操作时间不易把控，仪器数量较多，双头酒精灯温度过高不适合小学生分组合作探究。又将教材中利用凡士林固定的火柴改为直接悬挂的蜡圈，如图1（右），蜡圈较小，不会交叉影响实验现象，但是蜡圈的制作过于烦琐。还利用了电子温度计对金属的温度变化进行测量，但是测温接触棒测量范围有限，同时酒精灯的温度过高，不太安全，测温接触棒易损坏。

五年级的同学经过两年多的科学学习，已经初步逐步具有设计和探究实验的能力，因此同学们加入改进实验装置的项目。图3是与同学们共同改进实验装置的过程。在一位同学的设计方案中大家获得了灵感，经共同查阅文献，发现可逆变温材料贴纸非常适合该实验。经过多次尝试将方形可逆变温材料贴纸粘在金属铜棒、锌棒、铝棒上，传热比赛的效果非常明显。这是由于在热水中铜棒、锌棒、铝棒相对于铁、不锈钢等金属具有较高的导热系数。

（1）学生设计方案;

（2）不同型号的变温贴纸;

（3）多种金属棒;

（4）学生多次对比分析不同金属的传热效果。

（二）改进后的实验装置

改进后不同金属传热性能的实验装置使用方法：首先将热水加入烧杯中，将贴有可逆变温贴纸的金属棒插在木盖子中，将木盖放在烧杯上。然后观察记录可逆变温贴纸变红的时间，通过对比相同长度的贴纸变红的时间，分析金属棒的传热速度。

可以看出改进后的不同金属传热性能实验装置的优点：

1.实验现象直观，当温度超过55℃时候，黑色的可逆变温材料会变成红色，通过记录不同金属棒上红色的出现时间可以比較不同金属导热性能。当温度低于55℃时候，红色的可逆变温材料会变成黑色，可以反复使用节能环保。

2.装置简单安全，使用热水传热，温度不至于过高，且没有明火。

3.降低外界干扰，烧杯上部的木盖作为热的不良导体，可以减少水蒸发对实验造成的影响。

4.实验效率提高，1分钟内可以观察到明显的现象。

5.装置一器多用，实验装置可以用于热是怎样传递的，探究凉得慢些的实验。

五、教学过程

（一）激趣导入：学生用手触摸热水中的铁勺柄，说一说感受，吸引学生的兴趣，引导学生提出“不同材质的勺子的传热性能相同吗？”的疑问。

（二）木勺、铁勺、塑料勺的传热比赛：学生认识热的良导体和热的不良导体。

（三）探究不同金属传热性能的实验：

1.出示三根金属棒，学生大胆猜测同是热的良导体，他们的传热性能相同吗？