新课改下对一节科学实验课的探究

王兴辉

摘要：在小学四年级科学教材（青岛版）中的《水流有力量》一课的教学设计上，许多参加优质课公开课的教师抛开课本别出心裁的采用了自己设计的实验方案进行教学，笔者认为这不仅是对教材实验设计原理和科学知识认知等诸多方面的误解，还增加了学生的认知难度和学习压力，本文就《水流有力量》一课中出现的实验设计方案展开论述，并试图探究新课改下小学科学实验方案的发展方向。

关键词：新课改;科学实验;水流有力量

1教学实验描述

该实验是针对小学四年级的学生进行的科学实验，希望学生通过实验能够升华基本的科学实验素养，如学会控制实验常量和变量。能够在这堂课中认识到水流有力量，并且能够认识到水从水位越高的地方流下水流产生的力量越大，水的流量越大水流的力量越大。

2实际教学情况部分课堂的操作方法

具体的实验方法是：用兩个大小相同，开口相同的瓶子，在同一高度下一个人为对水瓶施加压力，另一个不施加外力，让水流冲击水轮，实验发现施加压力的水瓶明显可以让水轮转得更快，由此得出流速对水流产生力量的影响。但在笔者看来此实验的设计不但存在明显的缺陷而且还有画蛇添足的成分，现分析如下。

3教学方案中存在的问题

首先，在笔者看来水流的流量已经包含了流速这一因素，有流量的体积描述来定义流量：单位时间内液体流出的体积。由流量的体积公式：流量（Q）=水的流速（v）×水流截面积（s）可知，流量和水流的速度和横截面积均有关系，我们在设计水流的力量和水流的流量的关系时，发现水流的多少恰好体现了流速和水流的横截面，流量等同于流速和横截面的乘积。简单来说直观上认为流量也就是体积，流速越大横截面积越大，则流量越大，水流产生的力量也越大。

我们进一步分析，若采用微元法探究水的流量大小对其力量的影响，可以把水流看作是一个单位体积的水滴的集合，通过自由落体运动，将其重力势能转化为动能。动能（EK）=质量（m）×重力加速度（g）×高度（h），然后水的一部分动能再转化为水轮的动能。我们假定水和水轮之间的能量转化率是相同的情况下。那么我们通过微元法来观察，如果是相同的一滴水，其质量（m）=密度（ρ）×体积（v），那么体积相同的情况下质量是相同的，所以在高度确定的情况下，单位体积的水的动能是确定的，那么对水轮的作用也是确定的。所以同一高度影响水轮转动快慢的因素是单位时间内有多少单位体积的水滴与小水轮发生了碰撞，因此该论证验证了水的流量其本质与水的流量有关，而与水的流速无关，而得到与水的流速相关这一实验结论的本质是：水的流速加快导致了水的流量加大，从而引起了单位时间内水的质量（体积）增多，导致其动能的增加。

因此从以上分析来看：我们认为水流的力量大小看成是与水流的流量有关更加科学合理，更加容易让人理解。

其次，根据小学生科学认知发展规律来看，该实验的设计中产生的变量达到三种之多：水位，流速和流量，短时间内学生们难以区分容易混淆，因此实验方案中对变量的设定难以做到“两变一不变”的合理有效的控制;而且从学生心理认识发展或者科学素养发展的层面来说，这至少是初中生所具备的水平，对于小学生来说有些超前，在实验设计环节无论是对各种变量的控制，还是实验操作过程中各环节的把控都会有些迷茫，而且从实际的课堂教学来说，大多数学生在实验课堂中难以正常顺利的完成实验。

再次，由于该实验的设计中为了突出水流速度的变化对水轮快慢的影响，人为通过手动控制水流的速度来调节水流力量的大小，进而改变水轮转动的快慢，这显然也是不科学的：人为因素的增加就改变了原有的水的动能是其单纯的重力势能转换的结果。人对水瓶做功，那么水瓶发生形变会对水做功，从而水流得到的动能（EK）=重力势能（m×g×h）+人为外力做功（w），因此实验得到的结果与人手的压力大小有很大关系。

因此最后笔者建议：对于实验的设计需要在符合实验本身科学性的前提下，充分考虑学生的认知水平，让学生在学习过程中能够充分理解实验进而完成实验。

4教学问题改进的方法

4.1不盲目增加实验内容

对于教材中的实验，是经过多方面考量和论证的，符合适龄学生的学习和生活，也符合他们的认知能力，不刻意增加实验内容，以免让学生在认识实验的本质上产生误解从而失去对科学的学习兴趣。

4.2设计实验需要进行科学的论证

在自主设计一项实验的过程中，对该实验的实验原理一定要理解深刻，同时要对实验设计的科学性进行论证，严格按照实验设计的逻辑规范，不对实验人为干预，让学生从小养成良好的科学素养。

4.3加强课堂引导

四年级的学生认知能力和知识储备有限，对于实验课来说，可以采用探究型实验代替验证型实验来引起他们的兴趣，但是教师需要在实验方法，实验思维上进行有效的引导，激发孩子们探求知识主动学习的动力。

参考文献

[1]余淑霞.小学科学实验探究教学有效性的策略研究——泉州市"十二五"重点立项课题实验方案[C]//第五届中国教育技术装备论坛获奖论文集（下）.