创新器材优化设计.docx

    创新器材优化设计    叶正辉【摘 要】科学教师要善于创新实验器材、优化实验设计来提升课堂实验的效率教科版五年级上“物体的颜色与吸热”“阳光直射、斜射与吸热”这两个实验，操作烦琐，实验限制较多，效果不佳对这两个实验进行优化设计，将两个实验的操作巧妙地合并在一起，能够大大节省实验时间，再用小太阳灯管来代替太阳，则不受阴雨天的影响改进后的实验，操作轻松简单，且成功率高Key】光和热 照射角度 实验改进 器材一、实验存在的问题《怎样得到更多的光和热》一课是教科版五年级上的内容教科书要求学生把黑色纸、粉色纸、铝箔纸、黑色蜡光纸、白纸等不同颜色的材料对折成纸袋，分别插上温度计来进行实验教科书中一共安排了两个实验，第一个实验是“物体的颜色与吸热”（此实验中还包含一个物体表面光滑程度与吸热的实验），把材料平放在有阳光照射的地面上，比较它们的升温情况，并由观察到的现象得出深色物体比浅色物体升温快，表面粗糙的物体比光滑的物体升温快第二个实验是“阳光直射、斜射与吸热”，把三个黑色的材料分别按与地面平行、与地面垂直、与阳光垂直这三个角度摆放，比较它们的升温情况，并由观察到的现象得出与阳光垂直摆放的材料升温快。

但是这样的实验设计和材料选择存在着一定的瑕疵，在实际课堂教学中很难完成这两个实验，存在的问题主要有以下几点一）教学时间不够教材仅安排了一课时的教学时间，但书上有两个实验，每个实验光计时观察就要10分钟，再加上实验材料的收发与更换，上下楼梯所花费的时间等，基本上两个实验观察完下课铃就响了，教师根本没时间分析、讨论、交流、总结二）实验成功率低以“物体的颜色与吸热”这一个实验为例，要控制的因素有很多，受摆放地温度、摆放方式、摆放时间、地面倾斜度等因素的影响，每次实验都有很多学生“不明原因”的失败，影响实验规律的发现，有的学生还因此得出了错误的实验结论，而且这种亲身经历的“事实”往往会在学生的头脑中扎根，很难改变三）实验太累为了实验效果明显，我们总是会选择阳光猛烈的时间做实验，上有火热的太阳，下有发烫的地面，在这样的环境中待一节课，学生、教师都遭罪特别是教师，在火热的太阳下得待好几节课，所有科学教师都反映上到这一课时累瘫了四）受天气限制如果有些班级上这一课时碰到下雨或者阴天不见太阳的天气，实验就做不了了二、实验的优化设计与器材制作针对上述问题，笔者改进了实验方案，设计了一个全新的实验（图1）用能发光、发热的灯泡来充当太阳，8个纸袋在小太阳周围围成一个圆圈，小太阳在圆心位置，1号至6号都和小太阳的灯光垂直，7号、8号是不同角度的斜射。

1号、2号、3号一组的数据可研究颜色深浅对吸热的影响1号和4号、2号和5号、3号和6号的数据对比可研究表面光滑程度对吸热的影响，1号、7号、8号的数据合起来就能研究光照角度对吸热的影响根据改进后的实验设计方案，笔者对实验器材也进行了改进一）温度计的选择与固定温度计是实验成败的核心材料之一大多数学校都配有温度计，但从笔者所在学校温度计的情况来看，指示的精度比较差笔者所在学校实验室中有近400支温度计，常温下指示温度各不相同，因此在进行此实验时教师有必要对温度计进行筛选，确保实验效果与实验数据的准确性选择好温度计后，对其进行固定是保证实验安全的要素之一那么，该如何固定这些易折的玻璃制品呢？笔者的做法是在固定纸袋的外壁上折出凹槽，将温度计的下端插入，并将其粘在袋子内，上端绷一根橡皮筋（图2）如此既能比较简便地固定住温度计，且拆装也比较方便二）外壁材料的选择所有的温度计都是固定在外壁上的，所以外壁必须围成一个圆形，使各温度计与处在圆心的灯管能保持相同的距离经多次尝试不同的材料，笔者认为用钢网比较容易制作外壁，钢网弹性好，易围成圆形制作温度计的固定槽也方便，只要放根小铜棒，再用老虎钳一夹就能做成。

而且牢固耐用，不用的时候可拆开，几个叠在一起存放，既省地方还不易散失，方便下一年继续使用但在实际使用中，笔者也发现了一个问题，光透出钢网照在学生眼睛上，会对学生的视力造成影响为此，笔者特别在钢网外表面糊了层纸，这样学生观察时就安全了三）袋子的固定由于外壁是圆形的，图1所述实验方案中1号至6号袋子只要平贴在外壁上，和处在圆心的灯管保持相同的距离，就能完成书本中的第一个实验而7号、8号袋子的安装，因为需要有角度变化，为此笔者剪断了钢网上的两根钢丝并往外折相应的角度，再将7号、8号的半个袋子固定在这两根钢丝上，这样，7号、8号袋子就与中心的灯管形成了一定的角度，且与灯管距离没变，能与1号袋子组合，完成书中的第二个实验，成功地将两个实验并在了一起操作，从而节省了时间四）中心灯管的选择中心灯管代替太阳，功率不能太小，否则实验现象不明显，且灯管的大小还要能够契合外壁这个圆形的大小，笔者最终选择了500W的小太阳灯管，刚好能满足实验要求，在10分钟内能明显地观察到所需的实验现象三、改进实验的效果与优点笔者将制作好的实验器材在课堂上进行了尝试，将各组观察到的数据统计、汇总后，求得平均数（表1）从表1中的1号黑色、2号红色、3号白色这三组数据能得到结论：物体颜色越深，吸收的热量越多；物体颜色越浅，吸收的热量越少。

从1号黑色与4号黑色蜡光纸、2号红色与5号红色蜡光纸、3号白色与6号铝箔纸这六组数据对比能得到结论：物体表面越粗糙，吸收的热量越多；物体表面越光滑，吸收的热量越少从表1中的1号黑色（直射）、7号约50°斜射、8号约10°斜射这三组数据能得到结论：光照射角度越大，物体吸收的热量越多；光照射角度越小，物体吸收的热量越少从以上的课堂实践结果来看，对“物体的颜色与吸热”“阳光的直射、斜射与吸热”两个实验的优化设计是合理可操作的，具有实用价值，而关于实验器材的制作上，还可以有进步的空间浙江省新昌县实验小学 312500）  -全文完-。