“物體吸熱能力與顏色關系”的突破性設計

馬道鑾

摘要：中學教材上有一些實驗設計看似很合理，操作也很簡單，但由于各種客觀事實的干擾，加上課堂上地方小、時間短的限制，要想完成這些實驗，達到預期的效果，還是有一定的難度。所以很多教師都放棄了實驗，改為口頭說教，既違背了科學教學規律，學生又失去了學習科學的興趣，可謂得不償失。華師版《科學》中探究物體吸熱能力與物體顏色關系的實驗就是如此。因此如何發現這些實驗設計中的缺陷，對其進行改進，讓科學課堂不再因為缺少實驗而枯燥，讓學生因為實驗而對科學充滿熱情是科學教師都應努力的方向。

關鍵詞：實驗 設計缺陷 改進

【中圖分類號】G633.7

一、實驗在科學教學中的作用

《科學》是一門以實驗為基礎的學科，是一門科學性、實驗性和趣味性相結合的學科，新課程標準強調科學學習要以探究活動為核心，科學實驗能培養學生學習科學的興趣，調動學生學科學的積極性，從而更好的學好科學課。 其次，科學實驗能讓深奧的科學理論、科學現象簡單化、具體化、形象化。科學很多的理論知識是前人通過實驗、生活實踐及一些科學推理得出的。課堂上如何讓這些理論知識能被學生毫不懷疑地接受，是科學教學的重點，也是科學教學的難點。解決之道便是實驗。學生親身感受實驗事實，不僅能相信這些理論知識，而且能加深對這些理論知識的理解。所以科學課堂很注重實驗的開展，科學教材也注重實驗的設計。

二、“物體吸熱本領與顏色關系”實驗常規設計的缺陷及改進的必要性

教材中該實驗是經典的常規設計，將兩個相同的燒瓶外壁一個涂成白色，另一個涂成黑色，內裝相同質量的水，并各放一支溫度計，放在陽光下曬一段時間，比較兩支溫度計上升的度數，應該是涂黑色的瓶內溫度計度數比涂白色瓶內的溫度計度數高。該實驗的設計缺陷是：1、做實驗對地點、天氣、時間的要求較高，如有時上課時天氣不好，或者上午第一節課、下午最后一節課都無陽光或陽光不足難以進行。2、實驗要在室外進行，學生要離開教室甚至要到離教室較遠的地方才能找到合適的場所。3、所需的時間較長，一節課很難完成教學任務。因此教材中的實驗設計基本上是無用的，我相信沒有幾位教師會按照這個設計去做。筆者通過不斷的摸索、不斷的提高，經歷了數次更改，終于設計出一個比較科學的方案。

三、“物體吸熱能力與顏色關系”實驗設計的改進

方案一：用100W的燈泡代替太陽作為熱源。5、6分鐘溫度計沒有什么明顯的變化，要等到10分鐘左右才有效果。

方案二：用浴霸中的取暖燈泡作熱源。溫度計升高較快。出現的問題：溫度計上升較快的不是涂黑色的燒瓶，而是涂白色的燒瓶。為了探究原因，讓取暖燈泡一直亮下去，開始時是涂白色燒瓶內的溫度計上升較快，一段時間后，涂黑色燒瓶內的溫度計慢慢地快了起來，最終大于了白色燒瓶內溫度計的示數。原因是：涂白色的燒瓶透光性要比涂黑色的燒瓶強，光線可以透過白色的瓶壁直接射入瓶內的水中，所以開始時涂白色的燒瓶內溫度計上升得快。一段時間后，黑色的瓶壁由于吸熱能力強，溫度高于白色的瓶壁，熱量由瓶壁傳給水的是黑色瓶子快，到最后溫度上升得也比白色瓶子快。

方案三：由于水的比熱容較大，同樣加熱條件下，溫度上升得也較慢，需要的加熱時間也較長。如改作空氣這種比熱容較小的物質，同時燒瓶內的空氣質量比水也小很多，升溫一定要比水快得多。改進：將燒瓶內的水倒掉，用橡皮塞封住瓶口，再各插入一支溫度計進行試驗。溫度上升比水快得多，時間節省了很多。但是實驗中的現象與水相同，前后結果矛盾。

方案四：玻璃本身具有透光性，黑白兩色透光性肯定有差異。能否用不透光的材料來代替呢？用黑白兩種顏色的鉛畫紙，做成大小相同的方形袋子，將溫度計放在袋子中。把裝置放在取暖燈下，兩袋中的溫度計上升得非常快，且黑色袋中的溫度計上升得始終比白色袋中的溫度計快，經過四次改進終于得到了與理論知識相一致的結論。這個方案還有些不足，第一取暖燈泡功率過大，發光時非常刺眼，學生感到不舒服；第二取暖燈泡發光時溫度過高，學生萬一碰到容易燙傷，有一定的危險性；第三實驗太快，時間太短，學生來不及觀察、思考，溫度已經上升到八、九十度了，不得不停止實驗，否則會損壞溫度計，學生意猶未盡、體會不深，降低了實驗的有效性。

方案五：將方案四中的熱源改成60W的普通照明燈泡，溫度計示數上升快慢合適，也避免了上述其它缺陷，效果很好。教材上的理論知識是，深顏色的物體比淺顏色的物體吸熱能力強。實驗中只設計了黑白兩種顏色，能否多設計幾種顏色進行比較，讓學生通過實驗了解各種顏色吸熱能力的強弱呢？

方案六：增加紅、黃、綠、紫色等幾種顏色的紙進行實驗。通過實驗發現紫色的吸熱能力最強，紅色吸熱能力最弱，黃色吸熱能力和白色差不多。學生不僅知道了顏色深的物體吸熱能力強的理論，還知道了常見一些顏色吸熱能力的強弱。既增加了學生的感受，又培養了學生的興趣，更拓展了學生的思維、開闊了眼界，讓學生感到學習科學不是局限于課本之上，對學生科學素養的提高有非常大的好處。深顏色的物體吸熱能力比淺色物體強，放熱能力又怎樣呢？在實驗的結束時，讓學生再觀察各袋中溫度計示數的變化，不是又學到了新知識，得到了一個新的結論嗎？

方案七：用黑白和幾種其它顏色的紙，做成相同的紙袋，各插入一支溫度計。不同的袋子放在距60W燈泡距離相同的位置，紙袋放置的角度也要相同，通電讓燈泡發光，讓學生仔細觀察各袋中溫度計示數的變化情況，得出深顏色的物體吸熱能力較淺顏色的物體能力強的結論。斷開開關，讓燈泡停止發光再觀察袋中溫度計的示數變化，看哪支溫度計示數下降得快，又得出深色的物體放熱能力也比淺色物體能力強的結論。這個方案在我所教的兩個班級中都取得了巨大的成功，學生非常喜歡這節課，下課后很多學生都主動圍到了我的身邊，問這問那，這是以前從沒有過的，我知道這節課已經在學生腦海中烙下了深深的印跡。該方案的優點有：取材方便、制作簡單、費用低廉、用時短、不受限制、耗能少、安全性高、效果顯著等。

四、總結

總之，通過這次實驗方案的不斷探索與改進，我自己感受到探索過程中的艱辛，更享受到了做實驗的樂趣。體會到科學教學的精髓，認識到科學教學對創新能力的實質要求。讓我們一起加入到實驗的改革與創新之中。讓學生在妙趣橫生的科學課堂中享受到科學的樂趣，從而提高課堂教學效果，讓科學課堂插上輕盈的翅膀。