小學科學研究性實驗設計

【摘要】：小學階段是培養科學素養的黃金時期，學生對于內容的理解不如初高中那樣的深入，教師應該更注重科學知識的科普。因此，在小學科學教學過程中，注重研究性實驗的探索，啟發對科學的認識，對于小學生科學素養的提高尤為重要。但現在簡單易行的探究性實驗較少，筆者考慮至此，通過本文介紹一個適合小學生的科學實驗。

【關鍵詞】：實驗;小學;燈泡;溫度變化;探索

1. 引言

小學階段是培養孩子科學素養的黃金時期，這個階段孩子對身邊的一切都充滿著好奇。這時不應該將孩子們的興趣扼殺在搖籃里。但是，據了解，不少學校為了應付硬式考試，沒有合理安排科學課，造成許多學生在小學就對科學失去興趣，認為科學只是需要死記硬背的。因此，在小學就應該注重科學知識的科普，啟發學生對科學的認識，避免灌輸一些錯誤信息，引導學生發現身邊的科學現象，達到入門，培養興趣的作用。在小學科學教學過程中，注重研究性實驗的探索。實驗在設計時，要與生活相聯系，新的知識建立在原有的知識基礎上，更能使學生接受。

本文介紹了一個探索發現的適合小學生的科學實驗，對小學生興趣的探索有很大的幫助。即研究性學習課題——《探究燈泡通電發光時溫度的變化情況》。

2. 具體案例設計與實施

2.1 前期分析

2.1.1 學習內容分析

本節課內容屬物質科學的范疇。在學生對電路有了大致了解之后，進行一節此探究實驗。

2.1.2 學習者分析

本案例針對的是四年級學生，處于這個年齡段的學生對科學有濃厚的興趣，對生活現象充滿好奇，樂于探索、發現。經過一年對科學的學習，對于科學探究的過程有初步的經歷，在這個階段培養他們發現問題以及解決問題的能力是非常有必要的。

2.1.3 教學重難點

在老師的引導下，要能自己設計實驗，并動手進行操作。記錄數據，繪制圖表，分析結果，一系列的過程很需要精力。

2.2 教學目標

2.2.1科學探究

1. 通過對身邊現象的發掘，學會提出問題，通過多種途徑尋求證據、運用創造性思維和邏輯推理解決問題，并通過評價與交流達成共識的過程。2. 經歷提出問題和假設，自己設計方案，獲取證據，分析和處理數據，得出結論，來解釋這個現象，評價與交流的過程。3. 能用科學探究的過程和方法開展學習與探究活動。4. 通過這個實驗，培養學生的動手操作能力，掌握觀察、實驗、收集處理信息的基本技能。

2.2.2科學知識與技能

1. 理解燈泡發光的能量轉化。2. 具有觀察、實驗、收集和處理信息的初步技能、以及用科學語言表達和交流的初步技能。3. 對小學生來說，要求他們能在觀察中發現一些問題，判斷是否能用自己的知識解釋，提出自己不能解釋的問題;能從已有知識和經驗出發提出問題，并用自己的語言描述所提出的問題;能對自己提出的問題進行簡單分析，初步判斷是否適合于探究。

2.2.3科學態度、情感與價值觀

1. 通過對燈泡通電發光時溫度的變化實驗，培養學生對身邊事物的觀察，養成良好的習慣，使學生的科學素養在主動學習科學的過程中得到發展。2. 求真務實、堅持真理，具備探究與創新的初步意識，能夠與同學合作完成實驗，養成分享與協作的習慣，形成良好的相互尊重的人際關系。3. 能與人交流與協作，包括積極與同學討論與主題相關的問題和觀點，尊重小組其他同學，在探究小組中承擔一定的角色并完成任務，在研究和學習中幫助其他同學等。

2.2.4科學、技術、社會、環境

了解科學技術在當代社會經濟發展中的重要作用，認識技術發展帶來的負面影響，了解對一個問題的解決可能又帶來新的問題;了解有關正確運用科學技術的倫理問題;初步懂得實施可持續發展戰略的意義。

2.3 教學過程

2.3.1創設情境

課前，由老師提供實驗器材：小功率臺燈、簡易電子探頭溫度計和秒表。

過渡語：同學們，你們有沒有覺得燈泡發光時會發熱啊？那有沒有感受過燈泡發光時的溫度呢？

上課時，首先在講臺桌上擺出一盞臺燈，打開臺燈開關，請一位同學上講臺觸摸發光時的燈泡，講述一下感覺。之后將電子探頭溫度計的探頭置于燈泡附近，將溫度計的Led顯示屏置于投影儀下，讓全班同學看見。學生會觀察到顯示屏示數逐漸升高，幾分鐘后，關閉開關，溫度又下降。

教師提問學生：你們觀察到了什么？針對上面的實驗，你們能提出什么問題？進一步提問該用什么方法解決這個問題呢？

對學生進行分組，共八組，探討一下問題的原因。

利用學生身邊常發生的事情創設情境，激發學生的學習熱情，引發學生思考，讓學生自己設計實驗探究并解決實際問題。同時培養動手操作能力。

2.3.2猜想

打開臺燈后，溫度會逐漸升高，關閉后，溫度下降。那么，燈泡通電發光時溫度的變化情況究竟如何，設計實驗，通過實驗繪制圖像就可以得到答案。

讓學生用老師提供的器材，該如何進行實驗探究呢？進行分組討論，制作出實驗記錄表格，并猜想可能出現的結果，繪制出一幅曲線圖，描述大致變化趨勢。老師請同學起來說明實驗設計，并解釋說明理由，將圖置于投影儀下，在多媒體屏幕上展示，由在座的學生對他的解釋及圖像做出評價，分析圖像。最終讓每個小組根據猜想，進行實驗。

2.3.3實驗驗證

為每組提供一盞學生式小功率臺燈、一只電子探頭溫度計和一只秒表。

具體參考步驟如下：

將電子探頭置于燈泡附近，將Led電子顯示屏放在桌面上，組內一位同學掌控秒表，一位同學觀察示數，一為同學控制臺燈開關，另一位同學記錄數據。打開開關后，每隔7s記錄一個數據，等到溫度升到最高 （必須低于電子探頭溫度計的最大量程） ，關閉臺燈，使自然冷卻，同樣記錄讀數。將數據記錄在設計好的表格中，在坐標軸中描點，繪制出溫度隨時間變化的曲線圖。與預期的曲線圖作對比。

讓各小組同學帶著數據回家，用電腦軟件excel，輸入實驗數據，制作出曲線圖，打印下來后帶到學校來，小組派代表進行交流分享，引導其用科學、完整的語言表達自己的實驗結論。老師通過投影儀展示所填寫的表格、做出的關系圖。交流實驗結果，學生討論得出結論，由全班同學進行評價。

最終，由教師給出正確的曲線以及分析原因，讓同學們都能明白，對自己的實驗做一個總結。

2.3.4交流與評價

從數據分析可知：燈泡發光時溫度變化是有一定規律。電燈在起初工作時，曲線斜率比較陡，表明溫度的上升幅度變化較大，和電流的熱效應有關，溫度高，分子熱運動快。關閉臺燈時，曲線斜率比較緩，表明溫度下降幅度變化較小。

對學生的評價：包括參與活動的積極性和態度，設計方案是否合理，小組同學之間能否相互合作，小組能否共同討論和分析數據結果等，分別由老師及組內成員給出評價。

2.3.5進一步合作研究、研討

課外延伸：你還能用以上器材，設計出什么問題進行探究呢？作為課后作業，帶給同學回家做，請每組至少做一組探究。

2.4注意事項

教師在上課前應該首先進行實驗，確保實驗的可行性，再進行教學。

3. 總結

本實驗操作簡單，儀器簡易，用電腦繪制圖表也很方便，很適合作為學生的探究活動。對于科學探究，立足學生發展，從學生實際出發，精選基礎知識、技能與方法，使學生在學習中體驗科學的魅力和樂趣，使學生的科學素養在主動學習科學的過程中得到發展。另外，科學探究是科學的本質特征，具有重要的教育價值。它不僅可以使學生更深刻地理解科學知識，更好地掌握科學方法，而且使學生得以親身體會科學精神的實質，培養科學情感、態度與價值觀，從而更有效地提高科學素養。讓學生在學習科學知識的同時經歷科學探究過程，對他們的長遠發展有重要意義。