優化實驗設計，培養學生自主探究能力

林佳

摘 要 根據新課標指引，科學課要以培養學生自主探究為核心提升其科學素養?？茖W課是以實驗為基礎的課堂，因此優化實驗設計，激發學生自主探究欲望，提高課堂效率，是實驗教學的關鍵?；凇稓怏w的熱脹冷縮》，筆者改進教材觀察肥皂膜的實驗，提供了三組不同的實驗器材供學生選擇，突破了實驗的單一性，培養了學生動手操作和合作能力，提高了自主探究能力和科學素養。

關鍵詞 熱脹冷縮 實驗改進 自主探究

中圖分類號：G623.6文獻標識碼：A

在飛速發展的新時代，科技和人才競爭日益激烈。世界各地比以往更為迫切的需要先進的科學知識和優秀的人才。從2020年起，國家開始實施“強基計劃”。因此，教育者對學生的學術志趣引導、科學素養提升、數理基礎強化的提前布局就迫在眉睫。

《氣體的熱脹冷縮》選自粵教版小學科學三年級上冊，是第4單元《熱與溫度》第21課的內容。在這一課之前，學生已有學習《液體的熱脹冷縮》的基礎，在這一節課之后將學習《固體也會熱脹冷縮嗎》。本節課具有承前啟后的作用，在這一單元中占有重要的地位。因此理解和掌握氣體的熱脹冷縮顯得尤為重要。

1實驗存在的問題

本節課教材安排了兩個活動，其中第2個活動是“會變化的肥皂膜”。實驗內容是在燒瓶口沾上肥皂水，形成肥皂膜。將燒瓶分別放入冷水和熱水中，觀察肥皂膜的變化。教材中的配圖則展示學生將燒瓶分別放入冷水、溫水和熱水中，配圖旁邊的教材卡通人物彬彬提示“可以試一試用手捂熱燒瓶”。在實際教學中，筆者發現了本實驗的一些不足之處：

（1）將燒瓶分別放入冷水、溫水中時，實驗現象沒有明顯對比;（2）泡泡是透明的，老師進行演示實驗時，學生難以觀察;（3）用手捂熱燒瓶時間長，實驗效果不明顯;（4）演示現象單一，缺乏說服力;（5）教材中實驗指引與配圖內容不一致，指示不明確。

2器材改進

基于以上思考，筆者取消了將燒瓶放入溫水的這一步驟，并替換掉觀察肥皂膜的實驗。另外提供了3組不同的實驗器材，讓學生有選擇的自主探究。

A組：熱水、冷水、燒杯、燒瓶、氣球

B組：熱水、冷水、燒杯、無針頭注射器

C組：熱水、冷水、燒杯、連接吸管的燒瓶、紅墨水

3優化實驗設計

通過活動一“乒乓球能鼓起來嗎”，學生觀察發現完好的癟乒乓球在熱水中能鼓起來，裂開的癟乒乓球則不能。由此得出結論：乒乓球里的空氣受熱膨脹了。

接下來的實驗教學筆者改進了教材原本的活動二“會變化的肥皂膜”，設計了以下分組實驗，多法驗證“氣體的熱脹冷縮”現象：

第一步：引導學生設計實驗方案。

為了突破學生設計實驗方案的難點，出示以下問題：

（1）空氣有什么特點？（2）用什么容器裝空氣？如何密封？（3）怎樣讓空氣受冷和受熱？（4）用什么辦法才能看清空氣的體積發生了變化？

老師介紹ABC三組實驗材料，讓學生自主選擇感興趣的材料進行實驗設計。最后，全班交流，利用投影儀展示小組的實驗計劃，師生共同完善實驗計劃。

第二步：小組合作探究。

學生根據實驗方案領取器材進行實驗。教師提醒：在實驗過程中，小心熱水，注意安全，儀器要輕拿輕放;小組分工合作，細心觀察實驗現象，及時記錄。

（1）方法一：調皮的氣球。

在燒瓶口套上氣球，先放入熱水中，再放入冷中，通過氣球的鼓凹來判斷氣體體積的變化。

（2）方法二：會動的針筒。

把注射器塞子抽至中間，蓋住頭帽。把注射器倒立放進熱水中，會發現塞子緩緩上升，直至停下;再放入冷水中，會發現塞子緩緩下降。

（3）方法三：會吹泡泡的燒瓶。

燒瓶的瓶口連接吸管，并把瓶口密封。把燒瓶放入熱水中，吸管放入紅墨水中，會發現吸管的一端吹出泡泡。再把燒瓶放入冷水中，會發現吸管吸進了一段紅墨水。

第三步：匯報交流，得出結論：

（1）小組交流匯報實驗現象。

（2）學生得出結論：氣體在受熱時體積會膨脹;受冷時體積縮小。

4改進實驗的效果與優點

4.1實驗現象效果明顯

老師提供的實驗器材，便于獲取，易于操作，實驗現象明顯。學生能直觀的觀察到氣體受熱體積膨脹，受冷體積縮小這一現象。

4.2實驗教學以生為本

（1）老師設計的實驗新奇有趣，符合三年級學生活潑好動的學情，有效的激發學生的好奇心;

（2）在小組合作探究的環節，學生自主選擇不同的實驗器材，突破了教材的單一性，學生從一個驗證實驗的旁觀者，變成一個設計實驗的探究者。這極大激發了學生主動探究的積極性，創新思維得以發展，合作學習和動手操作能力得以提高;

（3）每個學生生活背景和生活經驗不一，因此每個學生對熱脹冷縮的前概念不一樣。本節課學生可以根據自己的能力和熟悉的器材，選擇設計不同的實驗方法，體現了老師分層教學，因材施教的原則;

（4）學生通過多種實驗方法驗證，最后得出空氣熱脹冷縮這一結論，開闊了學生廣闊的視野，培養了嚴謹的科學態度。

4.3實驗環節層層遞進

從開始的演示實驗（癟乒乓球鼓起），到對比實驗，最后設計實驗，學生在逐步模仿、思考中，提高了實驗遷移能力。

學生通過參與“提出猜想→設計實驗方案→討論交流，確定方案→分組實驗→討論分析→得出結論”的過程，像科學家一樣完成了科學活動的探究過程，在實驗中體驗、感悟和內化，感受科學的樂趣，提高了自主探究能力。

參考文獻

[1] 郝京華.科學課程標準解讀[M].湖北教育版社，2002.

[2] 黃璨.化學新課程中微型實驗探究活動的設計[M].北京：化學工業出版社，2005：72-75.