“光的強弱與溫度”實驗設計與改進

浙江省紹興市上虞區道墟街道中心小學(312368) 章俐鑫

1 教材實驗設計

本實驗來自教科版小學科學5年級上冊第2單元的第5課“光與熱”中的“光的強弱與溫度”。實驗要求學生用鏡子投射陽光到溫度計液泡處，比較使用一面鏡子和多面鏡子時，溫度計顯示溫度的不同。

2 實驗存在問題

光的強弱與溫度實驗是本節課的核心探究活動，也是本節課的重難點所在。那么，怎樣來操作這個實驗，課本上給出的方法是這樣的。

用鏡子將陽光投射到紙上，觀察、比較用一面鏡子和多面鏡子時，反射光的強弱有什么不同？

用溫度計測量紙上光斑處的溫度，比較一下用一面鏡子和多面鏡子，溫度計顯示的溫度有什么不同？

筆者認為課本中的實驗操作存在如下不足之處。

(1)天氣場地限制。課本上要求將溫度計放置在陰涼處，然后用鏡子將太陽光反射到溫度計液泡處，從而觀察溫度的變化。該實驗對天氣和場地的要求較高，且實驗過程中太陽不能被云朵遮擋，不然會影響光斑溫度。

(2)操作比較困難。使用5面鏡子至少需要3個學生手持，還需要保持1 min左右的時間讓光斑照射到溫度計液泡處。這在操作時對學生要求太高了，很多學生左右手分別拿一面鏡子，光斑往往會移動，這樣一旦有一面鏡子移開了，又要重新對光操作。

(3)數據不夠精確。由于操作上的困難，導致實驗時有部分光斑并不在液泡處，學生就匆忙記錄數據，從而影響了實驗的科學性和真實性。

3 實驗改進設計

3.1 改進后的實驗器材

5面鏡子、暖光燈、氣溫計、支架、秒表、記錄單。

3.2 改進后的實驗裝置

改進后的裝置示意圖如圖1所示，實物圖如圖2所示。

圖1 示意圖

圖2 實物圖

3.3 改進后的實驗操作過程

(1)將支架水平放置在桌面上，接通電源，打開開關。2 min后記錄下不使用鏡子時的溫度。

(2)調整1號鏡子的角度將光反射到溫度計液泡處。2 min后記錄使用1面鏡子時的溫度。

(3)用同樣的方法將鏡子增加到3面鏡子和5面鏡子，分別記錄下2 min后的溫度。

(4)分析實驗數據，思考并寫出自己的發現。

3.4 改進后的實驗創新要點

3.4.1 更換光源，有備無患

筆者準備了一個暖光燈在裝置頂部，用來代替太陽，這樣解決了天氣受限的問題。浙江有時候連綿陰雨，導致該實驗一直無法順利進行，有了暖光燈可以在室內就很好地完成實驗。另外，筆者還制作了一個擋光板，可以讓溫度計處于陰暗處，解決了場地受限的問題。

3.4.2 調整鏡架，精準反射

由于手拿鏡子不穩定導致光斑不能固定在同一個位置，增加了實驗操作難度。筆者根據暖光燈的位置設計了調整好角度后的鏡子架，這樣擺放好鏡子就可以長時間穩定地將光反射到溫度計液泡處。

3.4.3 支架固定，便于觀測

利用支架可以將溫度計、光源和鏡子有效組合在一起，解放了雙手，每個學生都可以觀察和記錄溫度的變化，也使得實驗數據更加精準。這里仍選用課本中的氣溫計進行實驗而不采用電子溫度計，是因為使用普通氣溫計可以提高學生使用溫度計的準確性和讀數能力，而使用電子溫度計學生的這一能力就得不到有效鍛煉。

4 實驗評價效果

4.1 降低實驗難度，保護學生的求知欲

5年級學生對科學學習保持著高昂的探究熱情，尤其是對光與熱等方面的探究不僅驗證了生活經驗，更希望通過實驗的方式進行科學的探究。通過對課本實驗的改進，使學生在天氣、場地等受限的情況下也能開展課堂探究。在操作上降低了實驗難度，讓學生輕松收獲成功的喜悅，從而保護了他們的探究欲望，使他們對以后的實驗操作充滿期待，有利于學生的科學探究學習。

4.2 實驗數據更加精確，提高實驗的有效性

通過改進實驗，解放學生的雙手，讓每個學生都能更好地觀察溫度的變化，提高實驗的有效性。