“熱是怎么傳遞的”實驗教學(xué)改進(jìn)

胡濱

“熱是怎么傳遞的”是教科版小學(xué)科學(xué)五年級下冊第二單元“熱”第6課《熱是怎么傳遞的》一文中的一個實驗教學(xué)案例。在實際教學(xué)中，筆者感到教材中的實驗有可改進(jìn)之處，于是經(jīng)過不斷實踐，對實驗器材做了改進(jìn)設(shè)計，使得實驗更具有單人可操作性，實驗觀察更方便，實驗效果更明顯，真正實現(xiàn)了實驗教學(xué)的科學(xué)性。

教科版小學(xué)科學(xué)五年級下冊第二單元“熱”第6課《熱是怎么傳遞的》，教材中的第一個實驗活動是“熱是怎么在金屬條中傳遞的”。其要求是：“在一段鐵絲上每隔一定距離用蠟粘上一根火柴，將鐵絲固定在鐵架臺上，火柴都向下懸掛，用酒精燈給鐵絲的一端加熱。觀察哪端的火柴先掉下來?！?/p>

一、教材中的實驗內(nèi)容分析

從教材中的插圖和實驗要求以及實踐操作的經(jīng)驗來看，這個實驗要求還是存在一定瑕疵的。

其一，用鐵絲的效果不如用銅絲的效果好。同時，用細(xì)鐵絲還有一個問題，就是因鐵絲不夠粗，且由于其是金屬，吸熱比較快，但散熱也比較快。因此，用這么長的鐵絲來做實驗，散熱過快，會導(dǎo)致兩側(cè)距離加熱點較遠(yuǎn)的火柴吸收不到足夠的熱而不會掉落下來，影響實驗的有效性。改用細(xì)銅絲也會存在這樣的問題。

其二，用蠟粘火柴比較困難。蠟的冷卻速度比較快，火柴不大好粘，同時也容易因為沒有粘住而發(fā)生掉落的意外。在教學(xué)實踐中，筆者嘗試用凡士林或者其他略帶有黏性的物質(zhì)，但都有非加熱而掉落的意外發(fā)生。

其三，使用酒精燈加熱是有高度限制的，在固定鐵絲的時候必須控制好高度，所以就一定要用兩個鐵架臺。這會給課前為學(xué)生準(zhǔn)備實驗器材帶來很大的麻煩，也會對分發(fā)實驗器材以及實踐活動的開展帶來不便。

其四，整個實驗的器材準(zhǔn)備比較多，顯得不夠方便，如果讓學(xué)生進(jìn)行自主探究活動，效果是難以盡如人意的。

二、實驗的改進(jìn)設(shè)計

基于以上存在的問題，筆者經(jīng)過不斷實踐，對實驗進(jìn)行了改進(jìn)，找到了相對應(yīng)的解決措施，具體如下。

其一，將蠟粘火柴改為用蠟環(huán)，把蠟環(huán)穿在加熱用的銅絲上。用實驗室常見的器材，可以比較方便地制作蠟環(huán)。具體步驟如下：

需要準(zhǔn)備的實驗器材有三腳架、石棉網(wǎng)、酒精燈、正方形的大理石瓷磚以及打孔器、蠟燭。

將三腳架放在平坦的桌面上，先放石棉網(wǎng)，再放上大理石瓷磚。

將酒精燈放在三腳架下加熱，等瓷磚被加熱后，將蠟燭放在瓷磚上融化，等蠟液流動鋪滿整個瓷磚平面即可，隨即撤去酒精燈放在一邊（見下圖）。

待瓷磚表面的蠟液稍稍冷卻至半凝固狀態(tài)時，將打孔器在酒精燈上略微加熱后，在蠟層表面按壓，形成一個個圓片（見下圖）。

在按壓過程中，有些蠟圓片被吸附在打孔器的管內(nèi)，可以用略小于打孔器直徑的小棒輕輕推出來。沒有吸附起來的，可以待其徹底冷卻后，用美工刀輕輕將蠟圓片推至可以移動。蠟圓片留待備用，蠟殘渣可以回收留待下次循環(huán)使用。

可以取一段與加熱棒一樣粗細(xì)的銅絲，一頭用砂皮紙打磨光滑，在酒精燈上微微加熱，然后在蠟圓片的中間一點，融出一個小孔（見下圖）。這樣，蠟圓環(huán)就做好了。

其二，不用細(xì)鐵絲、鐵架臺，而采用手持式自制的銅絲加熱棒。銅絲加熱棒的制作方法如下：

采用一根常見的單股2毫米粗的銅質(zhì)電線，在20厘米處用美工刀環(huán)切一圈，剝?nèi)ソ^緣層，再隔10厘米將導(dǎo)線剪斷，將有絕緣層的部分加工成手持部分。這樣，銅絲加熱棒就做好了（見下圖）。還可以在裸露的銅絲部分每隔5厘米用美工刀輕輕環(huán)切一圈，留下痕跡，作蠟環(huán)定位用。

其三，自制小酒精燈。小學(xué)生對使用實驗用的酒精燈還是有一定心理壓力的，我們可以用醫(yī)院使用過的廢棄小玻璃瓶自制一個小酒精燈。具體方法如下：

取一個帶蓋玻璃瓶，用尖頭鑷子輕輕戳進(jìn)金屬密封蓋的下邊緣，然后輕輕挑起，稍微往前推，沿著瓶蓋推一圈（見右圖一）。

將瓶蓋連著金屬密封蓋一起取下，將瓶蓋和瓶身分別清洗干凈（見右圖二）。

取燈芯一根（也可用棉線多股）用尖頭鑷子穿過瓶蓋;再將瓶蓋放回瓶身，用鑷子輕輕將金屬密封蓋下邊緣沿著瓶口重新壓回，使瓶蓋重新密封好，不會脫落（見下圖三）。

這樣，小酒精燈就做好了。酒精燈里面酒精的添加和取出可以用帶針頭的注射器進(jìn)行（見下圖四、圖五）。

三、實驗改進(jìn)的優(yōu)勢分析

如此，對本實驗的三部分結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了改進(jìn)，其優(yōu)點明顯（見右組圖）：

蠟圓環(huán)比較薄且質(zhì)地比較均勻，是通過小孔穿在銅絲加熱棒上的，不用擔(dān)心火柴會掉落從而影響到實驗的效果。從實驗實踐看，實驗效果比較理想，可以清晰地看到圓環(huán)融化，并且是從加熱點由近而遠(yuǎn)地順序掉落。

原實驗是用兩個鐵架臺為支架，器材太多而且銅絲的纏繞和高度控制都比較麻煩;細(xì)銅絲容易彎折且散熱太快，往往離加熱點比較遠(yuǎn)的火柴基本上就不大會掉落或者耗時非常長，影響實驗的效果和效率。用了自制的手持銅絲加熱棒，一是因為相對較粗一點，導(dǎo)熱和蓄熱效果要好得多;二是手持很方便，不需要額外的實驗器材，單人就可以完成實驗，觀察也比較方便;三是利用了導(dǎo)線本身的結(jié)構(gòu)，很自然地制作了加熱部分和隔熱部分，取材簡單，制作方便。

自制小酒精燈的優(yōu)點也非常突出：這樣的小酒精燈是完全密封的，即便翻倒，也不會發(fā)生意外;酒精的添加通過注射器進(jìn)行，添加一次能夠支持加熱大約一個小時，足夠?qū)嶒炇褂?攜帶和整理也非常方便。

綜上所述，只要我們對實驗設(shè)計自己動手實踐并深入思考，不斷改進(jìn)，做個追求實驗實效性的有心人，實驗改進(jìn)是大有可為的;而實驗器材的改進(jìn)，則能夠促進(jìn)課堂教學(xué)的有效展開。