“物體吸熱能力與顏色關(guān)系”的突破性設(shè)計

馬道鑾

摘要：中學(xué)教材上有一些實驗設(shè)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(yù)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(xué)教學(xué)規(guī)律，學(xué)生又失去了學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，可謂得不償失。華師版《科學(xué)》中探究物體吸熱能力與物體顏色關(guān)系的實驗就是如此。因此如何發(fā)現(xiàn)這些實驗設(shè)計中的缺陷，對其進行改進，讓科學(xué)課堂不再因為缺少實驗而枯燥，讓學(xué)生因為實驗而對科學(xué)充滿熱情是科學(xué)教師都應(yīng)努力的方向。

關(guān)鍵詞：實驗 設(shè)計缺陷 改進

【中圖分類號】G633.7

一、實驗在科學(xué)教學(xué)中的作用

《科學(xué)》是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，是一門科學(xué)性、實驗性和趣味性相結(jié)合的學(xué)科，新課程標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究活動為核心，科學(xué)實驗?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)科學(xué)的積極性，從而更好的學(xué)好科學(xué)課。 其次，科學(xué)實驗?zāi)茏屔願W的科學(xué)理論、科學(xué)現(xiàn)象簡單化、具體化、形象化。科學(xué)很多的理論知識是前人通過實驗、生活實踐及一些科學(xué)推理得出的。課堂上如何讓這些理論知識能被學(xué)生毫不懷疑地接受，是科學(xué)教學(xué)的重點，也是科學(xué)教學(xué)的難點。解決之道便是實驗。學(xué)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(xué)課堂很注重實驗的開展，科學(xué)教材也注重實驗的設(shè)計。

二、“物體吸熱本領(lǐng)與顏色關(guān)系”實驗常規(guī)設(shè)計的缺陷及改進的必要性

教材中該實驗是經(jīng)典的常規(guī)設(shè)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(nèi)裝相同質(zhì)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(shù)，應(yīng)該是涂黑色的瓶內(nèi)溫度計度數(shù)比涂白色瓶內(nèi)的溫度計度數(shù)高。該實驗的設(shè)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(jié)課、下午最后一節(jié)課都無陽光或陽光不足難以進行。2、實驗要在室外進行，學(xué)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(jié)課很難完成教學(xué)任務(wù)。因此教材中的實驗設(shè)計基本上是無用的，我相信沒有幾位教師會按照這個設(shè)計去做。筆者通過不斷的摸索、不斷的提高，經(jīng)歷了數(shù)次更改，終于設(shè)計出一個比較科學(xué)的方案。

三、“物體吸熱能力與顏色關(guān)系”實驗設(shè)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(xiàn)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(nèi)的溫度計上升較快，一段時間后，涂黑色燒瓶內(nèi)的溫度計慢慢地快了起來，最終大于了白色燒瓶內(nèi)溫度計的示數(shù)。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(nèi)的水中，所以開始時涂白色的燒瓶內(nèi)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(zhì)，同時燒瓶內(nèi)的空氣質(zhì)量比水也小很多，升溫一定要比水快得多。改進：將燒瓶內(nèi)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(jié)省了很多。但是實驗中的現(xiàn)象與水相同，前后結(jié)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?？?，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(jīng)過四次改進終于得到了與理論知識相一致的結(jié)論。這個方案還有些不足，第一取暖燈泡功率過大，發(fā)光時非常刺眼，學(xué)生感到不舒服；第二取暖燈泡發(fā)光時溫度過高，學(xué)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(xué)生來不及觀察、思考，溫度已經(jīng)上升到八、九十度了，不得不停止實驗，否則會損壞溫度計，學(xué)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(shù)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(shè)計了黑白兩種顏色，能否多設(shè)計幾種顏色進行比較，讓學(xué)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(fā)現(xiàn)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(xué)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(xué)生的感受，又培養(yǎng)了學(xué)生的興趣，更拓展了學(xué)生的思維、開闊了眼界，讓學(xué)生感到學(xué)習(xí)科學(xué)不是局限于課本之上，對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)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(jié)束時，讓學(xué)生再觀察各袋中溫度計示數(shù)的變化，不是又學(xué)到了新知識，得到了一個新的結(jié)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(fā)光，讓學(xué)生仔細(xì)觀察各袋中溫度計示數(shù)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(jié)論。斷開開關(guān)，讓燈泡停止發(fā)光再觀察袋中溫度計的示數(shù)變化，看哪支溫度計示數(shù)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(jié)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(xué)生非常喜歡這節(jié)課，下課后很多學(xué)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(jié)課已經(jīng)在學(xué)生腦海中烙下了深深的印跡。該方案的優(yōu)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(jié)

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(xué)教學(xué)的精髓，認(rèn)識到科學(xué)教學(xué)對創(chuàng)新能力的實質(zhì)要求。讓我們一起加入到實驗的改革與創(chuàng)新之中。讓學(xué)生在妙趣橫生的科學(xué)課堂中享受到科學(xué)的樂趣，從而提高課堂教學(xué)效果，讓科學(xué)課堂插上輕盈的翅膀。