改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教具 自制多功能溫室效應(yīng)模擬器

◇李美嬌（廣東：深圳市龍崗區(qū)華中師范大學(xué)龍崗附屬中學(xué)（集團(tuán)）龍園學(xué)校）

一、教材原型實(shí)驗(yàn)及教學(xué)過(guò)程中遇到的問(wèn)題

2017 教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)第三單元“環(huán)境”第5 課《合理利用能源》第二部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容是模擬溫室效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)將兩支型號(hào)相同的溫度計(jì)同時(shí)放置在太陽(yáng)下，一支放入密封袋內(nèi)，另一支暴露在空氣中，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間間隔記錄溫度計(jì)的讀數(shù)。通過(guò)溫度的變化來(lái)模擬溫室效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，了解氣候變暖的原因，提高學(xué)生環(huán)保意識(shí)。

取1 個(gè)透明的塑料密封袋和兩支型號(hào)相同的溫度計(jì)，將一支溫度計(jì)裝入密封袋內(nèi)，封好口袋。把裝人密封袋的溫度計(jì)和另一支溫度計(jì)并排同時(shí)放置在陽(yáng)光下，按照下表的時(shí)間間隔觀察兩支溫度計(jì)的讀數(shù)變化，同時(shí)將觀察到的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。

圖1 教材中原實(shí)驗(yàn)

在教學(xué)過(guò)程中存在以下問(wèn)題：教材實(shí)驗(yàn)需要太陽(yáng)照射，受天氣影響大，陰雨天氣效果不佳；同時(shí)實(shí)驗(yàn)需多次讀數(shù)，溫度計(jì)放在袋子里，導(dǎo)致讀數(shù)不方便，學(xué)生圍著兩支溫度計(jì)探究觀察，影子也容易遮住溫度計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響；沒(méi)有直觀數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，學(xué)生不能在思維上進(jìn)行轉(zhuǎn)化認(rèn)知，他們難以將塑料袋中溫度計(jì)溫度的上升和溫室氣體的保溫作用聯(lián)系起來(lái)，甚至有的學(xué)生認(rèn)為，塑料袋中的溫度計(jì)溫度高是因?yàn)樗幌窨諝庵械臏囟扔?jì)那樣容易被風(fēng)吹冷。

二、實(shí)驗(yàn)教具的改進(jìn)

（一）材料和制作方法

制作材料有：亞克力板、熱熔膠、密封條、電子數(shù)顯溫度計(jì)、黑色卡紙、鐵絲、取暖器、計(jì)時(shí)器。

制作方法：

用膠槍將亞克力板粘成大小相同的兩個(gè)容器；

在容器的后面粘貼兩張相同大小和高度的黑色卡紙；

蓋子上、下方分別用鐵絲制作兩個(gè)固定位，上方固定顯示屏，下方固定溫度計(jì)探頭，整個(gè)蓋子下方用密封條密封。

制作好的裝置如下圖：

圖2 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置

（二）改進(jìn)教具的使用

在兩個(gè)容器內(nèi)加入等量的水，蓋上容器蓋子。此時(shí)兩個(gè)容器內(nèi)溫度相同，以此檢測(cè)溫度計(jì)。

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置采用VC 泡騰片與水反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，以此改變其中一個(gè)容器中二氧化碳的濃度。此反應(yīng)前后溫度變化不大，不會(huì)對(duì)容器的溫度產(chǎn)生干擾和影響。

表1 VC泡騰片與水反應(yīng)后的溫度變化

圖3 VC泡騰片與水反應(yīng)后的溫度變化

在改進(jìn)裝置的容器A中加入兩片泡騰片，容器B 為空氣。稍等一段時(shí)間，使泡騰片的有效成分在水中完全釋放，從而使此容器充滿二氧化碳溶度較高的空氣。容器的溫度穩(wěn)定后，讀取兩個(gè)容器的初始溫度，并記錄。將小型取暖器放置于兩個(gè)容器中間，待泡騰片完全釋放后打開(kāi)開(kāi)關(guān)，開(kāi)始加熱并計(jì)時(shí)。

每間隔一定時(shí)間記錄溫度計(jì)顯示屏的數(shù)據(jù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)如下表。

表2 改進(jìn)裝置實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含較高濃度二氧化碳的容器的溫度比含普通空氣的容器升溫更快，溫度更高。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教具的優(yōu)點(diǎn)和拓展

（一）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教具優(yōu)點(diǎn)

采用小型取暖器作為熱源，安全、穩(wěn)定，擺脫了對(duì)天氣的依賴和風(fēng)的影響。

使用VC 泡騰片來(lái)獲取二氧化碳，不需要特殊的制取裝置，操作簡(jiǎn)單，對(duì)容器內(nèi)的溫度也基本沒(méi)有影響。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程操作簡(jiǎn)便，現(xiàn)象明顯，對(duì)比性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠，信服度高。學(xué)生通過(guò)直觀感受二氧化碳?xì)怏w的保溫作用，對(duì)溫室效應(yīng)的影響產(chǎn)生更深刻的認(rèn)識(shí)，教學(xué)效果好。

實(shí)驗(yàn)裝置制作材料簡(jiǎn)單環(huán)保，可重復(fù)使用。不僅可以繼續(xù)探究其他溫室氣體的影響，如臭氧、甲烷、一氧化二氮等，還能做不同顏色材料的吸熱能力等探究實(shí)驗(yàn)。

（二）進(jìn)一步拓展設(shè)想

本裝置可以進(jìn)一步升級(jí)設(shè)備，讓小學(xué)生開(kāi)展更豐富的探究活動(dòng)。如將數(shù)顯溫度計(jì)換成多功能二氧化碳濃度測(cè)量?jī)x，就可以探究不同濃度的二氧化碳對(duì)溫室效應(yīng)的影響程度。