“金属热胀冷缩吗”实验改进创新

宋立进

一、实验地位和作用

小学科学是一门以实验为基础的学科，教学实践证明，实验设计的质量会直接关系到教学的成效，好的实验设计不仅有利于学生有效地掌握基础的科学知识、基本方法，还能培养学生的实验技能，有利于课本教材内容的讲解。我们小学教科版科学五年级下册《热》单元第5课《金属热胀冷缩吗》有一个实验活动：钢条的热胀冷缩实验，通过该实验让学生感知金属会发生热胀冷缩的现象。

二、实验器材

电池盒、电池、酒精灯、小灯泡、小灯座、导线、铝条、铜条、钢条、小木块等。

三、课本中原实验的不足之处

原课本中的实验要求用一段30cm左右长的钢条做一个桥的模型，然后给“桥”（钢条的一端）进行加热，然后观察钢条会伸长吗？通过该实验让学生认识到：钢条受热会膨胀。

从课本p37页实验图我们不难发现存在以下的不足之处。

（一）当用酒精灯加热钢条一端时，即使钢条“受热膨胀”了，钢条也只能向没有固定住的一端膨胀延长，而不会把钢条的热胀冷缩实验效果明显地展现出来。

（二）铁钉钉在钢条的中央，用酒精灯加热需要很长的时间才能看到现象，学生很易失去耐心，注意力不能全部集中，导致实验效率低。

（三）在整个实验过程中我们只能看到钢条受热膨胀的结果，而不能观察到热胀冷缩的全过程，缺乏直观形象感，很难达到“眼见为实”的实验效果。

（四）加热过程中由于酒精外焰温度很高，导致钢条的温度也会很高，会把固定钢条的小木板烫焦了，而影响实验效果。

（五）实验只通过“钢条受热膨胀受冷收缩”这一种物体的一种现象，得出“固体有热胀冷缩的性质”这一普遍性的结论，缺乏说服力。

四、实验创新与优点

为了让学生清晰地观察到实验现象，取得良好的实验效果，也为了改进原实验中的存在一些缺点与不足，我对课本中的实验装置进行了大胆改进创新，用热膨胀明显的铝条来代替钢条并且与电池正极相连，用表面积大的铝片与电池负极相连。

（一）实验装置的改进

1. 用受热膨胀明显的铝条代替钢条，为了便于观察铝条的热胀冷缩，用螺丝钉固定铝片与电源负极相连，只要铝条受热膨胀就会与表面积大的铝片接触，就会形成电路通路，而停止加热后铝条就会温度降低收缩断开电路。

2. 用酒精灯加热1～2分钟后，铝条因受热，没固定的一端就会受热膨胀与铝片接触形成电路通路，小灯泡就会发光；停止加热后，铝条就会温度降低而收缩，电路断开小灯泡熄灭。创新后实验现象明显，可以让学生清晰地观察到金属条热胀冷缩变化的全过程。

（二）实验改进创新后的优点

1. 实验探究所用时间短，实验效率高，可视性强，更便于操作，也有利于激发学生兴趣，更有利于课堂组织教学。

2. 同时可以更换铜条、钢条等多种材料进行探究实验，实验结论更具说服力。同时也能对四年级学的有关电的知识起到“温故而知新”的作用。

3. 也可以用凡士林粘上火柴棒，来完成课本42页第7课铝条、钢条和铜条的传热比赛实验。

五、创新实验的过程

（一）将金属热胀冷缩演示器放在水平桌面上，调整好铝条与铝片之间的间隔距离。

（二）用酒精灯给铝条先预热，然后再集中加热。

（三）进行观察，会发现受热后铝条会慢慢靠近铝片，当铝条与铝片接触后，电路接通小灯泡就会发光。

（四）停止加热后，铝条就会收缩与铝片断开，小灯泡就会熄灭。

六、实验反思

通过对该实验改进创新后，我们不难发现：实验现象更明显了、效果更好了，也更有利于开展学生的分组探究实验，进一步提升学生的实验素养，从而培养学生的实验探究意识。

七、自我评价

学生的探究实验离不开可供操作的实验材料，而实验材料的选择与组织是上好实验的首要前提。教师不仅是实验材料的使用者，有时候还要根据教学实际，成为实验材料或仪器的制造者。因为有些实验难免会存在缺陷与不足，因此教师要亲自去改进或制作实验仪器，更好地完成教学。从改进后金属条热胀冷缩实验，可以看出把实验化复杂为简单，解决了原有实验的不足，大大提高了课堂效率，取得了比较好的实验效果。