吸热本领实验设计论文

摘要：在小学科学课本中的实验设计，有的因地域原因、有的因环境原因、有的因气候原因等，可能实验不能成功或是效果不够明显。那么，教师可以巧思妙想，因地制宜地进行一些小改进，使小学科学实验能便捷而明显。下面是小编为大家整理的《吸热本领实验设计论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

吸热本领实验设计论文 篇1：

“物体吸热能力与颜色关系”的突破性设计

摘要：中学教材上有一些实验设计看似很合理，操作也很简单，但由于各种客观事实的干扰，加上课堂上地方小、时间短的限制，要想完成这些实验，达到预期的效果，还是有一定的难度。所以很多教师都放弃了实验，改为口头说教，既违背了科学教学规律，学生又失去了学习科学的兴趣，可谓得不偿失。华师版《科学》中探究物体吸热能力与物体颜色关系的实验就是如此。因此如何发现这些实验设计中的缺陷，对其进行改进，让科学课堂不再因为缺少实验而枯燥，让学生因为实验而对科学充满热情是科学教师都应努力的方向。

关键词：实验 设计缺陷 改进

一、实验在科学教学中的作用

《科学》是一门以实验为基础的学科，是一门科学性、实验性和趣味性相结合的学科，新课程标准强调科学学习要以探究活动为核心，科学实验能培养学生学习科学的兴趣，调动学生学科学的积极性，从而更好的学好科学课。 其次，科学实验能让深奥的科学理论、科学现象简单化、具体化、形象化。科学很多的理论知识是前人通过实验、生活实践及一些科学推理得出的。课堂上如何让这些理论知识能被学生毫不怀疑地接受，是科学教学的重点，也是科学教学的难点。解决之道便是实验。学生亲身感受实验事实，不仅能相信这些理论知识，而且能加深对这些理论知识的理解。所以科学课堂很注重实验的开展，科学教材也注重实验的设计。

二、“物体吸热本领与颜色关系”实验常规设计的缺陷及改进的必要性

教材中该实验是经典的常规设计，将两个相同的烧瓶外壁一个涂成白色，另一个涂成黑色，内装相同质量的水，并各放一支温度计，放在阳光下晒一段时间，比较两支温度计上升的度数，应该是涂黑色的瓶内温度计度数比涂白色瓶内的温度计度数高。该实验的设计缺陷是：1、做实验对地点、天气、时间的要求较高，如有时上课时天气不好，或者上午第一节课、下午最后一节课都无阳光或阳光不足难以进行。2、实验要在室外进行，学生要离开教室甚至要到离教室较远的地方才能找到合适的场所。3、所需的时间较长，一节课很难完成教学任务。因此教材中的实验设计基本上是无用的，我相信没有几位教师会按照这个设计去做。笔者通过不断的摸索、不断的提高，经历了数次更改，终于设计出一个比较科学的方案。

三、“物体吸热能力与颜色关系”实验设计的改进

方案一：用100W的灯泡代替太阳作为热源。5、6分钟温度计没有什么明显的变化，要等到10分钟左右才有效果。

方案二：用浴霸中的取暖灯泡作热源。温度计升高较快。出现的问题：温度计上升较快的不是涂黑色的烧瓶，而是涂白色的烧瓶。为了探究原因，让取暖灯泡一直亮下去，开始时是涂白色烧瓶内的温度计上升较快，一段时间后，涂黑色烧瓶内的温度计慢慢地快了起来，最终大于了白色烧瓶内温度计的示数。原因是：涂白色的烧瓶透光性要比涂黑色的烧瓶强，光线可以透过白色的瓶壁直接射入瓶内的水中，所以开始时涂白色的烧瓶内温度计上升得快。一段时间后，黑色的瓶壁由于吸热能力强，温度高于白色的瓶壁，热量由瓶壁传给水的是黑色瓶子快，到最后温度上升得也比白色瓶子快。

方案三：由于水的比热容较大，同样加热条件下，温度上升得也较慢，需要的加热时间也较长。如改作空气这种比热容较小的物质，同时烧瓶内的空气质量比水也小很多，升温一定要比水快得多。改进：将烧瓶内的水倒掉，用橡皮塞封住瓶口，再各插入一支温度计进行试验。温度上升比水快得多，时间节省了很多。但是实验中的现象与水相同，前后结果矛盾。

方案四：玻璃本身具有透光性，黑白两色透光性肯定有差异。能否用不透光的材料来代替呢？用黑白两种颜色的铅画纸，做成大小相同的方形袋子，将温度计放在袋子中。把装置放在取暖灯下，两袋中的温度计上升得非常快，且黑色袋中的温度计上升得始终比白色袋中的温度计快，经过四次改进终于得到了与理论知识相一致的结论。这个方案还有些不足，第一取暖灯泡功率过大，发光时非常刺眼，学生感到不舒服；第二取暖灯泡发光时温度过高，学生万一碰到容易烫伤，有一定的危险性；第三实验太快，时间太短，学生来不及观察、思考，温度已经上升到八、九十度了，不得不停止实验，否则会损坏温度计，学生意犹未尽、体会不深，降低了实验的有效性。

方案五：将方案四中的热源改成60W的普通照明灯泡，温度计示数上升快慢合适，也避免了上述其它缺陷，效果很好。教材上的理论知识是，深颜色的物体比浅颜色的物体吸热能力强。实验中只设计了黑白两种颜色，能否多设计几种颜色进行比较，让学生通过实验了解各种颜色吸热能力的强弱呢？

方案六：增加红、黄、绿、紫色等几种颜色的纸进行实验。通过实验发现紫色的吸热能力最强，红色吸热能力最弱，黄色吸热能力和白色差不多。学生不仅知道了颜色深的物体吸热能力强的理论，还知道了常见一些颜色吸热能力的强弱。既增加了学生的感受，又培养了学生的兴趣，更拓展了学生的思维、开阔了眼界，让学生感到学习科学不是局限于课本之上，对学生科学素养的提高有非常大的好处。深颜色的物体吸热能力比浅色物体强，放热能力又怎样呢？在实验的结束时，让学生再观察各袋中温度计示数的变化，不是又学到了新知识，得到了一个新的结论吗？

方案七：用黑白和几种其它颜色的纸，做成相同的纸袋，各插入一支温度计。不同的袋子放在距60W灯泡距离相同的位置，纸袋放置的角度也要相同，通电让灯泡发光，让学生仔细观察各袋中温度计示数的变化情况，得出深颜色的物体吸热能力较浅颜色的物体能力强的结论。断开开关，让灯泡停止发光再观察袋中温度计的示数变化，看哪支温度计示数下降得快，又得出深色的物体放热能力也比浅色物体能力强的结论。这个方案在我所教的两个班级中都取得了巨大的成功，学生非常喜欢这节课，下课后很多学生都主动围到了我的身边，问这问那，这是以前从没有过的，我知道这节课已经在学生脑海中烙下了深深的印迹。该方案的优点有：取材方便、制作简单、费用低廉、用时短、不受限制、耗能少、安全性高、效果显著等。

四、总结

总之，通过这次实验方案的不断探索与改进，我自己感受到探索过程中的艰辛，更享受到了做实验的乐趣。体会到科学教学的精髓，认识到科学教学对创新能力的实质要求。让我们一起加入到实验的改革与创新之中。让学生在妙趣横生的科学课堂中享受到科学的乐趣，从而提高课堂教学效果，让科学课堂插上轻盈的翅膀。

作者：马道銮

吸热本领实验设计论文 篇2：

巧思妙设小改进，使小学科学实验更便捷、更明显

摘 要：在小学科学课本中的实验设计，有的因地域原因、有的因环境原因、有的因气候原因等，可能实验不能成功或是效果不够明显。那么，教师可以巧思妙想，因地制宜地进行一些小改进，使小学科学实验能便捷而明显。

关键词：小学；科学；实验

教科版小学科学课本五年级上册第二单元第六课“这样得到更多的光和热”，学生分组实验为探索“物体的颜色与吸热的关系”。实验材料白色纸、粉色纸、黑色纸、黑色蜡光纸、铝箔纸以及温度计都容易准备好，可是最为关键的实验要素——太阳光却很不容易满足。笔者身处四川盆地，上本课内容时，日期一般已到十月底，即使是遇到晴天，上本堂课时也很难遇上是太阳光充足的时候，这就很难达到此课“把这些不同颜色的纸对折做成袋装，分别插上温度计平放到阳光下”的课堂实验要求条件。况且，今年上教学内容期间，正值阴雨连绵天气，别说充足的阳光，就连太阳的影子都难以得见。于是我在课前几天就在打算，今年这堂实验该怎么做？

我在进一步研究教材和教辅书后，抓住本节课的教学目的“探索物体的颜色与吸热本领有关”这个要点入手，选取身边随手可得也能发光发热的电热器做替代品，让它作为发光发热源。把电热器调至最低档，放置在各插有同款温度计的白色纸袋、粉色纸袋、黑色纸袋、黑色蜡光纸袋、铝箔纸袋前三米远处，通过2分钟、4分钟、6分钟、8分钟、10分钟的实验观察，各温度计取得的对比实验效果很明显，最后学生得出“深色比浅色升温快、表面粗糙的比光滑的升温快”的实验结论就很直观自然了。然后，再把电热器用于接下来的实验，用三个黑色纸袋做“阳光直射、斜射与吸热”关系的实验，也就会取得很明显、很满意的效果。

教科版小学科学课本五年级上册第二单元第七课内容是“做一个太阳能热水器”。笔者上这堂课时，和学生一起，在了解了太阳能热水器的构造、讨论了制造太阳能热水器所需材料、设计了制作简图等知识后，开始了建议太阳能热水器的对比制作。

为了使实验效果更加明显，我巧思妙想，做了两处小改进，采取了两个书本未曾提到的制作方法。第一个是，每一组学生都对比制作两个太阳能热水器，我指导学生不仅按上课讨论和书本提示内容，去制作一个简易太阳能热水器，我还指导他们制作了另一个同样的简易太阳能热水器，两者的区别是饮料瓶不同。一个选用的是白色矿泉水瓶，另一个选用的是黑色可乐瓶，这使学生很容易联系到上节课刚学习过的内容“深色物体比浅色物体吸热快”，使这一知识再次得到检验并强化。另一个小改进是，剪切泡沫做二者的瓶塞，再钻个小孔插入同款温度计，以便随时能观察并做好实验记录。这样，通过两处小改进，本节课所制作出的简易太阳能热水器，学生通过动手动脑，既能复习强化旧知，又能吸收掌握新知，使两个太阳能热水器升温效果即刻观察量化，清晰反映出材料选取对升温的影响。上述几个方面就对下一节课“评价我们的太阳能热水器”做了良好铺垫，便于学生展开讨论，反思太阳能热水器的制作各环节等，从而更好地提出改进措施。

可见，在小学科学实验教学中，根据所在地区的具体情况，选择恰当的实验材料和实验方法是十分重要和必要的。

（作者单位 四川省德阳市黄河路小学）

？誗编辑 王团兰

作者：陈隽

吸热本领实验设计论文 篇3：

基于学生核心素养达成的物理概念教学

摘   要：以“沪科版”九年级“比热容”一课为例，阐述物理学科核心素养即“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”这四个维度如何在概念教学中达成。从在概念的初步形成阶段，如何把“物理观念”有效落实于学生的日常生活之中;在概念建构推进阶段，如何把“科学思维”实效达成于情境创设之中;在概念的理解内化阶段，如何把“科学探究”强效体现于课堂教学之中;在概念的强化应用阶段，如何把“科学态度与责任”高效升华至课堂之外等四个方面加以阐述，可以借鉴推广至其他物理概念的教学之中。

关键词：核心素养;概念教学;比热容

新一轮课程改革以落实立德树人为根本任务，旨在进一步提升学生的核心素养，以达成正确的价值观念、必备品格和关键能力。本次课程改革对“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度与价值观”三维目标进行了有机整合，凝练了学科核心素养。物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个维度，这四个维度如何在物理概念教学中有效落实、实效达成、强效体现、高效升华？下面以“沪科版”九年级“比热容”一课为例加以阐述。

“比热容”是初中物理热学部分一个重要的物理量。此概念是在温度、内能、热量等热学基本概念的基础上形成的，它与物体质量大小、温度变化、吸热或放热等物理现象均有联系。其单位也是初中物理最复杂的复合单位。学生在学习这个概念时可以说是“云里雾里”，一知半解，更别说其核心素养的形成了。然而，“无限风光在险峰”，越复杂、越抽象、越晦涩的概念，越是着力提升学生核心素养的良好载体，关键取决于“四个维度”在整个教学流程中如何有效植入。

1    在概念的初步形成阶段，把“物理观念”有效落实于学生的日常生活之中

“物理观念”是“从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识;是物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华;是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。”[1]经过八年级一个学年的物理学习，学生头脑中已形成了初步的“物理观念”，懂得应用学过的物理知识来解释身边观察到的有关现象或问题。

笔者所在的学校属于沿海地区的一所农村学校，课余时间学生经常成群结队去海边玩耍。在进行“比热容”一课的教学之前，笔者采取任务驱动模式，给学生布置了一项家庭作业：周末时间，以小组为单位组织到海边。脑子里装上“物理观念”，眼睛瞄准“物理视角”，去观察身边的“物理现象”，找寻出相关的“物理问题”，尝试利用学过的“物理知识”进行合理的解释。学生兴趣盎然、积极参与，真正达到了“玩中学”“学中玩”，学习与活动、观察与游玩、放松与思考、体验与探究有效融合的理想境界。

上课时，小组学生积极交流、各抒己见，纷纷提出了自己所观察到的现象与思考的问题：

当穿着高跟鞋在沙滩上走时，发现脚印很深，而赤着脚时则脚印很浅（压力相等时，受力面积越小，压强越大）。

在海里游泳时感觉比在河里游泳更不容易沉下去（海水密度较大，产生的浮力较大）。

大海为什么会定时地涨潮与退潮（月球对地球的万有引力）。

大海为什么看起来是蓝色的（海水主要反射太阳光中的蓝色光）。

游完泳从海里走向沙滩时，脚底踩到鹅卵石感觉到越来越痛了（浮力大小的变化）。

……

教师提示：刚才同学们所观察和思考的很多都是我们八年级物理学过的力学或光学的知识，有没有观察到热学方面的一些现象呢？

生甲：有！我们小组去海边烧烤，鸡翅烤熟的过程是通过热传递改变了物体的内能。

生乙：还有，我们在鸡翅表面抹上花生油，烧烤时这些油很快就冒泡沸腾了，这样做不仅增加了鸡翅的香味，而且可使之熟得更快，因为油的沸点更高。

生丙：与热学有关的知识？应该是与温度有关吧。对了，我觉得中午时的沙滩很烫脚，而海水很冰凉，两者的温度不一样。

师问：很好！观察得很仔细，体验得很准确，你能解释为什么两者的温度不同吗？

生答：沙子吸收的热量较多呗。

师：太阳早晨升起来直到中午，同时照着沙滩和海水，两者吸收的热量会相差很大吗？

生丙：应该基本相同，那为什么海水温度会比较低呢？哦，我知道了，我们前面学过液体蒸发吸热，海水会蒸發吸热导致温度较低。

生丁：不对！我们晚上也经常到海边。我发现晚上时反过来了，沙子比较冰凉，但海水仍然较暖和。晚上海水也在蒸发啊，为什么温度反而比沙子高呢？

师：很好！大家的交流与讨论正是我们今天这节课要学习的主题——比热容……

在概念的形成阶段，让学生带着“物理观念”去观察、思考问题，在思维的碰撞中，很快即能抵达物理问题的本质与核心，即我们平常所说的“透过现象看本质”，透过表面的现象看到物理问题的本质。只有把“物理观念”根植于日常生活这片“肥沃土壤”中，“核心素养”的“这棵大树”才能枝繁叶茂、根深蒂固。

2    在概念建构推进阶段，把“科学思维”实效达成于情境创设之中

前苏联教育家维果茨基指出：“概念的直接教授是不可能的，而且也是没有效果的。一位试图如此做的教师，除了空洞的言辞和儿童鹦鹉似的背诵外，一无所成;虽然模仿了相应的知识，但实际上是一片空白。”物理概念的建构需要创设情境，而情境的创设需要科学思维的暴露与展现。学生在学习物理概念之前，基于生活经验已经形成了大量的经验性常识，要在此基础上建构物理概念，必须对所观察的现象重新加工，在诸多客观情境中概括出事物的共同属性，抽象出问题的本质特征，完成从经验性常识向形成概念的转变。这其中包含有“建模法”“控制变量法”“类比法”等重要的科学思维方式的应用。

学生从中午和晚上海水与沙滩温度的不同变化，实际上已从经验的层面“触碰”到了“比热容”这个物理概念的“外壳”，如何引导他们深入抵达概念的“内核”，需要一个循序渐进、层层剥离的科学思维过程。而物理建模法的关键则在于能否将实际问题中的对象和过程转化成物理模型，再结合“类比法”“控制变量法”等科学方法实现对概念的有效建构。

师：中午时，海水和沙子吸收了相同的热量，而沙子升温快;晚上时，两者放出了相等的热量，沙子降温也快。这是否从一个角度说明了沙子吸热或放热的本领比海水弱？而我们今天所要学习的“比热容”，望文生义，即“比较不同物质吸收（或放出）热量的容量”。我们可以先采用“类比法”的思路，如果我们把不同物质吸热的容量粗浅地比喻成不同人的“食量”，大家讨论一下如何来比较不同人的食量呢？

问题1：一个30岁的男青年一餐吃饱需要吃4碗饭，一个3岁的小男孩一餐吃饱只需吃1碗饭，能否说这位青年人的食量比儿童大？

生：没有可比性，两人的年龄差别悬殊。如果要比较不同人的食量大小，应该找2个年龄相当的人来比较！

问题2：2位30岁的青年人甲和乙。甲吃了2碗饭，乙吃了3碗饭。能否说明乙的食量一定比甲大？

生答：不一定，因为甲吃了2碗可能还不饱。乙吃了3碗可能已经饱了。要让2个人都吃到饱才能来比较。

问题3：把一锅冷水烧成开水和把半锅冷水烧成开水，二者吸收的热量相同吗？

把同一锅冷水烧成热水和烧成开水。两种情况下水吸收的热量相同吗？

生答：都不会相等。水吸收的热量与水的质量大小与升高的温度多少都有关系。

问题4：由此，我们如何来比较海水和沙子这两种不同物质吸收热量容量的大小呢？

生答：必须控制海水和沙子质量相等，升高的温度相等，比较两者吸收的热量。这也是以前我们学到的“控制变量法”研究问题的思路。

初中生思考问题大多停留在感性思维层面，形象生动、深入浅出的类比方法是帮助他们从感性思维提升至理性思维的有效途径。而物理概念的有效建构正是从感性认识到理性认识螺旋式上升的过程，这个过程正需要“科学思维”的有力助推。

3    在概念的理解内化阶段，把“科学探究” 强效体现于课堂教学之中

引导学生经历科学探究过程，体会科学研究方法，养成科学思维习惯，增强创新意识和实践能力，这是近两轮的课改所极力倡导的。而物理学科核心素养更是把“科学探究”作为极其重要的一个“核心维度”。美国心理学家赤瑞特拉（Treicher）通过实验表明，对学生产生多感觉刺激所获取的信息量，比单一听讲所获取的信息量明显增多，而从亲自探究而来的学习效能更是高达80%。因此，概念的理解与内化阶段，需要学生在教师的引导下经历自主探究的发现过程。

经过以上环节“比热容”概念的初步形成与建构推进，学生头脑中已经基本厘清了探究不同物质吸热本领的不同思路方法。即取相同质量的沙子和海水，让它们升高相同的温度，比较它们吸收的热量是否相同。“沪科版”教材的实验设计，采用的是相同质量的一杯水和煤油，利用两个相同的酒精灯，通过调整其灯芯，使两灯的火焰基本相同作为相同的热源（如图1所示）。教师引导启发学生思考：这样的设计有什么缺陷？能否进行更为科学合理的改进？学生经过交流与讨论，一致认为可以从以下几个方面对此实验进行优化。

1.就地取材，取相同质量的海滩沙子与海水作为实验对象。因为大家都有沙子和海水吸热升温不同的亲身体验，以沙子和海水作为实验对象更具说服力。

2.采用两个酒精灯很难控制它们成为完全相同的热源。从上一章“探究冰熔化时的温度变化”得到启发，可采用“水浴法”加热方法：把沙子与海水放入两支相同的试管中，同时放入同一个大烧杯的水中，用一个酒精灯（或加热器）加热，可以保证两者在相同的时间内吸收的热量相同[2]。（如图2所示）

3.把测量温度变化的普通温度计改为LED数字显示温度计（网上购买），可以更加直观、快速地观察两者温度变化的差异。

学生在探究实验过程中，可以明显地看出，在相同的加热时间内，沙子的温度升高比海水快。如果预先设定一个相同的初温与末温，则可发现海水需要加热更长的时间。由此可得出：相同質量的不同物质，升高相同的温度所吸收热量不同。再由此结论得出“比热容”的概念已是水到渠成的事情了。

学生在探究过程中经历了“设计与改进实验”“进行实验”“收集证据”“分析与论证”等过程。从定量角度比较了不同物质升高相同温度时吸热容量的不同，这对于他们深刻理解“比热容”的概念是大有裨益的。

4    在概念的强化应用阶段，把“科学态度与责任”高效升华至课堂之外

每个学科对学生发展的价值贡献，除了一个领域的具体知识以外，还应该能够提供只有在这个学科的学习中才可以获得的体验，培养学科特有的认识、思考与表达能力[3]。通过物理学习我们可以让学生认识到科学的本质，认识科学、技术、社会、环境（STSE）之间的联系。增强他们的环境保护和可持续发展意识，培养其“求真求实”的精神，提升其社会责任感。因此，“学以致用”“从生活走向物理，从物理走向社会”也是新课标所积极倡导的理念。物理概念的习得最终是为了应用于生产生活实际中，而在生活实践中主动地应用物理概念科学地分析、解决实际问题，体现的正是学生的科学责任和担当意识。

学习完比热容的相关知识后，我们可以引导学生分析城市“热岛效应”的形成原因，使学生体会到城市绿化、人工湖建设对于调节气温的重要作用，感受到人与自然、人与环境和谐相处的重要意义，从而培养学生热爱自然、顺应自然、美化环境的科学责任意识。利用水的比热容较大的性质，可以引导学生分析为什么汽车发动机制冷剂要用冷水，而取暖设备里的供暖物质要用热水，让他们懂得如何充分发挥利用普通常见物质的物理特性，发挥其重要作用，潜移默化中也树立起了他们的科学担当精神，培养其保护环境、节约资源，促进可持续发展的责任感。教师还可以通过组织学生进行“生活中的比热容知识”“如何减少热岛效应”“气候变化与比热容”等主题的手抄报比赛，或者组织学生调查生活环境周边气候特点与比热容的关系等活动，让学生在概念的强化与应用当中，“科学态度与责任”素养也得到了培养。

总之，核心素养在物理概念教学中的有效达成，首先体现在把“物理观念”根植于学生的日常生活中，再借助于情境创建中“科学思维”的展现，引导学生自主“科学探究”，促进其对概念的深刻理解，有效内化，最终在实践应用中达成“科学态度与责任”意识的自然形成。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]沈希克.增强演示实验可见度，打造高效物理课堂[J]. 物理教师，2017，38（8）：52-53，55.

[3]冯华，张维善.寓物理学科核心素养于教学中——谈教学中的述与评[J].课程·教材·教法，2018（10）：93-95.

（栏目编辑    李富强）

作者：沈希克 郑渊方