浙江省紹興市上虞區(qū)道墟街道中心小學(xué)(312368) 章俐鑫

1 教材實驗設(shè)計

本實驗來自2019教科版小學(xué)科學(xué)五年級上冊第2單元第4課“火山噴發(fā)的成因及作用”中的“火山噴發(fā)的成因”模擬實驗。實驗要求學(xué)生用番茄醬模擬巖漿，用土豆泥小山模擬地殼巖層，利用酒精燈加熱番茄醬，觀察“火山”噴發(fā)的現(xiàn)象。

2 實驗存在的問題

本實驗是“火山噴發(fā)的成因及作用”這節(jié)課的核心探究活動，也是本節(jié)課的重難點所在。那么，怎樣來操作這個實驗?zāi)?，課本上給出的方法是這樣的：①在罐頭盒內(nèi)放入一些土豆泥，堆成小山的形狀，并在山的頂部向下挖一個小洞；②向小洞內(nèi)倒入一定量的番茄醬(適當(dāng)稀釋)，然后用一層薄薄的土豆泥封住洞口；③將罐頭盒放在鐵架臺上，用酒精燈加熱，觀察“火山”噴發(fā)現(xiàn)象。

筆者認(rèn)為課本中所示的實驗操作存在如下不足之處：

(1)操作比較困難。學(xué)生需要把土豆泥做成小山后進行挖孔，往往導(dǎo)致挖孔時土豆泥小山破裂。做好小山后再倒入稀釋的番茄醬時，不容易對準(zhǔn)小孔，導(dǎo)致番茄醬留在外面。加熱時，由于操作上的難度，導(dǎo)致土豆泥底部容易燒焦，而番茄醬反而受熱不夠，從而導(dǎo)致火山遲遲不能噴發(fā)。

(2)現(xiàn)象不夠明顯。由于操作上的困難和設(shè)計上的問題，導(dǎo)致火山不能順利噴發(fā)，甚至加熱了20 min以上還未見實驗效果。有時候還有可能因為加熱時間過長，導(dǎo)致番茄醬和土豆泥中的水分蒸發(fā)過多，出現(xiàn)燒焦的現(xiàn)象。

3 實驗改進設(shè)計

3.1 改進后的實驗器材

鐵架臺、酒精燈、火柴、金屬罐、與金屬罐匹配的茶漏裝置、番茄醬、土豆泥粉、水、木棒、塑料盒等。

3.2 改進后的實驗操作過程

(1)把土豆泥粉和適量的水倒入塑料盒中攪拌，取出后制作成土豆泥小山，并在山的頂部向下用木棒挖1個小孔。

(2)在金屬罐中放入適量番茄醬和水(兩者的比例為1∶1)，充分?jǐn)嚢韬蟮囊后w約距罐底5 mm高。

(3)把土豆泥小山放入與金屬罐匹配的中間有小孔的茶漏中。再將裝有土豆泥的茶漏放置于步驟(2)的盛有番茄醬的金屬罐中。

(4)把金屬罐放在鐵架臺上，用酒精燈在其底部進行加熱，觀察“火山”噴發(fā)現(xiàn)象。實驗裝置如圖1所示，實驗效果如圖2所示。

圖1 實驗裝置

圖2 實驗效果

3.3 改進后的實驗創(chuàng)新要點

(1)分體結(jié)構(gòu)，操作便利。如圖3所示，在與金屬罐匹配的不銹鋼茶漏裝置中間打1個小孔。這樣更容易把土豆泥小山放入這個裝置中，不會出現(xiàn)翻倒、歪掉等現(xiàn)象，還可以方便修補和填充。

圖3 金屬罐和不銹鋼茶漏的實物圖和結(jié)構(gòu)圖

(2)預(yù)留空間，更易受熱。實驗失敗的主要原因就是土豆泥小山把番茄醬的空間擠壓了，導(dǎo)致番茄醬的空間不足。因此，不銹鋼的茶漏裝置高度比金屬罐要低5 mm左右(如圖4所示)。目的就是為了讓茶漏裝置放入時，底下有番茄醬的放置空間，不會讓土豆泥小山直接到達罐底。這樣不僅給了番茄醬受熱的空間，更符合現(xiàn)實中巖漿層在地殼下面有很大的存在空間的實際情況。

圖4 不銹鋼罐和不銹鋼茶漏組合的結(jié)構(gòu)圖

(3)節(jié)省時間，效果更佳。這樣的設(shè)計，不僅給了番茄醬液體熱脹冷縮的空間，而且使土豆泥小山更好地模擬了地殼巖層，從而可以在短時間內(nèi)讓學(xué)生看到番茄醬噴發(fā)的現(xiàn)象。

4 實驗評價效果

學(xué)生通過改進后的材料進行實驗，可以達到以下效果。

4.1 降低實驗難度，激發(fā)學(xué)生的求知欲

五年級學(xué)生經(jīng)過四年多的科學(xué)學(xué)習(xí)，持續(xù)保持著高昂的探究熱情，尤其是對地球科學(xué)知識方面的探究不僅有平時的生活經(jīng)驗，更希望通過實驗的方式來進行科學(xué)的探究。通過對課本實驗的改進，使學(xué)生能夠更好地理解火山噴發(fā)是由于地球內(nèi)部的運動引起的，在操作上更好地降低了實驗難度，更容易讓學(xué)生獲得實驗成功的體驗，從而激發(fā)了他們的探究欲望，使他們對以后的實驗操作充滿期待，有利于學(xué)生今后科學(xué)課的學(xué)習(xí)。

4.2 實驗現(xiàn)象更加明顯，提高實驗的有效性

實驗通過加入了相匹配的不銹鋼茶漏這樣的設(shè)計，讓“火山噴發(fā)”的模擬實驗效果更好，加熱的時間更短，讓每個學(xué)生都能更好地觀察到“火山噴發(fā)”的現(xiàn)象，從而提高了實驗的有效性。