朱建英

在小学科学课教学中，我们要经常引导学生进行实验设计，并依据实验设计开展探究性实验，在此过程中势必要考虑选择什么样的材料、怎样有效使用这些材料的问题。学生把握好材料的特性，有助于他们更好地设计和开展实验。那么，如何引导学生把握材料特性，优化实验教学呢？下面以《热是怎样传递的》一课的教学为例进行探讨。

温度计的选择

《热是怎样传递的》一课的教学中，教师一般会用一根浸在热水中的铜棒来导入新课，聚焦“露在外面的铜棒是怎么热起来的”“热在铜棒上是怎么传递的”等问题。接着，教师通常会引导学生思考怎样让“看不见”的热传递过程“可视化”，并根据所观察到的现象进行抽象概括，建构热传导概念。但笔者观察几位教师多次执教本课后，发现大多数学生设计教科书上要求做的实验时，最容易想到的方法是用常规的、玻璃制成的温度计去测一测在一端加热的铜棒不同部位的温度，通过温度计读数的变化来“看见”热的传递。究其原因，是因为热与温度计联系紧密，学生具有一定的生活经验，对温度计的特性比较熟悉，很容易想到用它来测量。但是，这种常规的温度计有它的局限性，这个实验使用常规温度计显然是不合适的。

有位教师在执教《热是怎样传递的》一课时，当学生提出用温度计测量时，他没有马上告诉学生为什么不可以用常规温度计，而是顺着他们的思路，引导他们思考、讨论应当如何测量、需要注意哪些问题，最后再引导他们观察常规温度计的特点，发现它存在显示滞后、读数慢、测量位置不方便、温度计液泡不宜接触加热的金属棒等问题，当学生感觉这种温度计不方便使用而不知所措时，教师顺势出示数显温度计传感器（如图1），并介绍了它的特点和使用方法。这样，既满足了学生的需求，又解决了他们在实验中遇到的困难。

如何使用数显温度计测量并观察热传导现象呢？教师引导学生针对数显温度计的特性，进行了以下探讨：

师：用数显温度计测量金属棒的哪个位置？

生：中间位置。

生：用一个温度计看不出传导现象，最好多用几个。

师：要几个？怎么放？

生：4个可不可以？排列在金属棒上。

师：对这4个温度计还有其他要求吗？

生：间隔的距离要一样。

（在交流过程中，教师根据学生的设计思路进行板书：在金属棒上画上温度计，并为温度计标上名称。）

师：准备什么时候测温度？

生：过几分钟。

师：刚开始加热的金属棒，前端变热比较快。

生：过几分钟看，热早就传过去了，还是时间短一点吧。

生：半分钟差不多了。

生：多测几次，就可以看到热是怎么变化的。

生：我觉得加热前就应该测一下，这样与加热后就有比较了。

以上教学，教师没有打断学生的思维，保证了学生设计实验时思维的连续性，让他们认识到设计实验时了解实验材料特性的重要性。

温变油墨的运用

许多学校没有数显温度计，那么设计什么样的实验可以让热传导现象外显出来，方便学生观察、认知呢？教学中常见的实验方法有：用凡士林把火柴等距离地粘在铁条上，加热铁条的一端，观察火柴掉落的顺序;将蜡油等距离地滴在金属汤匙柄的前端、中间和末端，用酒精灯分别在汤匙前端、中端和末端加热，观察不同位置上蜡融化的情形。但从实际教学中，我们不难发现，这些实验在具体操作时暴露出诸多弊端：学生用凡士林粘火柴或滴蜡油时往往控制不好，实验过程复杂且耗时长，容易使学生产生热是呈阶段性、跳跃式向外传递的错觉，不能直观观察到热的连续传递过程，不利于学生有效建构热传导概念。

有些教师在设计热传导实验时，选用了温变油墨。温变油墨又称热变色油墨、热敏油墨，它可以随环境温度的变化而迅速改变颜色，从而使被着色物体具有动态变化的色彩效果。有位教师执教《热是怎样传递的》一课时，为了让学生了解温变油墨的性質，在后面设计“看得见”的热传递实验装置时尝试使用这种材料，设计了以下活动：

教师准备了一个黑色的陶瓷杯子，拿起热水壶说：“老师给大家表演个魔术，要睁大眼睛，看看谁能解密。”此时，一双双小眼睛都聚精会神地看着老师。教师慢慢地往杯子里倒上热水，杯子表面的黑色从下而上慢慢褪去，展现出里面的图案。看到这种神奇的现象，学生产生了浓厚的兴趣和好奇心，跃跃欲试地想说说自己的想法。他们认为：杯子外面有一层特殊的、神奇的材料，遇到热会发生变化。虽然学生不知道这种材料的名字，但是他们认识到这种材料的神秘特性将在设计实验时发挥重要作用。

教师用魔术、游戏、动画等形式生动形象地展示实验材料的性能，符合小学生的认知特点。教师没有简单、直白地介绍温变油墨，而是采用魔术的方式揭开温变油墨神秘的面纱，既充满了趣味性，又让学生深刻地认识到温变油墨的特殊性能。

当学生熟悉了新材料的特性后，教师就能有效地引导学生设计实验：

师：你们有什么办法让我们看到热在金属棒上的传递？各小组讨论一下。

（学生分小组讨论。）

师：谁愿意把你们的想法和大家分享一下？

生：将这种特殊的材料涂在金属棒上，放进热水里就可以看见了。

生：放进热水里的部分涂上，上面不需要涂。

生：我觉得浸到水里的部分可以不涂，只涂上面。

生：应该整根都涂，这样一进到水里就会从下面开始变色。

生：把特殊材料换成温度计测量也可以知道热量有没有传过来。

生：温度计不好固定在金属棒上。

学生紧紧围绕着主题展开讨论，既有与他人思维的对比，也有对自己思维的审视。在这个过程中，学生因为熟悉了材料的性能，材料对他们的思维具有引领作用，他们的思路更加清晰，实验目的更加明确，设计更加合理，他们的科学思维在讨论、质疑、辨析的过程中得到发展。