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1、季节变化实验反思与改进摘要：季节变化是小学科学中有关地球知识的重要内容，同时也是一大难点。课本中提到了用模拟实验的方法进行探究，但对实验方法的指导不够充分。在实际教学过程中发现课本中的模拟实验存在很多缺陷，教学目标达成情况不理想。针对这种情况，我自制季节变化演示模型，并对实验方法进行了改进。改进后的实验现象更加明显、直观。此外，我还增加了一个实验，从反面验证影响季节变化的因素，使本节课的探究更加全面，更有说服力。课堂教学效果得以大大提高。关键词：季节变化，模拟实验，演示模型，创新，改进。一、对传统实验的反思季节变化的成因是小学科学中地球运动部分的重要内容，对学生而言，这部分内容非常抽象，理解难
2、度大。在实际施教过程中，我发现课本设计的模拟实验（图1）存在一定的弊端。首先，学生很难在地球的公转轨道上找到最具代表性的A、B、C、D四个点；其次，由于地球仪是硬质曲面，学生很难在地球仪上立标杆；此外，对地轴的倾斜方向和标杆与地面的角度都没有明确说明；最后，通过此实验学生只能发现地球公转至不同位置时，同一地方同一物体的影子长度是不同的，但对为什么会形成季节变化依然是一知半解。W11*Mr*MLHtwacDwrp,wnfhHCt,*:。h-三Wk.MtiLtfiWJTM).0*RJIjfFfJlWI图1课本设计的实验改进、创新实验仪器，优化实验教学方案，不但能大大提高课堂教学效率，还能更好地培养
3、学生的科学思维、科学精神和实践能力，使学生在实验活动中有更大的收获。因此，针对课本设计的实验不足，我开始思考如何改进实验器材和实验方案才能让学生通过探究来真正理解四季变化的原因。于是，通过不断地尝试与改进,我制作出了季节变化演示模型。二、实验设计思路四季变化是因为地球在公转过程中地轴倾斜方向始终保持不变，导致地球上同一个地方在不同的时间内阳光照射角度发生变化，从而改变地表获得的热量，形成季节更替。根据学生的生活经验，他们对四季变化最明显的认知就是不同季节的温度不一样，也就是地表获得的热量不同。如果学生在模拟实验中能直接观测到同一地方在不同时期的温度变化和阳光照射角度的变化，就能对季节变化的原因
4、有更直观的认识。地表获得的热量可以用电子温度计来测量。地表获得的热量来自于太阳，既然此实验中希望学生能够测量到热量的变化，那么就要摒弃用常规的手电筒或荧光灯等冷光源来模拟太阳，而传统的白炽灯就是典型的热光源，可以满足实验需求。阳光照射角度的变化难以直接观测，可以借鉴课本上用物体影子长度的变化来间接反映，但需要老师提前将模拟物体的标杆固定好。地轴的倾斜方向保持不变是整个实验成功的关键。但为什么要让地轴的倾斜方向不变是大多数学生比较困惑的。此时，教师让学生改变地轴的倾斜方向，比如让地轴不再倾斜，再重复一次实验，他们会惊讶地发现温度的变化和阳光照射角度的变化都消失了，从而证明了四季变化与地轴倾斜也有
5、密切的关系。用事实说话比任何语言解释都更有说服力。三、实验器材的改进合适的实验器材不仅能提高学生的探究热情，同时也能让学生的探究过程事半功倍。考虑到常规的地球仪不能感知温度的变化；且由于曲率较大，也无法完全承接物体的影子；并且地轴的倾斜方向也是固定不变的，不利于进一步探究。因此，我对地球仪进行了改造。首先，增加了电子温度计来感知地球公转至不同位置时地表获得的热量差异。接着，将电子温度计的探测头用热熔胶垂直固定于合肥，既能模拟地球上的物体，又能感知温度；特意选择学生比较熟悉的合肥作为探究点，可以使探究结果更符合学生的前认知。然后，又增加一个与探测头垂直的带刻度影屏，模拟地面，既能承接物体的影子，
6、又能方便学生直接读出影子长度，一举两得。最后，在地轴的底部增加了一根支架，用于改变地轴的倾斜方向，便于进一步探究（图3）。图3改进后的地球仪四、装置制作方法1 .准备一块60cm60cm的泡沫塑料板，用记号笔画一个半径为25cm的圆，模拟地球的公转轨道。由于地球的公转轨道本身就是非常接近正圆的椭圆，因此用正圆模拟地球公转轨道不仅不会影响实验结果，反而可以避免因光源与地球仪之间的距离差异而导致的温度误差，使实验结果更加精确。2 .在圆心部分挖一个小孔，从底部穿过导线，再将导线与灯座连接好，用热熔胶将灯座固定在圆心上，然后将白炽灯安装在灯座上。3 .将地球的公转轨道平均分成四等份，表示四个季节。再
7、找到每等份的中点，按逆时针顺序依次标为：春分、夏至、秋分、冬至。一开始，我用一个改良版地球仪来进行模拟实验。让地球仪按逆时针方向依次转到春分、夏至、秋分、冬至四个点上，分别测量地球仪位于四个位置时物体的影子长度和地表的温度。但很快我发现测量结果与实际严重不符。地球仪在春分点时温度最低，随后温度慢慢升高，冬至点时温度最高。为什么会出现这样的结果呢？我对实验方法和实验器材进行了细致的分析，发现原来我忽略了模拟太阳的白炽灯是热光源，它产生的热量会随着工作时间的增加而增加。因此，我不得不再做三个同样的改良版地球仪。4 .用热熔胶将四个改良版地球仪分别固定于春分、夏至、秋分、冬至四个点上。将每个电子温度
8、计的显示器分别用热熔胶固定在对应的地球仪旁边。采用四个改良版地球仪，一方面能同时测量地球公转至不同位置时的温度，避免热光源因工作时间变化而造成的温度差异，另一方面也能最大限度地减少外界因素的影响（比如风对电子温度计造成的干扰），使实验结果更精确。同时，由于四个温度计需要同时进行观测，这样一来，小组内的每个成员都能更好地参与到探究活动中来，对调动学生的积极性和主动性有重要意义。五、实验方法及结果（一）季节变化模拟实验1 .实验方法（1）调整地轴，使处于“夏至位置的地球仪地轴向太阳一侧倾斜，其它三个地球仪的地轴倾斜方向与其保持一致。调整地球仪，使四个温度计的探测头正对太阳，也就是让合肥都处于正午1
9、2：OO时的位置。（2）观察温度计的原始温度并记录下来。（3）打开电源，让“太阳亮起来，观察四个地球仪上的影长并记录下来。（4）每隔两分钟记录一次温度。（5）计算地球仪处于不同位置时地表增加的温度，并根据探测头影长对光照角度进行合理地推测。完成实验记录单（表1）。季节更替演示实验记录单_BrfW7ZB域外公M睁光期念度24MW19憎工春季14分京Jl至点秋季款分点誓*冬至点表1实验记录单，图4季节变化模拟实验现象2 .实验结果实验中可以看到不同季节影子的变化规律非常明显，夏季影子最短，冬季影子最长，春秋适中。四个温度计的示数也在不停地跳动，夏季温度升得最快，冬季最慢，春秋适中（图4）。至此学生
10、基本形成了这样的认识：由于阳光照射角度的变化使同一个地方在不同时期获得的热量不同，从而形成季节更替。（二）地轴不倾斜状态下的季节变化模拟实验1 .实验方法将四个地球仪分别从底座上取下，将地轴下端新增的支架固定于底座上，使地轴不倾斜。再调整探测头，使其正对太阳。接通电源，观察影子长度和温度变化情况（图5）。2 .实验结果通过实验，学生发现：当地轴不倾斜时，四个地球仪的影子长度基本一致，温度变化也基本一致，四季变化消失（图6）。此实验验证了季节变化与地轴倾斜有关。图5,图6地轴不倾斜状态下的季节变化模拟实验现象六、实验改进的亮点本实验在课本实验的基础上进行改进和创新。利用物体的影子长度来反映阳光的照射角度，利用电子温度计来测量地表获得的热量。通过自制教具一一季节变化演示模型，将影子长度的测量和温度的测量巧妙地融合在一起。改进后的实验不仅克服了课本实验的弊端，也让学生的操作更加简单，探究效率大大提高。此外，创新性地增加了实验一一地轴不倾斜状态下的季节变化模拟实验，从反面验证了季节变化与地轴倾斜有关。在实际教学过程中，学生在演示模型的帮助下，通过两个探究实验，能轻松地总结出季节变化的原因，教学目标达成效果良好。参考文献1贺勇，顾恩甲.创新实验器材优化实验设计一一谈如何提高小学科学实验教学有效性J.教学仪器与实验，2010(10)：47-50.
