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1、小学科学风的成因实验反思与改进摘要：风的成因是教科版小学科学课三年级（上）空气单元中第七课的内容。本课主要是让学生明白自然风形成的原因。对于学生来说这部分内容是较为抽象的，教材中通过模拟实验让学生了解其中的原理，设计的风的模拟实验活动难以有效开展，因此本文旨在借助纹影技术，利用手机和凹面镜组成的纹影装置研究风的成因实验，使得实验现象清晰化、直观化，呈现一个可视化的冷热空气循环流动的过程，引导学生更好地理解风是冷热空气流动形成的原理，促进学生观察、分析等综合实验能力的提升，提升课堂实验教学效率。帮助学生构建正确的科学概念。关键词：风的成因，纹影技术，热空气，冷空气引言：风的成因是教科版小学科学三
2、年级上册空气单元的第七课，本节课内容是在学生学习了空气受热后会上升的知识基础上，进一步通过实验初步认识热空气上升的现象及热空气和冷空气的对流现象。风是生活中常见的现象，对于风学生有着切身体会，但都属于生活经验，本文的目的不仅是让学生知道风形成的原因,更重要的是借助纹影技术，让学生把生活中的现象提升到用科学的方法明白风的成因。一、课本风的成因实验的反思教材中为了更好的探究自然风是怎样形成的，设计了这样一个风的模拟实验。图1风的模拟实验实验步骤：准备好一个蜡烛盒，一张透明塑料膜、一个纸盒、一段蚊香、一卷双面胶和一束纸条；在纸盒的两个侧面各打个圆洞；点燃蜡烛后，将蜡烛放在盒中,然后用透明塑料膜封住纸
3、盒。借助蚊香的烟雾和纸条观察空气的流动；画图解释你观察到的实验现象。此实验设计的意图是根据蚊香的烟雾飘进纸箱内到达蜡烛火焰上方继续向上飘动，同时纸条飘动的现象，以此现象推测空气受热上升，空出来的区域由周围的冷空气补充过来，冷热空气的循环流到就形成了风。在实际的教学过程中，我发现这样设置实验，存在如下一些问题：学生在打洞的过程中，使用小刀切割容易伤到手，存在一定的安全隐患，而且两个孔洞的位置要合理，同时蜡烛火焰的中心位置要与孔洞的中心位置在一条线上；实验中的纸盒是易燃材料，点燃蜡烛后，学生操作不当易产生火灾，存在一定的危险性；出于环保角度，市面上鲜少有浓烈烟雾的蚊香，烟雾收集起来并不像课本中那么
4、明显；此实验仅能看到蚊香烟雾受热上升的单次过程，教材中未针对冷空气流向给出具体的活动内容，对学生理解空气总是在循环运动存在困难；实验过程中，门、窗、风扇和空调、学生走动、大幅度动作等带来的扰动都会对实验现象产生影响。因此，本文结合纹影技术，运用手机和凹面镜组成的纹影装置对风的成因实验进行改进，使学生能够更清楚的、直观的通过实验得出相关结论。二、纹影技术实验纹影技术是一种重要的流场可视化手段，它的原理是将被测对象放置于光学及元件形成的光路中，通过气流对光波的扰动，将不可被肉眼看到的气气流的变化，转化为可以被看到的图像。实验时，我们在测试区内测试热空气和冷空气，就能看到冷热空气流动的方向，还能切实
5、观察到空气总是循环流动的，空气的流动是风的形成的原因，纹影技术作用原理图。图2纹影技术原理图实验所需的器材有：手机、支架、凹面镜（口径114mm,焦距50Omm）、黑色带孔胶带、蜡烛、冰冻的矿泉水、火柴。调节方法：先把手机的闪光灯调成常亮（就是一只开着），然后拿黑色的胶布把闪光灯全部粘住（不漏任何的光）再拿针戳个小孔（一定要小），漏一点光源就可以；然后再把手机固定在可以移动的支架上，再把手机连同支架一起放在离凹境约150厘米的地方；用一张纸先找到聚光点，再慢慢的把光点移到手机负责录像的镜头处（注意此时光斑要最小），再把手机的镜头放大到三四倍，再慢慢的微调手机位置，此时离纹影成像已经很近了；慢慢
6、调节，直到最佳图像出现即可。在纹影技术的支持下，我引导学生设计了如下三个创新实验:1 .探究热空气的流动方向实验在生活中，我们可以加热空气的方法有很多，在此实验中我们采用蜡烛的火焰加热周围的空气来获得热空气。将点燃的蜡烛放在测试区内，不断调整蜡烛放置的方向，分别将蜡烛竖放、横放、倒放，通过手机镜头观察三种不同放置方式时热空气流动的方向。图3纹影技术展示热空气流动通过图3的图像可以清晰的观察到：无论蜡烛怎么放置，蜡烛火焰上方的热空气始终是向上流动的。2 .探究冷空气的流动方向在生活中，我们可以加热空气的方法有很多，在此实验中我们选择一瓶冰冻的水来制造冷空气。将一瓶冰冻的水放置在测试区内，分别将冷
7、冻的水竖放、横放、倒放，通过手机镜头观察三种不同放置方式时冷空气的流动方向（如图4）。图4纹影技术展示冷空气流动通过图4的图像，纹影技术的镜头下，我们可以清晰的观察到：无论冷瓶怎么样放置，冷空气流动的方向始终是向下的。3 .探究冷热空气对流实验通过前面2个实验探究得出：空气受热上升遇冷下降，这是学生学到的前概念,在此基础上，接下来学生学习冷热空气流动的时候就轻松很多。我们可以这样做：在测试区的下端放置一支点燃的蜡烛，在上端放置一瓶冷冻的水，通过纹影镜头来观察并记录实验现象（如图5）。图5纹膨技术展示冷热空气对流此实验过程中，蜡烛火焰上方的热空气会向上流动，遇到冷瓶时温度下降向下运动，再次遇到靖
8、烛火焰温度升高，热气流再上升，这是一个循环往复的过程。通过以上三个探究实验，学生很容易得出：空气受热向上运动，空气遇冷向下运动，空气的流动就是风的形成原因。在实验过程探究过程中，教师引导学生开展探究式学习，由上节课制作热气球的实验受到启发，学生讨论设计纹影实验，明白自然界风是怎样形成的，实验过程中激发学生的好奇心和求知欲，培养用科学探究解决问题的能力，发展学生与人沟通交流合作的能力，提升学生的科学素养。在整个实验教学过程中，我尽量把时间交给孩子只做引导。正如第斯多惠所说：教学的艺术不在于传授本领，而在善于激励、唤醒和鼓舞。三、改进实验的亮点本次实验的改进，学生更加直观的观察到了气体的流动，更好
9、的理解了：冷热空气的循环流动是形成风的原因。学生通过实验探究，形成大胆假设、细心求证的科学态度；学生乐于在情境中学习，保持对一个问题的好奇心和探究兴趣。达到预期目的，有如下亮点：1 .改进的实验采用纹影技术，将看不见的空气变得可视化，给学生呈现了一个完整直观的动态变化过程，更加的生动形象，符合小学生的认知发展水平。2 .实验教学具有层次性在探究了热空气，冷空气的基础上，再来探究冷热空气的流向，顺利的解决了本节课的教学重难点。3 .本文的实验装置取材方便，操作简单，实用性强，值得在以后的教学中广泛推广。在进行空气单元的教学中，要先考虑学生的年龄及认知特点，教师只借助课件和视频很难使学生认识到空气
10、相关的知识，在这里如何能让看不见、摸不着的空气知识变得更加直观可见，这是每位教师应该思考的问题。本文对风的模拟实验的方法进行改进，借助纹影技术让空气看得见，建构合理的空气知识体系，帮助其解决抽象的空气会流动概念上的欠缺。这套纹影装置由于器材简单，而且呈现出来的冷热空气流向更加直观，也解决了许多在制作风的成因教具时的不足，每一次新技术的应用，都会给课堂教学带来不一样的效果，只有不断地创新，才能更好地培养学生的科学思维，提高学生的综合素养。学生不仅仅要学习科学知识，更要学会解决难题的科学方法。我会在今后的教学中继续创新实验，将新的技术运用到教学中，同时恳请专家老师批评指导，希望与志同者分享、交流、提高。参考文献1科学三年级上册.教育科学出版社，2019年版，第37页。纹影技术，360百科3小学科学课程标准.北京师范大学出版社，2017年版
