热如何在液体中传递的实验改进与应用

复旦大学附属徐汇实验学校

罗  文

摘要：“热如何在液体中传递”是小学阶段科学课程中的教学难点。通过比较不同版本的教科书与教学实践可以发现，传统实验存在标记物易扩散、颗粒易上浮团聚、缺乏直观现象等不足，不利于学生克服自身迷思概念，进而理解“热在液体中传递”的真实现象和原理。鉴于此，通过增设热成像仪、放置内含高锰酸钾粉末的糯米纸小包、运用温度传感器等方式改进实验，实现实验的显性化、可视化。改进后的实验能帮助学生更直观地观察实验现象，比较热对流、热传导的传热效率，引导学生从表层到深层，从定性到定量全方位理解“热在水中传递”，发展学生利用分析和归纳方法解决实际问题的科学思维，提升科学素养。

关键词：热在水中传递；热传导；热对流；实验改进

《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确要求小学科学课程应立足学生核心素养发展，培养学生科学探究与实践能力，倡导以探究和实践为主的多样化学习方式。实验探究不仅是小学科学课程中的课程核心内容，也是发展学生核心素养的重要途径，其在小学科学课程中尤为重要^[1]。探究“热如何在液体中传递”是小学阶段较为重要且典型的实验，该课题着重围绕22版科学课程标准中“能的转化与能量守恒”这一核心概念进行展开，其承接了小学低年级阶段“热传递”，也为初中阶段“能的形式”“能的转移和转化”做了铺垫，起到承上启下的作用。在本节课的学习中，学生不仅要结合生活经验认识日常的热传递现象，还要通过实验探究了解热的传递方向以及热对流现象，并了解常见的热传递现象在日常生活中的应用，进而实现自身核心素养的发展。

在学习该内容前，学生对于热传递并不陌生，积累了诸多烧水、冷热水混合获得温水等生活经验，但多数学生简单地认为热在水中是以“从高温中心向四周扩散”的形式进行传递，存在一定的迷思概念。此外传统教学演示实验中墨水容易出现扩散、色带边界不清晰等不足，使得学生难以观察水中热传递的方式，进而不能掌握热对流的原理。基于上述分析，笔者选取了生活中方便获取的材料进行实验改进，并结合传感器等手段，将水中的热传递过程显性化、可视化，进而帮助学生更好地理解“水中的热传递”过程。

详见附件。

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热如何在液体中传递的实验改进与应用.pdf (659.386 KB)