熔化和凝固實驗的意外收獲
一、案例背景
突出以科學實驗探究為核心的教學是新課程的重要特征。一直以來，我在教學實際中也都盡量以實驗為基礎，讓學生在實驗操作中掌握知識，提高動手、觀察、分析等能力。但去年七年級的一次探究活動，自我感覺很有心得。
在上七年級上冊第四章《熔化和凝固》這一節課時，我講了熔化和凝固的概念后開始演示硫代硫酸鈉（海波）和松香的熔化實驗，因為考慮到上課時間較為緊迫，所以沒有演示凝固過程，直接講述硫代硫酸鈉凝固的特點。課后，我和學生在整理實驗器材時發現放在燒杯中試管里的硫代硫酸鈉并沒有凝固，還處于液態，試管傾斜時液體還在流動，而放在試管內的溫度計卻顯示為180C，大大低于硫代硫酸鈉的熔點480C。
為什么晶體的溫度降到凝固點以下仍然不會凝固呢？是溫度計的讀數有誤還是硫代硫酸鈉有問題？在此同時我振動試管，忽然發現試管內壁的硫代硫酸鈉出現了凝固現象而溫度計的示數快速上升，一直到480C后保持不變，試著用手觸摸試管壁覺得原來冰冷的試管壁變得有點燙手了。這是為什么呢？難道硫代硫酸鈉的熔點和凝固點是不同的.？一大群學生圍著我一個勁問我為什么，我一下子也答不出原因，所以告訴學生我回去尋找答案后再給他們解釋。課后我在網上查找了一些資料，然后決定與學生們一起進行科學實驗探究，用實驗來解釋這一現象。
二、案例過程：
1、創設情景，提出問題
利用中午管理時間我對全班學生描述了上節課的情景；把學生分成四大組（考慮到實驗室的器材不足），每組由3個4人討論小組組成，設立小組長和大組長。引導學生根據情景提出問題：為什么海波溫度降到凝固點以下還不凝固？
2、建立猜想和假設
引導學生進行猜想，每組認為最好的猜想進行展示討論。根據學生的猜想和假設歸納為：（1）可能是藥品拿錯了或不夠純。（2）可能物質凝固也像水汽凝結一樣需要凝結核（學生從課外書上看到降水需要塵埃）。（3）可能是海波的凝固點和熔點不同。（4）可能凝固需要攪拌或振蕩。
3、制訂計劃，設計實驗方案
要求學生以組為單位，每組給定一個猜想和假設，根據本組的猜想和假設制訂合理的計劃，設計實驗方案，寫出所需要的實驗器材和物品。由組長對各討論小組的意見匯總，利用課間對各組的實驗方案和實驗步驟進行指導；重點指出要設置對照組和實驗組，控制好變量。
4、進行實驗，獲取事實和證據
按學生設計的實驗方案，第二天下午第三節（考慮到可能一節課時間不夠可以順移到第四節課外活動時間里）在實驗室分四組，組內分工協助，按書七上第四章圖4—2熔化裝置進行實驗。
學生記錄的部分內容：（1）溫度升高到480C時海波開始熔化；熔化結束后溫度開始上升，上升到600C停止加熱，靜置在冷水中讓它冷卻，降溫到480C無凝固現象，降溫到250C無凝固，降到190C仍無凝固現象（當時氣溫約140C，水溫約180C）。把裝有海波的試管從燒杯中取出，攪拌或振蕩海波都快速發生凝固，溫度計的讀數上升到480C，試管壁變燙。（2）投入小石塊，海波較快地凝固。（3）放在冷水中加快冷卻也不會凝固。（4）不純的海波（加小量的細沙）的熔點發生變化，易凝固。
5、分析實驗現象得出結論
各組記錄的實驗數據由各組長向全班介紹，組織學生討論，攪拌、振蕩和加入細沙、小石塊是一樣的，都為海波提供了凝結核。得出結論：海波凝固需要凝結核。
6、合作與交流
讓學生帶著海波溫度降低到凝固點以下且需要凝結核才會凝固并放出大量熱量的現象，在課后查閱資料討論這種現象在實際生活中有什么利用。第二天，各小組匯總：（1）設想，把海波摻在水泥中制成地板或墻體，在晝夜溫差變化大的地區使用這種建筑材料，可以氣溫高時熔化，溫度降低到很低時凝固放熱，起到調節室溫的作用。（2）設想，把海波放入電熱暖手壺中，通電海波熔化，想用時只需捏暖手壺，凝固放熱可以使溫度維持在480C。
案例分析：
通過這次活動，學生學習科學的興趣有了明顯的提高，同時對科學實驗探究的成就感也了明顯增強，特別是對科學探究提出問題、建立猜想、設計實驗方案、得出結論等環節，不再是扭扭捏捏，表述也更加完整。
一、選取一個好的探究題材是有效探究的基礎。
常言道“巧婦難為無米之炊”，好的探究題材就是科學探究中的“米”，有結構的題材就是優質的“米”。我們要善于發現生活中的一些好題材，探究并不是一定要局限于書本，然后照本宣科。在本案例中，題材選用了課堂上學生的偶然發現，而且此案例探究的步驟完整并具有一定的實際運用價值。通過這個探究學生也敢對書本上的知識提出質疑，從而引伸到對生活中的現象敢于質疑，從而培養學生的科學探究精神。
二、使每一個學生都能參與到探究中去。
傳統的教學是以教師為中心；而新課程是以學生為主體，教師為主導，從而提高了學生的積極性、創造性，更能滿足他們的好奇心。由于這個探究是學生自己發現問題，而且發現書本和老師都無法給予完整的解釋，所以學生的興趣很濃，熱情很高，這也是成功的一個基礎。通過這次的活動使學生對探究的熱情提高了，發言的自信心增加了，進而發展為對科學學習興趣的提高。
實驗過程中看似放任自由，其實是在教師有目的的指導下，全班學生采用科學的方法完成探究任務。這個探究各組學生都有很多猜想，通過老師組織討論，集中到四個問題并分給四個小組，最后再合作交流共享成果。在實驗方案的設計上主要引導學生要采用控制變量法，通過作比較得出合理的結論。雖然這次探究由于器材等原因使實驗組數太少，不能使學生都參與動手，但學生都積極參加整個探究過程。這個案例中每位學生都積極參與小組的討論并發揮了個人特長，培養了合作意識和合作技巧。
三、科學的方法、充分的時間是有效探究的保證。
這個探究大約需要四個課時的時間（其中兩個課時都放在課后，學生自己討論查找資料），不像平時只在黑板上提提問題、講講過程、答答結論。讓學生自己去設計實驗方案，記錄實驗現象得出結論，這對于七年級的學生是有一定的難度的，因此要給學生充分的時間，不讓學生淺嘗輒止，將探究流于形式。
雖然學生把我提供的海波拿回家制作好電熱燙手壺和水泥磚的效果并不好，但科學探究的過程中學生是積極的，主動的，而且在這個探究過程中，把學生科學素養的培養延伸到了課外。學生得出結論后，通過交流和討論，還能像科學家和發明家一樣把結論應用與實際，使這次探究又有了意想之外的收獲。
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