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小学科学探究实验案例

一、引言：无处不在的科学谜团

小学科学教育的核心在于激发学生对自然现象的好奇心，培养其观察、提问、动手实践和独立思考的能力。探究式实验是实现这一目标的重要途径。它并非简单的“照方抓药”，而是引导学生像科学家一样经历完整的探究过程。本文将以“水的表面张力”为主题，呈现一个适合小学中高年级学生的科学探究实验案例，力求展现科学探究的真实面貌，并为一线教师提供可操作的教学参考。

二、实验案例：水的表面张力探秘

（一）问题提出：水面上的奇妙现象

情境创设与观察引导：

教师可以在课堂开始时，展示一个简单的现象：用滴管小心地将一滴水挤在光滑的塑料板上，水滴并没有散开，而是形成了一个鼓鼓的“小球”。或者，引导学生观察一些生活中常见的现象：清晨叶片上滚动的露珠为何是球形？有些小昆虫为何能在水面上行走而不沉入水底？

核心问题：“为什么水面似乎有一层看不见的‘皮’，能把水‘兜’住，甚至能承受一些轻微的重量呢？”

（二）猜想与假设：头脑风暴的火花

在观察的基础上，鼓励学生大胆猜想。教师可以这样引导：“大家觉得是什么原因让水面有这种‘神奇’的力量呢？”

学生可能会提出各种想法，例如：

*“水里面有空气。”

*“水被什么东西粘住了。”

*“水自己有一种力把自己抱在一起。”

*“是杯子（或容器）壁的原因。”

教师对学生的每一个猜想都应给予肯定和鼓励，记录下有代表性的假设，引导他们思考如何验证这些想法。

（三）实验材料准备：简单易得的“科研工具”

为了确保实验的可操作性和安全性，材料应选择生活中常见、易于获取的物品：

*浅盘或培养皿若干

*清水

*硬币若干（同一种面值，如五角或一元）

*滴管若干

*回形针若干

*洗洁精（或肥皂水）少许

*记录表（可由学生自行设计或教师提供模板）

*抹布（用于清洁）

（四）实验步骤与观察：动手探索的乐趣

实验一：硬币上能“站”多少滴水？

1.操作指导：取一枚干净的硬币，平放在桌面上。用滴管吸取清水，小心地、一滴一滴地将水滴在硬币的正面。每滴一滴，都要仔细观察水面的变化。

2.关键观察点：水面是否会超过硬币边缘？水面呈现什么形状？最多能滴多少滴水而不溢出？

3.记录要求：记录滴数，并尝试用画图或文字描述水面的形状。

实验二：回形针“水上漂”

1.操作指导：在浅盘中倒入适量清水（约没过盘底即可）。请学生尝试将回形针直接放入水中，观察现象（通常会沉入水底）。然后引导学生思考：“有没有办法让回形针像小船一样漂在水面上呢？”（提示：可以用镊子小心地将平放的回形针轻轻放在水面上，或用一张浸湿的滤纸承载回形针放入水中，待滤纸吸水下沉后观察）。

2.关键观察点：成功漂浮的回形针周围水面有什么变化？

3.记录要求：记录操作方法和观察到的现象。

实验三：破坏“水膜”

1.操作指导：在实验二成功让回形针漂浮的基础上，用滴管吸取极少量洗洁精，轻轻滴在回形针附近的水面上（注意不要直接滴在回形针上）。

2.关键观察点：滴入洗洁精后，回形针和水面发生了什么变化？

3.记录要求：详细描述实验现象的变化过程。

（五）记录与分析：科学思维的培养

实验过程中，教师应引导学生及时、准确地记录实验数据（如硬币上的滴数）和观察到的现象（如水面的形状、回形针的状态变化）。可以组织学生进行小组讨论：

*“硬币上的水滴为什么能超过边缘而不溢出？它的形状像什么？”

*“回形针那么重，为什么能漂在水面上？水面是不是像有一层‘膜’？”

*“洗洁精的加入为什么会让回形针沉下去？这说明什么？”

引导学生将观察到的现象与最初的猜想联系起来，尝试解释现象背后的原因。教师此时可以适时引入“表面张力”的概念，用形象的比喻帮助学生理解（例如：可以把水面的分子比作手拉着手的小朋友，形成了一个有弹性的“表皮”）。

（六）结论与讨论：知识的建构与深化

得出结论：通过上述实验，学生可以初步认识到，水的表面存在一种相互吸引的力，使得水面像有一层绷紧的弹性薄膜，这种力就是表面张力。表面张力使得水滴能形成球状，能让硬币承载超出预期的水量，也能让回形针这样的轻小物体漂浮。而洗洁精等物质能够破坏水的表面张力。

拓展讨论：

*“生活中还有哪些现象与水的表面张力有关？”（如雨后荷叶上的水珠、水杯里水面略高于杯口等）

*“如果我们用盐水或糖水代替清水，硬币上能滴的水滴数量会一样吗？”（可作为后续探究方向）

（七）拓展与延伸：好奇心的延续

鼓励学生课后继续探索：

*尝试用不同材质的平面（如树叶、玻璃片）代替硬币，观察能承载的水滴数量。

*设计实验比较不同液体（如酒精、食用油）的表面张力大小（提示：可以通过观察液滴在同种材质表面的形