综合实践活动教学案例：动手科学实验

综合实践活动教学案例：动手科学实验一、案例背景与设计初衷在综合实践活动课程中，科学实验类活动以“做中学”的方式打破传统课堂的知识灌输模式，让学生在动手操作中建构科学认知、发展探究能力。本次选取“水的表面张力”作为实验主题，一方面源于其现象普遍存在于日常生活（如清晨叶片上的露珠、水杯满水后仍能容纳的“超额”水量），易引发学生共鸣；另一方面，该主题实验材料易获取、操作安全且现象直观，能支撑不同认知水平的学生开展分层探究，契合综合实践活动“面向全体、注重实践”的课程理念。二、活动目标定位（一）知识与技能学生通过观察、操作实验，理解水的表面张力的概念（液体表面分子因相互吸引形成的“隐形薄膜”效应），并能解释生活中相关现象（如昆虫浮于水面、宣纸吸水后的形态变化）。同时，掌握“控制变量法”“对比实验”等科学探究方法，学会规范使用滴管、镊子等工具记录实验数据。（二）过程与方法在小组合作中经历“提出问题—设计方案—动手实验—分析结论”的探究流程，提升观察能力、逻辑推理能力与团队协作能力；通过“质疑—验证”的循环，培养科学的批判思维（如思考“回形针浮水是否因水的粘性”）。（三）情感态度与价值观在实验成功的体验中激发对自然科学的好奇心与探索欲，养成“严谨求实、尊重证据”的科学态度；通过解决“如何让更多回形针浮在水面”的挑战任务，培养创新意识与坚持不懈的探究精神。三、活动准备与资源支持（一）实验材料（每组配置）基础材料：透明玻璃杯（2个）、滴管（1支）、硬币（1枚）、回形针（10枚）、洗洁精（小瓶）、色素（红/蓝，用于观察水流）、宣纸（1张）。拓展材料：不同液体（酒精、食用油）、不同材质的容器（塑料杯、金属盘）、细盐、糖（用于探究溶质对张力的影响）。（二）分组与安全提示分组：4-5人一组，设“操作员”“记录员”“发言人”“安全员”角色，明确分工（如“安全员”负责监督实验规范，避免洗洁精入眼、回形针划伤）。安全：强调“轻拿轻放工具”“实验后洗手”“液体溅入眼睛立即用清水冲洗”等规则，教师提前演示工具使用方法（如滴管排气、捏取回形针的正确手势）。四、活动实施过程（课时：2课时，含准备、探究、总结）（一）情境导入：从生活现象到科学问题（15分钟）教师展示“水黾（水生昆虫）在水面行走”的视频片段，提问：“为什么水黾不会沉入水中？是水‘托’住了它吗？”结合学生的猜想（如“水有粘性”“水表面有东西”），引出核心问题：水的表面是否存在一种特殊的“力量”？随后演示“水杯装水至‘凸起’却不溢出”的小实验，让学生观察水面形态（形成“穹顶”状），进一步激发探究欲望。（二）实验探究：分层任务，逐步深入（60分钟）任务1：硬币“装”水——感知张力的存在操作要求：学生用滴管向硬币表面滴水，观察“最多能滴多少滴而水不溢出”，并记录水滴数、水面形态（用“凸起如半球”描述）。现象与思考：多数小组发现硬币能容纳远超预期的水滴（如50-80滴），水面形成紧绷的“薄膜”。教师引导提问：“如果轻轻晃动硬币，水面会怎样？”学生观察到水“抱团”晃动却不易散开，初步感知“分子间的吸引力”。任务2：回形针浮水——验证张力的“支撑力”操作要求：学生尝试将回形针（需保持干燥、无油污）平放在水面（可借助镊子轻放），观察是否漂浮；再将回形针轻轻按压至水下，观察现象（立即下沉）。对比实验：向水中滴1滴洗洁精，搅拌后重复实验，观察回形针的浮沉变化。小组讨论：“为什么干燥的回形针能浮在水面，沾了洗洁精就下沉？”引导学生推理：洗洁精破坏了水的表面张力，使“隐形薄膜”失去支撑力。任务3：拓展探究——张力的影响因素（选做）可选方向：①不同液体（酒精、食用油）的张力对比；②溶质（盐、糖）对水张力的影响；③容器材质（塑料、金属）对水面形态的影响。实施建议：教师提供“实验记录表”（含“变量、操作、现象、结论”栏），学生自主设计方案（如“探究盐对水张力的影响”：向水中加盐，观察硬币可容纳的水滴数变化），教师巡回指导变量控制（如保证滴管滴水速度、硬币干燥度一致）。（三）成果交流与质疑深化（30分钟）1.小组汇报：各小组用“实验照片+数据+结论”的形式分享成果，如“我们组的硬币最多装了68滴水，滴洗洁精后只能装32滴，说明洗洁精会降低水的张力”。2.质疑与验证：针对“回形针浮水是否因水的粘性”的疑问，教师提供凡士林（模拟“粘性”），学生将回形针涂凡士林后尝试浮水，发现仍下沉，从而排除“粘性”假设，强化对“张力”的理解。3.原理讲解：结合动画演示“水分子的排列”（表面分子受内部吸引，形成向内的拉力，即表面张力），帮助学生建立微观认知，解释实验现象（如硬币装水的“穹顶”是张力支撑的结果）。（四）总结延伸：从实验到生活（15分钟）生活联系：引导学生列举表面张力的应用（如农药添加“展着剂”破坏张力，使药液均匀附着叶片；洗衣液利用表面活性剂降低水的张力，增强去污力）。课后任务：①观察“雨后荷叶上的水珠”“钢笔墨水在宣纸上的扩散”，用张力知识解释；②尝试“水火箭”制作（利用水的压力与张力结合的原理），为下一次实践活动做准备。五、活动成果与教学反思（一）学生成果实验报告：多数小组能清晰记录“实验步骤、现象、结论”，并绘制“水面张力示意图”（用箭头表示分子吸引力）。创意拓展：部分学生结合美术课，用“滴水画”（利用宣纸吸水后因张力形成的晕染效果）创作科普手抄报，将科学与艺术融合。（二）教学反思优点：通过“分层任务+自主探究”，不同水平的学生都能参与（基础组完成核心实验，能力组拓展变量探究）；“质疑—验证”环节有效培养了批判思维，如学生提出“硬币材质是否影响水滴数”，后续可作为新的探究方向。不足：小组分工中“记录员”的任务较被动，可设计“实验日志”模板（含“我的疑问”“改进建议”栏），提升全员参与度；部分学生在“变量控制”上存在困难（如滴洗洁精时搅拌不均），需在实验前强化“单一变量”的操作规范。六、教学延伸建议1.跨学科拓展：结合数学“统计与概率”，统计不同小组的“硬币装水滴数”，分析数据差异（如材质、滴水速度的影响）；结合语文“科普文写作”，指导学生撰写《水的“隐形力量”》实验报告。2.家庭实践：布置“家庭小实验”（如“用吸管吹肥皂泡，观察泡泡的张力变化”“探究牛奶+色素+洗洁精的‘色彩扩散’现象”），将实践延伸至生活场景。3.项目式学习：以“水的表面张力在生活中的应用”为主题，开展项目式研究（如调研“洗衣液的