#科学实验探究#+冰融化了 简单

第一部分：教学设计

● 探究课题：

教科版小学科学三下第三单元第4课《冰融化了》

● 科学原理：

1、当环境温度高于0℃，冰的温度升至0℃时开始融化；冰在融化过程中，温度会长时间保持在0℃，直至完全融化成水。

2、冰在融化过程中，要从周围吸收热量，热量是使水的状态发生变化的重要因素。

● 学习目标：

知识点： 知道冰、水、水蒸气虽然状态不同，但都是同一种物质。

教学重点：经历冰融化成水的过程中现象的观察。

教学难点：探究促进冰融化的因素。

情感、态度和价值观：1、养成在实验观察活动中保持认真、细致的态度，意识到细致的观察能获得更多的发现。 2.初次感受、体验物质状态变化的可逆性。

【教学过程】

一、观察冰的融化，并做好记录。

1、上节课我们探究后得出了液态的水在0℃以下就会凝固成冰，那么固态的冰能够重新变成液态的水吗？在什么条件下能够变成水呢？

2、你们亲眼看到过冰的这个融化过程吗？这节课让我们一起亲自来看一看，究竟是什么让冰融化成水？

实验内容：让冰融化

实验目的：探究促进冰融化的因素

小组汇报交流观察到的现象，然后根据这些现象总结。 1、在周围环境温度超过0℃时，就可促使冰融化； 2、冰在融化过程中，温度始终保持在0℃，但紧靠冰块的空气温度下降了（冰块融化过程要不断从周围空气中吸收热量）； 3、待冰块完全融化成水后，温度还会继续上升。

二、加快冰的融化 ，思考问题。 1、刚才观察了冰的融化过程，你有办法让冰融化的更快一点吗 ？ 2、讨论各种方法。（把冰块放到温度更高的地方；把冰块放在太阳、灯光等下面；用手把冰块焐热。……） 3、融冰比赛游戏。 4、通过刚才的活动，你能说说是什么使冰的状态发生了变化？ 　　 （热量是使物质状态发生变化的重要因素。）

三、总结 　　

1、通过本节课的学习，你有什么收获吗 ？

2、在冰融化的过程中有什么新的问题出现吗？（如水珠是从哪里来的？）

提出困惑：

传统实验存在的缺陷与改进思路：

在传统的实验中，需要使用温度计对冰或周围的空气进行测量与记录，其要求：

①每一分钟进行一次测量与记录；

②实验过程中要保持温度计位置保持一致 ；

③不要将温度计拿出水杯读数，读数的时候平视。④记录数据后，按照数据画出曲线图。

注意事项：实验过程中，注意不能触碰冰。 　　

在实验过程中，会存在以下的问题导致实验存在误差：一分钟的测量存在延时或者某个一分钟忘记记录，小学生在温度读数过程因非平视而导致数据的误差。 因此，在传统实验操作基础上，利用掌控板+DS18b20金属温度探头对实验进行了改进，在实验的过程中，利用金属探头的防水温度传感器对冰或周围的空气进行测量，并每分钟对数据进行记录并显示在掌控板的显示屏上，同时传送到本地物联网服务器SIoT上。

第二部分：改进方案 ，实操验证

（1）实验器材与软件环境 　　

实验器材：掌控板1块+掌控宝扩展板、DS18B20 防水温度传感器套件1个，数据线，水杯1个，冰块若干。 　　

软件环境：MIND+ ，SIoT本地MQTT服务器软件

（2）DS18B20 防水温度传感器套件

防水DS18B20温度传感器和Arduino结合可以用到很多地方，比如土壤温度检测、热水箱温度控制等等，但是防水的DS18B20温度传感器必须还要接一个上拉电阻才能使用，为此我们设计的Plugable Terminal转换器就派上用场了。 Plugable Terminal转接器数字口增加了上拉电阻，使用跳线帽切换使用，这样可以直接将防水DS18B20温度传感器连接到掌控板上了。

技术规格 ：能够在3.0V到5.5V的电源下工作； 温度显示范围为-10°C to +85°C（误差±0.5°C）； 使用温度范围：-55 to 125°C (-67°F to +257°F) ；分辨率选择范围：9-12比特； 使用单线接口：通信时只需要一个数字接口 ；芯片内嵌入一个64位的ID 并联的传感器可共用一个接口 ；温度限制报警系统； 查询时间少于750ms； 长为35mm，直径为6mm的不锈钢管； 电缆直径：4mm 长度：90cm。

（3）在MIND+中的扩展——主控板——掌控板；传感器——DS18B20温度传感器；网络服务——WIFI和MQTT两个。

（4）DS18B20测试参考代码：将引脚定义为P13。 代码刷入掌控板之后，你可以查看OLED显示的温度，比对常温，若有误差，可自行进行校准。

（5）实践操作和参考代码

温度传感器测试能正常工作之后，我们就可以参考下面的代码，编写并刷入：

1、连接WIFI，连上就在显示屏上显示“WIFI连接成功”。

2、连接SIoT本地MQTT服务器，连上就亮第三个LED灯为蓝色。

3、设置变量wendu；wen

4、当按下“A”键，循环执行：设置wendu变量值为13管脚DS18B20的温度值；判断如果wendu值小于-30，则wendu值等于wen，同时亮第二个LED黄灯（防止传感器没有测到数据）；屏幕显示变量wendu值，同时第一个led灯亮红色；MQTT发送变量wendu信息给SIoT本地MQTT服务器；变量wen值等于wendu；过30秒，第一个led灯熄灭，屏幕wendu值擦除；在等30秒一个循环，一共就是1分钟记录一次数据。

SIoT本地MQTT服务器设置方法，具体可见https://mindplus.dfrobot.com.cn/siot

创新点：虽然使用掌控板和DS18B20温度传感器使实验数据获得更加直接和直观，但在实验过程中还是需要培养学生的计算作图操作等重要能力，特地设计在每一分钟后在掌控板上亮起第一个LED红灯，提醒学生去记录显示屏上的温度，半分钟后数据消失。培养学生做事严谨的态度，有利于学生科学思维的培养及科学素养的提高。

DS18B20测试过程中，时不时会出现-127，没有数据的现象。所以设了个纠错判断。

现在开始我们的实验了，把水杯中放入冰块，将金属探头放入水杯的空气中，按下A键我们可以看到掌控板开始记录数据温度变化的数据值。

数据的导出与处理 　　

最后，待冰融化后，登录SIoT本地MQTT服务器，观察记录的数据和图标，也可以把数据导出，，利用Excel的图表功能，来绘制“冰融化时——周围空气温度与时间的曲线图”了。