人教版初中生物教材引導學生探究生物對環(huán)境的影響時,設(shè)計了“植物對空氣濕度的影響”的探究活動。決定這個探究活動成敗的關(guān)鍵是濕度的測量,現(xiàn)就相關(guān)問題加以分析。
一、空氣濕度
空氣濕度是指空氣的干濕程度,一般用絕對濕度和相對濕度描述。絕對濕度是指單位容積空氣中含有的水汽質(zhì)量;相對濕度是指空氣中的絕對濕度與同溫度下的飽和絕對濕度的比值,是一個百分比。日常生活中所指的濕度為相對濕度,該探究活動測量的濕度就是相對濕度。
二、空氣濕度的測量
1.空氣濕度測量的方法
濕度測量始終是世界計量領(lǐng)域中著名的難題之一,雖然測量濕度的方法很多,測量儀器種類也很多,但是目前沒有簡便準確的測量方法,也沒有既準確又簡單的測量儀器。學校實驗室配備的測量濕度的儀器是干濕球溫度計。用干濕球溫度計測量濕度的方法是一種間接方法,通過測量時干球、濕球兩支溫度計的讀數(shù)換算出濕度值(一般可在換算表中直接讀出),準確度只有5%~7%RH。而具體測量時是有條件的:即在濕球附近的風速要達到2.5m/s以上。
2.影響空氣濕度測量的因素
使用干濕球溫度計測量濕度,測量結(jié)果受到多種因素影響。測量儀器準確度低,誤差較大;風速過小或過大都會影響濕球水分的蒸發(fā),使測量的結(jié)果相應(yīng)偏大或偏小;測量時要求達到水氣平衡狀態(tài),一般要求10分鐘,如果測量時間不足,測量的結(jié)果就會偏小。此外,水質(zhì)、陽光等也會造成測量結(jié)果的偏差。
三、探究活動的開展
1.存在的問題
在實際教學中,教師發(fā)現(xiàn)該探究活動效果很差,主要存在的問題有:學生對濕度的概念不理解;學生不能熟練使用儀器;由于各種影響因素造成學生測量的結(jié)果誤差過大,甚至測量的結(jié)果與實際相悖,以至于得不出正確的結(jié)論;活動耗費學生太多時間和精力。
2.原因分析
濕度的概念及干濕球溫度計的使用方法不易理解掌握。部分教師對濕度的概念及干濕球溫度計的使用方法不是很熟悉,對學生探究活動的指導也不到位。這會造成學生在活動前基礎(chǔ)知識準備不足,活動過程中測量濕度的操作方法不規(guī)范或錯誤,得不到正確的結(jié)論,也會影響學生掌握科學的探究方法。
探究活動在設(shè)計時忽略了風速對濕度測量的影響。在測量時,由于所使用的不是通風干濕球溫度計(實驗室室配備的都是普通干濕球溫度計),在測量時由于茂密灌叢中風速顯然低于裸地和草地,由于風速小,水的蒸發(fā)速度就低,測量出的濕度值就偏大。如果測量的草地、裸地的面積不是太大而風速較大的話,測量出的濕度就有可能不是測量環(huán)境中空氣的濕度,而是隨風而來的其他地方的空氣的濕度。
測量時間要求較長。使用干濕球溫度計測量濕度,不僅要求濕球周圍有一定的風速,還要求達到水氣平衡狀態(tài),一般要求10分鐘。學生既要測量不同環(huán)境的濕度,還要記錄多組數(shù)據(jù)的話,所耗費的時間和精力可想而知。
一些學校校園由于地面硬化等原因,在校園內(nèi)也不易找齊該探究活動測量的裸地、草地、茂密的灌叢三種典型環(huán)境。
四、改進及建議
1.使用通風干濕球溫度計
在學?,F(xiàn)有實驗室儀器條件下開展“植物對空氣濕度的影響”的探究活動,效果很差,效益很低,所以必須對活動進行改進。
教師先要給學生講清濕度的概念,也要教會學生濕度的測量方法,并且改用通風干濕球溫度計。通風干濕球溫度計由于強制通風,能夠排除風速大小的影響,得到相對準確的數(shù)據(jù);同時通風干濕球溫度計測量的速度也相對較快,可以節(jié)省學生很多的時間。但是通風干濕球溫度計價格相對較高,教學儀器配備標準規(guī)定實驗室一般不配備,要使用通風干濕球溫度計必須提前購置。
2.改變活動的內(nèi)容和形式
生物對環(huán)境的影響,除濕度外還包括光照、氣溫、土壤等許多方面。探究生物對環(huán)境的影響,除采用測量的方法外,也可以采用其他多種方法,如資料分析、調(diào)查等。事實上,探究植物對氣溫的影響,可以讓學生去直接感受草地、裸地、樹下的冷熱;由于溫度相對容易測量,所以也可以安排學生測量這三種環(huán)境的溫度。按教學儀器配備標準,生物實驗室配備紅液溫度計(0~100℃)23~45個,足夠滿足學生需要。探究內(nèi)容和形式的改變可以大大提高活動的效益。
(責 編 肖 飛)