2025年全國小學(xué)科學(xué)教師實(shí)驗(yàn)操作技能大賽試題及答案一、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作（共40分）（一）實(shí)驗(yàn)名稱：水的三態(tài)變化模擬實(shí)驗(yàn)（15分）實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺（帶鐵圈、鐵夾）、燒杯（250ml）、溫度計（-10℃-100℃）、酒精燈、石棉網(wǎng)、冰塊（約50g）、玻璃片（冷、熱各一片）、火柴、秒表、記錄單。操作要求：1.用給定器材模擬水的固態(tài)（冰）→液態(tài)（水）→氣態(tài)（水蒸氣）→液態(tài)（水）的變化過程；2.記錄關(guān)鍵溫度點(diǎn)及現(xiàn)象；3.解釋各階段變化的科學(xué)原理。操作步驟及評分標(biāo)準(zhǔn)：1.組裝加熱裝置（3分）：正確安裝鐵架臺，鐵圈高度與酒精燈外焰位置匹配（1分），石棉網(wǎng)平整放置于鐵圈上（1分），燒杯用鐵夾固定且底部接觸石棉網(wǎng)（1分）。2.冰的熔化過程觀察（5分）：向燒杯中加入冰塊，插入溫度計（玻璃泡完全浸沒且不接觸杯壁）（1分）；點(diǎn)燃酒精燈預(yù)熱后集中加熱（1分）；每隔30秒記錄溫度，觀察冰開始熔化的溫度（0℃）及完全熔化的時間（約3-5分鐘）（2分）；正確描述現(xiàn)象：冰逐漸變軟、體積縮小，最終變?yōu)闊o色液體（1分）。3.水的汽化過程觀察（4分）：繼續(xù)加熱至水沸騰，記錄沸點(diǎn)（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下100℃）（1分）；觀察燒杯口上方"白氣"（實(shí)際為水蒸氣遇冷液化的小水滴）（1分）；取熱玻璃片置于燒杯口上方5秒，觀察玻璃片無明顯水珠（因溫度高，水蒸氣未液化）（1分）；記錄沸騰時溫度保持不變的現(xiàn)象（1分）。4.水蒸氣的液化過程觀察（2分）：換冷玻璃片置于燒杯口上方，觀察玻璃片迅速出現(xiàn)小水珠（1分）；解釋原理：水蒸氣遇冷（溫度低于沸點(diǎn)）放熱液化（1分）。5.整理器材（1分）：熄滅酒精燈（用燈帽蓋滅，不吹滅），冷卻后整理器材歸位。參考答案：關(guān)鍵溫度點(diǎn)：冰熔化0℃（固液共存），水沸騰100℃（液氣共存）；現(xiàn)象記錄：冰熔化時吸熱溫度不變，水沸騰時吸熱溫度不變；科學(xué)原理：熔化和沸騰均為吸熱過程，屬于物態(tài)變化中的相變，需要達(dá)到熔點(diǎn)/沸點(diǎn)并持續(xù)吸熱；液化是放熱過程，水蒸氣遇冷（溫度低于露點(diǎn)）凝結(jié)成小水滴。（二）實(shí)驗(yàn)名稱：種子發(fā)芽條件的對比實(shí)驗(yàn)設(shè)計（25分）實(shí)驗(yàn)器材：綠豆種子（40粒，飽滿無破損）、透明塑料盒（4個，帶蓋）、標(biāo)簽紙、吸水紙（4張）、清水、小勺、冰箱（0-4℃）、光照培養(yǎng)箱（25℃，光照強(qiáng)度1000lux）。操作要求：1.設(shè)計對照實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證"水、空氣、溫度、光照"是否為種子發(fā)芽的必要條件；2.控制單一變量，設(shè)置4組實(shí)驗(yàn)；3.連續(xù)3天記錄發(fā)芽情況（發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)：胚根突破種皮≥2mm）；4.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論。操作步驟及評分標(biāo)準(zhǔn)：1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計（8分）：正確設(shè)置4組對照（1組為完全條件組，其余3組分別缺失水、空氣、適宜溫度，光照作為非必要條件需單獨(dú)驗(yàn)證）（2分）；每組放入10粒種子（避免偶然性）（2分）；變量控制準(zhǔn)確：①組（水+空氣+25℃+光照）；②組（無水+空氣+25℃+光照）；③組（水+無空氣[水面覆蓋油膜]+25℃+光照）；④組（水+空氣+4℃+光照）；⑤組（水+空氣+25℃+黑暗）（注：實(shí)際應(yīng)為4組，此處為說明變量，正確應(yīng)為4組：完全條件、缺水、缺空氣、低溫，光照作為第5組可選）（4分）。2.材料準(zhǔn)備（5分）：塑料盒內(nèi)鋪吸水紙（1分）；①組吸水紙噴濕至飽和但無積水（1分）；②組吸水紙干燥（1分）；③組吸水紙噴濕后水面滴5ml食用油形成油膜（1分）；④組吸水紙噴濕后放入冰箱（1分）。3.種子放置（3分）：每組種子均勻鋪在吸水紙上，不重疊（1分）；蓋好盒蓋（②組可不蓋保持干燥）（1分）；貼標(biāo)簽注明組別（1分）。4.觀察記錄（6分）：每天同一時間觀察（晨9:00）（1分）；用直尺測量胚根長度（1分）；記錄發(fā)芽數(shù)量（①組第2天開始發(fā)芽，第3天發(fā)芽率≥90%；②組無發(fā)芽；③組無發(fā)芽；④組無發(fā)芽；⑤組與①組發(fā)芽率無顯著差異）（3分）；記錄需真實(shí)，用表格形式（1分）。5.結(jié)論分析（3分）：得出"水、空氣、適宜溫度是種子發(fā)芽必要條件，光照不是必要條件"的結(jié)論（2分）；解釋原因：種子發(fā)芽需要呼吸作用提供能量（需空氣），酶活性需適宜溫度（25℃左右），細(xì)胞分裂需水分（1分）。參考答案：實(shí)驗(yàn)記錄表（示例）：|組別|第1天發(fā)芽數(shù)|第2天發(fā)芽數(shù)|第3天發(fā)芽數(shù)|發(fā)芽率（第3天）||------|--------------|--------------|--------------|------------------||①組|0|7|9|90%||②組|0|0|0|0%||③組|0|0|0|0%||④組|0|0|0|0%||⑤組|0|6|8|80%|結(jié)論：水、空氣、適宜溫度（25℃）是種子發(fā)芽的必要條件；光照對綠豆種子發(fā)芽無顯著影響。二、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)改進(jìn)（共30分）實(shí)驗(yàn)名稱：光的反射規(guī)律探究實(shí)驗(yàn)改進(jìn)（原教材實(shí)驗(yàn)：用激光筆、平面鏡、白色硬紙板探究反射角與入射角的關(guān)系）改進(jìn)要求：1.解決原實(shí)驗(yàn)中"激光光斑弱（教室光強(qiáng)時不易觀察）""硬紙板易變形導(dǎo)致角度測量誤差大""學(xué)生難以直觀理解'三線共面'"的問題；2.設(shè)計低成本、易操作、可視化強(qiáng)的改進(jìn)方案；3.完成實(shí)驗(yàn)演示并說明改進(jìn)意義。改進(jìn)方案及操作步驟：1.材料替換（5分）：用紅色LED燈帶（5mm直徑，可彎曲）代替激光筆（光斑更明亮，且可沿光線路徑固定）（2分）；用亞克力板（5mm厚，帶90°刻度線）代替白色硬紙板（不易變形，刻度精準(zhǔn)）（2分）；平面鏡背面粘貼磁性條，可吸附在鐵架臺上（1分）。2.裝置組裝（7分）：將亞克力板垂直固定在鐵架臺底座（1分）；平面鏡吸附在亞克力板底邊中點(diǎn)（鏡面與亞克力板垂直）（2分）；LED燈帶一端固定在入射角刻度線（如30°）位置，另一端連接3V電池盒（燈帶可沿入射光線方向彎曲，亮燈后顯示入射光線）（2分）；另取一條LED燈帶作為反射光線，通過調(diào)整位置使反射光斑與入射光斑在鏡面對稱（2分）。3.實(shí)驗(yàn)演示（10分）：-步驟1：固定入射光線為30°，調(diào)整反射光線燈帶位置，使其與鏡面夾角等于入射光線與鏡面夾角，觀察兩條燈帶與法線（亞克力板中線）是否共面（用直尺驗(yàn)證三線在同一平面）（3分）。-步驟2：改變?nèi)肷浣菫?5°、60°，重復(fù)步驟1，記錄反射角數(shù)值（與入射角相等）（3分）。-步驟3：將亞克力板沿法線向前折15°，觀察反射光線是否仍在原平面（此時反射光線消失，說明三線共面）（4分）。4.改進(jìn)意義（8分）：①可視化提升：LED燈帶亮度高，教室環(huán)境下清晰可見光線路徑（2分）；②誤差降低：亞克力板硬度高，刻度精準(zhǔn)，角度測量誤差≤1°（原實(shí)驗(yàn)誤差≥5°）（2分）；③概念突破：通過折板操作直接觀察"三線共面"，突破抽象理解難點(diǎn)（2分）；④材料易得：LED燈帶、亞克力板均為文具店常見材料，成本低于原實(shí)驗(yàn)（2分）。參考答案：改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)入射光線為30°時，反射光線與法線夾角30°，三線在同一平面；折板后反射光線消失；多次測量反射角等于入射角?？茖W(xué)原理：光的反射定律（三線共面、兩線分居、兩角相等）。改進(jìn)核心在于通過材料升級和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將抽象的光學(xué)規(guī)律轉(zhuǎn)化為可觸摸、可觀察的具體現(xiàn)象，符合小學(xué)生直觀思維特點(diǎn)。三、綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計（共30分）實(shí)驗(yàn)主題：校園雨水收集系統(tǒng)的設(shè)計與效果驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)要求：1.結(jié)合校園實(shí)際（假設(shè)為2000㎡操場，周邊有3棵喬木，1棟3層教學(xué)樓），設(shè)計雨水收集方案（包括集水區(qū)域、儲水裝置、過濾系統(tǒng)）；2.制作1:100模型進(jìn)行模擬降雨測試；3.測量并計算收集效率（收集水量/總降雨量）；4.提出優(yōu)化建議。操作步驟及評分標(biāo)準(zhǔn)：1.實(shí)地調(diào)研（5分）：繪制校園平面圖，標(biāo)注操場（透水磚地面）、教學(xué)樓（水泥屋頂）、喬木（冠幅5m）的位置（2分）；測量各區(qū)域面積：操場1500㎡，屋頂300㎡，喬木覆蓋區(qū)200㎡（2分）；記錄當(dāng)?shù)啬昃涤炅?200mm（1分）。2.方案設(shè)計（8分）：-集水區(qū)域：優(yōu)先收集屋頂雨水（水質(zhì)較好，無地表污染物）（2分），其次是操場周邊硬化區(qū)域（透水磚間隙可收集部分雨水）（2分）。-儲水裝置：地下蓄水池（容量=屋頂面積×年均降雨量×0.8[徑流系數(shù)]=300×1.2×0.8=288m3），設(shè)置溢流管連接操場透水區(qū)域（2分）。-過濾系統(tǒng)：屋頂雨水經(jīng)雨落管先通過網(wǎng)篩（攔截樹葉）→沙濾層（50cm厚，石英砂）→活性炭層（20cm）→進(jìn)入蓄水池（2分）。3.模型制作（7分）：用泡沫板制作校園模型（1:100，即操場15cm×10cm，屋頂3cm×1cm）（2分）；用塑料瓶模擬蓄水池（容量=288m3÷1003=28.8ml，選用50ml塑料瓶）（2分）；用紗網(wǎng)、細(xì)沙、活性炭分層填充過濾裝置（3層，每層厚0.5cm）（3分）。4.模擬測試（8分）：-降雨模擬：用噴壺均勻噴灑模型，模擬中雨（2mm/min，持續(xù)5分鐘，總降雨量10mm）（2分）。-數(shù)據(jù)測量：用電子秤測量蓄水池收集水量（模型中應(yīng)為屋頂面積3cm×1cm=3c㎡，實(shí)際面積300㎡=3×10^6c㎡，模型面積3c㎡對應(yīng)實(shí)際面積3×10^6c㎡÷1002=300c㎡，模型降雨量10mm=1cm，模型降雨體積=300c㎡×1cm=300ml，按徑流系數(shù)0.8計算，應(yīng)收集240ml；實(shí)際模型蓄水池收集量用量筒測量）（3分）。-效率計算：收集效率=實(shí)際收集量/理論收集量×100%（如實(shí)際收集200ml，效率=200/240≈83.3%）（2分）。5.優(yōu)化建議（2分）：①增加喬木區(qū)雨水收集（冠幅攔截雨水可引流至蓄水池）（1分）；②更換更細(xì)的沙濾層（減少懸浮物進(jìn)入蓄水池）（1分）。參考答案：模擬測試數(shù)據(jù)（示例）：-理論收集量（屋頂）：300c㎡（模型）×