“小蘇打和白醋反應(yīng)”分組實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)

張超杰 馮超 張大鴻

〔摘? ? 要〕? ? 教科版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)下冊(cè)《小蘇打和白醋的變化》，是一節(jié)實(shí)驗(yàn)操作探究課。鑒于教材中提供的實(shí)驗(yàn)器材不嚴(yán)謹(jǐn)、安排的做法不夠科學(xué)等情況，結(jié)合教學(xué)工作實(shí)際，筆者對(duì)小蘇打和白醋反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，自制了分組實(shí)驗(yàn)裝置。學(xué)生使用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，并可以多次重復(fù)使用，一次實(shí)驗(yàn)就可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。這不僅提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課堂效果，還激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新熱情和參與積極性。筆者將從背景分析、目的和意義、設(shè)計(jì)思路、材料準(zhǔn)備、制作過(guò)程、應(yīng)用效果、實(shí)驗(yàn)效果、總結(jié)反思等幾個(gè)方面進(jìn)行闡述，希望對(duì)廣大一線科學(xué)教師有所幫助。

〔關(guān)鍵詞〕? ? 小學(xué)科學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；小蘇打和白醋；分組實(shí)驗(yàn)裝置

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? （2023）? 09-0070-03

一、背景分析

學(xué)校六年級(jí)科學(xué)教研組組織教師對(duì)下冊(cè)第二單元“物質(zhì)的變化”進(jìn)行單元備課。當(dāng)大家在討論如何備教材、如何進(jìn)行課與課之間的銜接、如何進(jìn)行大單元和大概念整體把握時(shí)，筆者提出對(duì)《小蘇打和白醋的變化》這一課的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)的建議。如果可以把小蘇打和白醋混合后的變化、產(chǎn)生了什么氣體這兩個(gè)環(huán)節(jié)“合二為一”（下文中的“合二為一”就是指這兩個(gè)環(huán)節(jié)的合二為一），會(huì)大大節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高課堂教學(xué)效率。很多同事不以為然，他們認(rèn)為教材中的實(shí)驗(yàn)安排已經(jīng)很簡(jiǎn)單、很高效了。但在筆者看來(lái)，教材中的做法明顯存在不足（見圖1）：通過(guò)用手觸摸玻璃杯外壁來(lái)判斷溫度變化，實(shí)踐性強(qiáng)，但缺乏科學(xué)性；采用“傾倒法”驗(yàn)證產(chǎn)生的氣體比空氣重，不僅不令人信服，而且還會(huì)使液體外流，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失??；等。

2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱“課標(biāo)”）明確提出，科學(xué)、綜合實(shí)踐活動(dòng)起始年級(jí)提前至一年級(jí)，要在科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的探究實(shí)踐創(chuàng)新精神、質(zhì)疑精神和合作意識(shí)。基于以上教研背景、教材分析，綜合馮超、張大鴻等幾位教師的意見，筆者帶領(lǐng)自己的團(tuán)隊(duì)對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

二、目的和意義

數(shù)學(xué)、科學(xué)等自然學(xué)科與我們的生活聯(lián)系緊密，它們來(lái)源于生活又應(yīng)用于生活。小蘇打和白醋對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)很常見，但對(duì)這兩種物質(zhì)混合后會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象，說(shuō)明什么問(wèn)題，得出什么結(jié)論，學(xué)生是沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的。教師在現(xiàn)有條件下，對(duì)于教材中提供的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行創(chuàng)新，可以實(shí)現(xiàn)既備學(xué)生又備教材、既備實(shí)驗(yàn)又備生活的目的。教師的這種創(chuàng)新精神、探究意識(shí)，在科學(xué)課的教學(xué)過(guò)程中，會(huì)對(duì)學(xué)生有啟發(fā)，更能激發(fā)學(xué)生探究的欲望、學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神。

三、設(shè)計(jì)思路

“合二為一”主要解決兩個(gè)問(wèn)題：一是驗(yàn)證產(chǎn)生的新物質(zhì)比空氣重；二是證明該物質(zhì)不支持燃燒。比空氣重，可以讓新物質(zhì)自己“證明”自己不支持燃燒，要排除教材中傾倒這一人為動(dòng)作。由于傾倒時(shí)，液體可能會(huì)被倒出，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。設(shè)計(jì)方向確定后，接下來(lái)要尋找材料。要保證該材料既常見又廉價(jià)，學(xué)生也能自行制作。確定了以上設(shè)計(jì)思路，制作工作就有了目標(biāo)和方向。

四、材料準(zhǔn)備

蘇打水（或者茶π）塑料瓶、剪刀、熱熔膠槍及膠棒（或者用寬膠帶）、常見家用小型加濕噴壺、額溫槍（疫情防控下常見且易?。?。（見圖2）

五、制作過(guò)程

第1步，把塑料瓶、小型噴壺（見圖2）清洗干凈、晾干。

第2步，用剪刀在塑料瓶的重心處剪下一個(gè)圓形小孔，使其剛好能裝下噴壺的下端圓柱形部分——反應(yīng)區(qū)（或者叫混合區(qū)）。在該裝置反應(yīng)區(qū)的正上方剪出一個(gè)小圓孔（見圖3指示部分），能裝下噴壺的瓶口（見圖2指示部分）即可——亦稱自制小型漏斗。

第3步，組裝、黏合。圖3中的A處（噴壺下端切口）套上B（塑料瓶下側(cè)大圓口），C處（塑料瓶上側(cè)小圓口）套上D（噴壺瓶口）。這種組裝過(guò)程，不浪費(fèi)材料，物盡其用，如圖3，保證黏合后塑料瓶瓶口自然向下偏250左右。

第4步，為了防止其重心不穩(wěn)，最好安上一條“輔助腿”（見圖3指示部分E）。

提示：使用剪刀時(shí)，為保證安全，學(xué)生務(wù)必在教師或家長(zhǎng)的幫助下完成剪切工序；盡量使用小功率熱熔膠槍，操作過(guò)程中注意用電安全，不要讓熱熔膠槍長(zhǎng)時(shí)間通電；組合該裝置時(shí)，注意防止膠槍金屬及融化的膠棒灼傷皮膚。

六、應(yīng)用效果

（一）裝置的使用方法

此裝置的關(guān)鍵點(diǎn)是小蘇打和白醋的體積比，要確保整個(gè)混合物的體積約占整個(gè)反應(yīng)區(qū)容積的1/4。一是把準(zhǔn)備好的小蘇打通過(guò)小型漏斗，先倒入反應(yīng)區(qū)；二是在瓶口處放置點(diǎn)燃的蠟燭，確保瓶口對(duì)準(zhǔn)蠟燭的焰心；三是通過(guò)小型漏斗，在反應(yīng)區(qū)倒入3倍于小蘇打體積的白醋；四是小組分工明確，仔細(xì)觀察，認(rèn)真記錄。使用額溫槍測(cè)量反應(yīng)前后的溫度時(shí)，一定要把握時(shí)機(jī)，做到準(zhǔn)確及時(shí)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)填入表1中。

（二）教學(xué)應(yīng)用注意事項(xiàng)

教師先向?qū)W生詳細(xì)講解使用步驟，并實(shí)際演示操作，學(xué)生再進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，教師需提醒學(xué)生注意以下幾點(diǎn)：一是小蘇打和白醋的體積不能太大，避免產(chǎn)生的液體大量外流，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失??；二是用電、用火安全；三是認(rèn)真觀察反應(yīng)區(qū)的現(xiàn)象，特別是蠟燭在小蘇打和白醋混合反應(yīng)前后的變化；四是記錄用額溫槍測(cè)量反應(yīng)區(qū)在反應(yīng)前后的溫度要及時(shí)。

七、實(shí)驗(yàn)效果

反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生大量氣泡，并伴隨有“嗤嗤”聲。

反應(yīng)前后，溫度變化幅度只有2℃～3℃，采用用手觸摸反應(yīng)區(qū)感受溫度變化的方法不夠科學(xué)準(zhǔn)確；通過(guò)額溫槍的讀數(shù)，用精確的數(shù)字代替抽象的觸覺(jué)感受，可以很容易判斷出該反應(yīng)溫度下降。

該裝置雖然上端有開口，但瓶口的蠟燭依然熄滅，既可以證明產(chǎn)生的氣體比空氣重，也可以證明該物質(zhì)不支持燃燒。

最主要一點(diǎn)是，學(xué)生課后反映：用改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象更明顯，更易觀察，效果更好?？芍^“一箭好幾雕”“一裝置好幾用”呀！

八、總結(jié)反思

（一）教學(xué)方面

筆者用改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在本班收到良好效果。課后針對(duì)性的檢測(cè)效果明顯優(yōu)于其他幾個(gè)平行班。從學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)小論文情況來(lái)看，他們對(duì)本實(shí)驗(yàn)的理解明顯更透徹、更深入。教師不需要進(jìn)行過(guò)多講解，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)方法后，小組分工明確，實(shí)驗(yàn)進(jìn)展順利，課堂完全交給學(xué)生去觀察、猜想、探索、發(fā)現(xiàn)，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的合作精神和探究實(shí)踐精神。課后與平行班科學(xué)教師分享該實(shí)驗(yàn)裝置后，實(shí)驗(yàn)效果與預(yù)期很吻合。通過(guò)我校幾個(gè)班對(duì)該裝置的使用前后對(duì)比，可以得出“該裝置適合推廣”的結(jié)論。

（二）制作反思

1.創(chuàng)新裝置的優(yōu)點(diǎn)

裝置可視性好，現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)成功率高，更能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在上端有開口的情況下，氣體不從此口“逃走”或“逸出”，可以很好地證明比空氣重。

材料簡(jiǎn)單易取且常見，利于學(xué)生課后自己操作。

塑料瓶的“脖子處”可以存放少量外流的液體，避免實(shí)驗(yàn)失敗。

裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于操作，效果突出，可重復(fù)多次使用。

教師通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中掌握科學(xué)的探究方法，提高科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和合作意識(shí)。

2.裝置有待改進(jìn)

如果在反應(yīng)中沒(méi)有控制好混合物的體積大小，劇烈反應(yīng)時(shí)會(huì)使液體外流。雖然蠟燭熄滅，但不能判定是外流的液體還是產(chǎn)生的氣體使其熄滅的，即如何更好地避免液體外流到蠟燭火焰上。

在材料尺寸匹配問(wèn)題上，反應(yīng)區(qū)略小，如果能按比例放大則更好。

“金無(wú)足赤，人無(wú)完人”，該實(shí)驗(yàn)裝置由于制作不夠精細(xì)，難免存在不足。針對(duì)裝置中的不足，借此機(jī)會(huì)與科學(xué)教學(xué)同人共勉，希望大家提出更好的意見建議，便于我的團(tuán)隊(duì)后期改進(jìn)。

教師通過(guò)自制實(shí)驗(yàn)裝置，有助于引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，強(qiáng)化小學(xué)科學(xué)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究意識(shí)，提高學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作探究創(chuàng)新精神，凸顯學(xué)生在教學(xué)中的主體地位。

自制實(shí)驗(yàn)裝置，充分利用生活中的資源開展教學(xué)活動(dòng)，使得課堂充滿活力與生機(jī)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)室并不是科學(xué)研究的唯一場(chǎng)所，利用生活中簡(jiǎn)單的材料就可以完成科學(xué)探究活動(dòng)。對(duì)于科學(xué)知識(shí)的探索永遠(yuǎn)在路上，對(duì)于實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新無(wú)止境。創(chuàng)新量“生”定制，助力高效課堂。以生為本，才能更好地開展教學(xué)工作，更好地服務(wù)學(xué)生。

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