課本里的實驗設計就一定“完美”嗎？

邵龍+孔偉晶

摘 要：科學是一門以實驗探究為主的學科。因此在教材設計上會放入許多科學探究實驗，讓學生在做中學，在學中做，這也非常吻合當下STEM課程的內涵。但是通過對一線實驗教學的觀察，發現教科書中一些實驗操作的穩定性較差，設計較為拘泥，實驗過程復雜。對此，教師應該展開思考，加強對實驗的改進。

關鍵詞：初中科學；實驗改進；二氧化碳

本次論文以初中科學八年級實驗研究“二氧化碳的性質”為例進行討論。在實際教學實踐中我們都會按照教材的實驗設計，向學生展示實驗。但通過觀察十幾位一線教師在課堂上的實驗操作和得到的實驗效果發現，該實驗受周圍環境影響明顯，同時存在教師為了實驗效果而實驗的現象。學生在實際操作中失敗率也比較高。原因主要是該實驗對實驗操作要求高，雖表面為探究性實驗，實則為驗證性實驗。為此經過一段時間的摸索，對二氧化碳性質驗證的實驗我們做了一個系統化的改進。

一、教材設計思路及其弊端

浙江教育出版社八年級下第二章“空氣和生命”中驗證二氧化碳性質的實驗的要求為：一是驗證二氧化碳比空氣重（密度比空氣大）；二是驗證二氧化碳不會燃燒，也不支持燃燒。

1.教材設計思路

教科書圍繞二氧化碳的幾個性質設計的實驗如下圖1：

步驟：準備一只廣口燒瓶，在燒瓶里灌滿二氧化碳氣體；準備一只大燒杯，在大燒杯里放置兩只點燃的蠟燭，同時保證這兩只蠟燭的高度不同；拿起廣口瓶，貼著燒杯壁往燒杯中慢慢倒入二氧化碳氣體，觀察實驗現象。

2.實際現象與原因分析

顯然這個實驗在表面上看起來是十分完美，能很好地說明二氧化碳的特性，但是在實際課堂實驗時，不少老師很難操作好。究其原因，我認為有以下三點：

其一，二氧化碳氣體在往下倒的時候會擴散，如恰好遇到實驗的蠟燭燃燒比較旺，那么會出現蠟燭晃動幾下就恢復正常燃燒的現象。

其二，二氧化碳氣體在往下倒的時候會受到周圍氣流的影

響，尤其是蠟燭在燃燒時，加快了周邊氣流的流動，使得大部分二氧化碳會停留在大燒杯的上半部，這樣就會導致在上面的蠟燭先熄滅，與實驗預設的結果相反。

其三，如果教師在傾倒二氧化碳時動作幅度過大或傾倒的速度過快時，往往會出現上面的蠟燭先熄滅或兩只蠟燭一起熄滅的現象。

所以為了更好地完成這個實驗的教學，我設計了如下的實驗改進方案來提高實驗的穩定性和成功率。

二、實驗方法改進及分析

1.改進后的實驗方法

實驗改進方法，如下圖2。

實驗器材：大燒杯、廣口燒瓶、干冰、半圓形軌道、一支蠟燭。

實驗過程：（1）在大燒杯里放置一支蠟燭并點燃；（2）拿出廣口燒瓶放在實驗桌上；（3）用鑷子從保溫杯中取出干冰，迅速放入廣口燒瓶中；（4）左手拿起半圓弧導軌一端緊靠在大燒杯上，同時右手拿起廣口燒瓶往導軌慢慢傾倒，觀察實驗現象。

實驗現象：會看到白色的氣浪從廣口瓶中涌出，并沿著半圓軌道往下涌入燒杯中，蠟燭立刻熄滅，實驗現象明顯。

2.改進實驗分析

（1）用干冰來產生二氧化碳：傾倒二氧化碳到導軌時能夠看到白色云狀的氣浪沿著導軌往下流，使學生更直觀地感受到二氧化碳比空氣重（導軌稍長些且慢慢傾倒效果更好）。

（2）利用圓形軌道可以降低對實驗操作的要求，并且整個實驗結果受環境的影響小。

（3）科幻化的實驗過程能激發學生學習科學的興趣。

科學是一門以培養學生的科學素質為宗旨的課程。教師在科學課上不僅要提升學生的動手操作能力，還要鍛煉學生的創新精神和探索意識，促進學生全面發展。隨著教育體制改革的深入，對科學課的要求也越來越嚴格。這就需要教師創新教學理念，以創新實驗活動提升課堂教學水平，促進學生發展。本文以研究“二氧化碳的性質”為例，對課本中的實驗設計進行改進，不僅使實驗現象更直觀明顯，而且也降低了對實驗操作的要求。更重要的是對課本實驗的改進還能夠培養學生的探索精神，加深對知識的理解。

參考文獻：

[1]車鎰峰.初中科學實驗教學實踐探索：怎樣以學生為主體[J].考試與評價，2014（1）.

[2]楊昔聯.以學生為主體的初中科學實驗教學實踐探索[J].中國校外教育，2013（5）.

編輯 高 瓊endprint