“小蘇打和白醋反應”分組實驗裝置改進

張超杰 馮超 張大鴻

〔摘? ? 要〕? ? 教科版小學科學六年級下冊《小蘇打和白醋的變化》，是一節實驗操作探究課。鑒于教材中提供的實驗器材不嚴謹、安排的做法不夠科學等情況，結合教學工作實際，筆者對小蘇打和白醋反應實驗裝置進行了改進，自制了分組實驗裝置。學生使用該裝置進行實驗，操作簡單，現象明顯，并可以多次重復使用，一次實驗就可以實現預期效果。這不僅提高了實驗教學的課堂效果，還激發了學生的創新熱情和參與積極性。筆者將從背景分析、目的和意義、設計思路、材料準備、制作過程、應用效果、實驗效果、總結反思等幾個方面進行闡述，希望對廣大一線科學教師有所幫助。

〔關鍵詞〕? ? 小學科學；實驗教學；小蘇打和白醋；分組實驗裝置

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 09-0070-03

一、背景分析

學校六年級科學教研組組織教師對下冊第二單元“物質的變化”進行單元備課。當大家在討論如何備教材、如何進行課與課之間的銜接、如何進行大單元和大概念整體把握時，筆者提出對《小蘇打和白醋的變化》這一課的實驗裝置進行改進的建議。如果可以把小蘇打和白醋混合后的變化、產生了什么氣體這兩個環節“合二為一”（下文中的“合二為一”就是指這兩個環節的合二為一），會大大節約實驗時間，提高課堂教學效率。很多同事不以為然，他們認為教材中的實驗安排已經很簡單、很高效了。但在筆者看來，教材中的做法明顯存在不足（見圖1）：通過用手觸摸玻璃杯外壁來判斷溫度變化，實踐性強，但缺乏科學性；采用“傾倒法”驗證產生的氣體比空氣重，不僅不令人信服，而且還會使液體外流，導致實驗失敗；等。

2022年版《義務教育科學課程標準》（以下簡稱“課標”）明確提出，科學、綜合實踐活動起始年級提前至一年級，要在科學實驗過程中，培養學生的探究實踐創新精神、質疑精神和合作意識。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，筆者帶領自己的團隊對教材中的實驗裝置進行了創新設計。

二、目的和意義

數學、科學等自然學科與我們的生活聯系緊密，它們來源于生活又應用于生活。小蘇打和白醋對學生來說很常見，但對這兩種物質混合后會產生什么現象，說明什么問題，得出什么結論，學生是沒有經驗的。教師在現有條件下，對于教材中提供的實驗裝置進行創新，可以實現既備學生又備教材、既備實驗又備生活的目的。教師的這種創新精神、探究意識，在科學課的教學過程中，會對學生有啟發，更能激發學生探究的欲望、學習興趣和創新精神。

三、設計思路

“合二為一”主要解決兩個問題：一是驗證產生的新物質比空氣重；二是證明該物質不支持燃燒。比空氣重，可以讓新物質自己“證明”自己不支持燃燒，要排除教材中傾倒這一人為動作。由于傾倒時，液體可能會被倒出，使實驗現象不明顯，導致實驗失敗。設計方向確定后，接下來要尋找材料。要保證該材料既常見又廉價，學生也能自行制作。確定了以上設計思路，制作工作就有了目標和方向。

四、材料準備

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取）。（見圖2）

五、制作過程

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圓形小孔，使其剛好能裝下噴壺的下端圓柱形部分——反應區（或者叫混合區）。在該裝置反應區的正上方剪出一個小圓孔（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（塑料瓶下側大圓口），C處（塑料瓶上側小圓口）套上D（噴壺瓶口）。這種組裝過程，不浪費材料，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，最好安上一條“輔助腿”（見圖3指示部分E）。

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

六、應用效果

（一）裝置的使用方法

此裝置的關鍵點是小蘇打和白醋的體積比，要確保整個混合物的體積約占整個反應區容積的1/4。一是把準備好的小蘇打通過小型漏斗，先倒入反應區；二是在瓶口處放置點燃的蠟燭，確保瓶口對準蠟燭的焰心；三是通過小型漏斗，在反應區倒入3倍于小蘇打體積的白醋；四是小組分工明確，仔細觀察，認真記錄。使用額溫槍測量反應前后的溫度時，一定要把握時機，做到準確及時，并將相關數據填入表1中。

（二）教學應用注意事項

教師先向學生詳細講解使用步驟，并實際演示操作，學生再進行分組實驗。實驗操作過程中，教師需提醒學生注意以下幾點：一是小蘇打和白醋的體積不能太大，避免產生的液體大量外流，導致實驗失敗；二是用電、用火安全；三是認真觀察反應區的現象，特別是蠟燭在小蘇打和白醋混合反應前后的變化；四是記錄用額溫槍測量反應區在反應前后的溫度要及時。

七、實驗效果

反應劇烈，產生大量氣泡，并伴隨有“嗤嗤”聲。

反應前后，溫度變化幅度只有2℃～3℃，采用用手觸摸反應區感受溫度變化的方法不夠科學準確；通過額溫槍的讀數，用精確的數字代替抽象的觸覺感受，可以很容易判斷出該反應溫度下降。

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

最主要一點是，學生課后反映：用改進后的實驗裝置進行實驗，現象更明顯，更易觀察，效果更好。可謂“一箭好幾雕”“一裝置好幾用”呀！

八、總結反思

（一）教學方面

筆者用改進后的實驗裝置進行實驗，在本班收到良好效果。課后針對性的檢測效果明顯優于其他幾個平行班。從學生的實驗報告和實驗小論文情況來看，他們對本實驗的理解明顯更透徹、更深入。教師不需要進行過多講解，指導實驗方法后，小組分工明確，實驗進展順利，課堂完全交給學生去觀察、猜想、探索、發現，很好地培養了學生的合作精神和探究實踐精神。課后與平行班科學教師分享該實驗裝置后，實驗效果與預期很吻合。通過我校幾個班對該裝置的使用前后對比，可以得出“該裝置適合推廣”的結論。

（二）制作反思

1.創新裝置的優點

裝置可視性好，現象明顯，實驗成功率高，更能驗證實驗現象，得出準確的實驗結論。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。

材料簡單易取且常見，利于學生課后自己操作。

塑料瓶的“脖子處”可以存放少量外流的液體，避免實驗失敗。

裝置構造簡單，易于操作，效果突出，可重復多次使用。

教師通過創新實驗裝置，引導學生在實驗實踐中掌握科學的探究方法，提高科學探究能力，培養學生的創新精神和合作意識。

2.裝置有待改進

如果在反應中沒有控制好混合物的體積大小，劇烈反應時會使液體外流。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。

在材料尺寸匹配問題上，反應區略小，如果能按比例放大則更好。

“金無足赤，人無完人”，該實驗裝置由于制作不夠精細，難免存在不足。針對裝置中的不足，借此機會與科學教學同人共勉，希望大家提出更好的意見建議，便于我的團隊后期改進。

教師通過自制實驗裝置，有助于引導學生理論聯系實際，強化小學科學知識與現實生活的聯系，培養學生的自主探究意識，提高學生提出問題、分析問題和解決問題的能力，增強學生的團隊意識和合作探究創新精神，凸顯學生在教學中的主體地位。

自制實驗裝置，充分利用生活中的資源開展教學活動，使得課堂充滿活力與生機，讓學生認識到實驗室并不是科學研究的唯一場所，利用生活中簡單的材料就可以完成科學探究活動。對于科學知識的探索永遠在路上，對于實驗裝置的創新無止境。創新量“生”定制，助力高效課堂。以生為本，才能更好地開展教學工作，更好地服務學生。

參考文獻

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