實驗微改進，催生高成效

陳蓮

【摘?? 要】科學實驗是小學科學課程的重要組成部分，是發展學生科學核心素養的重要載體。教科版《科學》六年級下冊《發現變化中的新物質》一課中有一個燃燒實驗和一個加熱實驗，旨在讓學生判斷物質變化過程中是否產生了新的物質，從而建構“化學變化”的概念。為了讓學生清晰地觀察實驗現象，避免實驗干擾，可以增加對比實驗，更換實驗器材，對教材中的實驗進行微改進，讓實驗現象更加明顯，提高科學探究的實效性。

【關鍵詞】小學科學；實驗教學；微改進

《義務教育科學課程標準（2022年版）》指出：科學學習以實驗探究為核心，致力于促進學生科學素養的發展。科學教學中，實驗教學的地位十分重要。學生通過實驗探究，能夠觀察現象，發現科學本質，掌握科學概念，達到提升自身科學素養的目的。因此，教師應根據實際教學情況，精心設計實驗，準備實驗材料，優化實驗方法，讓實驗現象更具直觀性和對比性，讓學生能夠高效地進行科學探究。

以教科版《科學》六年級下冊《發現變化中的新物質》一課為例，教材安排了兩個實驗：一是觀察蠟燭燃燒的實驗，讓學生發現蠟燭燃燒過程中產生了水和炭黑等新物質；二是加熱白砂糖，讓學生觀察白砂糖在氣味、顏色等方面的變化，推斷這個過程中產生的新物質。這兩個實驗的材料是學生生活中常見的物質。學生通過判斷在物質變化過程中是否產生了新的物質，從而建構“化學變化”的概念。在實際教學中，學生雖然能清晰地觀察物質變化的過程，但獲得的證據對于辨析是否產生新物質顯得不夠充分。因此，筆者對教材中的兩個實驗進行了微改進，便于學生觀察實驗現象，建構科學概念。

一、蠟燭燃燒實驗微改進

燃燒實驗一般按照圖1所示的步驟進行。先在燃燒的蠟燭上方倒扣玻璃杯，觀察玻璃杯內壁出現水霧的現象，說明蠟燭燃燒過程中產生了新物質——水。接著用玻璃片接觸火焰，觀察玻璃片變黑的現象，說明蠟燭燃燒過程中產生了新物質——炭黑。實驗過程中，學生產生了以下困擾：杯子內壁的水珠是蠟燭燃燒產生的，還是空氣中的水蒸氣受熱后遇到冷的杯壁凝結而成的？且學生用玻璃片壓蠟燭的火焰時，容易將玻璃片壓到蠟燭的燈芯，由此認為玻璃片上的黑色物質是從燈芯上沾上去的。可見，學生觀察到的現象比較單一，獲得的證據不足以證明水和炭黑是在蠟燭燃燒過程中產生的。因此，筆者對這一實驗進行了微改進。

（一）加一加，變單一現象為多元現象

為了讓學生有效觀察“蠟燭燃燒會產生水”的現象，筆者增加了在燃燒的酒精燈上方倒扣玻璃杯和在亮著的燈泡上方倒扣玻璃杯兩個實驗（如圖2）。這樣，學生會發現燃燒的酒精燈上方的玻璃杯內壁也會出現水霧，而亮著的燈泡上方的玻璃杯內壁則沒有水霧，從而排除了“水霧由水蒸氣遇冷凝結而成”的干擾。同時，學生從“蠟燭和酒精燈上方的玻璃杯壁都會產生水霧”這一現象中得出“燃燒會產生水”的結論，形成了“水是蠟燭燃燒過程中產生的新物質”這一認識。

從觀察蠟燭的燃燒變為觀察蠟燭和酒精燈的燃燒，學生看到的現象更加多元。該過程中，學生還觀察了與燃燒實驗相似的發熱實驗，充分分析、比較了實驗現象，清晰地建構了“蠟燭燃燒會產生水這一新物質”的認識。

（二）比一比，變偶然現象為確定現象

將玻璃片放在蠟燭上方，會產生黑色的物質——炭黑。由于實驗操作不規范，很多學生認為黑色物質是玻璃片與燈芯接觸后沾上的。實際教學中，筆者對實驗進行了微改進。師生合作，將玻璃片同時放在蠟燭和酒精燈上方加熱。為了避免手持夾子使玻璃片接觸到燈芯，筆者將玻璃片放在大小合適的三腳架上，調整好火焰的高度，讓玻璃片僅能接觸到火焰（如圖3）。通過比較，學生發現蠟燭火焰上方的玻璃片上產生了黑色的物質，而酒精燈火焰上方的玻璃片上則沒有產生這一物質，由此認識到“雖然都是燃燒，但產生的物質是不一樣的”。這樣的比較不僅加深了學生對實驗的認識，還使學生初步了解了酒精燃燒與蠟燭燃燒的區別，認識到酒精燃燒相對干凈環保。

對實驗器材進行微改進，能夠避免學生操作失誤，讓實驗現象更明顯，更有利于實驗結論的得出。

二、加熱白砂糖實驗微改進

加熱白砂糖的實驗原本按圖4所示的步驟進行。學生在金屬勺中加入少量白砂糖進行加熱，觀察勺子里的白砂糖在形態、顏色、氣味等方面發生的變化。由此認識到物質在變化的過程中既有形態、顏色方面的變化，即發生物理變化，又有新物質的產生，即發生化學變化。

然而，在實際操作中，存在一些問題，影響現象的觀察和結論的得出。結合圖5，可以發現至少存在以下問題。

一是實驗安全性不足。材料箱里配套的普通金屬勺手柄長約13 cm。在一分鐘左右的時間內，學生使用這種規格的金屬勺加熱，容易被蠟燭火焰輻射出的熱量和金屬手柄傳導的熱量灼傷，存在較大的安全隱患。

二是實驗現象不明顯。金屬勺內只能盛放少量白砂糖，而在加熱過程中，白砂糖的狀態變化速度極快，特別是從白色固體顆粒變成透明液體這一現象，可謂“轉瞬即逝”。學生無法完整、準確地觀察整個實驗的現象。這也對學生后續分析物質的變化造成了困擾。

三是實驗材料整理困難。加熱后的金屬勺底部往往會留下黑色的痕跡，難以清洗干凈，影響第二次實驗現象的觀察。因此本實驗中的材料很少能再次使用，存在材料浪費的情況。

四是合作學習不方便。小組合作是小學科學課堂中最常見也最普遍的學習方式。一個學習小組一般由四至六人組成。用這樣的金屬勺開展實驗，常常是一個學生負責拿勺子進行加熱，其他學生觀察。由于勺子較小，學生不方便進行觀察，且容易出現推搡的現象，影響實驗的成功率。

造成這些問題的主要原因在于材料選擇不恰當。因此，筆者對這個實驗的材料進行了微改進。

（一）換一換，延長實驗時間，讓現象更明顯

筆者將教材中的金屬勺換成了燒烤用的錫紙盒（如圖6），在里面放入適量的白砂糖，然后將錫紙盒放在三腳架上進行加熱。

筆者選擇了頂端直徑為11 cm、高為2.4 cm的圓形錫紙盒，這個規格的錫紙盒剛好與實驗室的三腳架匹配。在錫紙盒中放入適量白砂糖，將底部鋪滿，再用蠟燭或酒精燈進行加熱時，實驗時間明顯延長。在這個過程中，學生看到白砂糖顆粒慢慢熔化成透明的液體，然后變為紅棕色直至黑色。這樣，實驗現象更加明顯，學生更容易觀察完整的實驗過程。

（二）架一架，解放雙手，讓實驗更安全

教材的實驗需要學生手持金屬勺用蠟燭進行加熱。這樣不僅不方便，還存在安全隱患。以往的教學中，教師常采取在勺柄上纏繞布條、塑料套等方法避免學生燙傷，但實際效果并不理想。原因是學生手持金屬勺時容易受到外界的影響，發生手抖的情況。將金屬勺換成錫紙盒后，只要架在三腳架上即可。這樣不僅解放了學生的雙手，提高了實驗的安全性，也避免了其他因素的干擾。同時還加大了學生的觀察范圍，保證小組成員可以多方位、多角度清晰地觀察實驗現象。

實驗是科學教學中的重要內容，科學概念的建構需要以相應的科學實驗為支撐。為了保障實驗順利開展，教師要根據實際情況，對教材中的實驗方法和實驗器材進行適當的改進，提高實驗探究的效率。同時，教師還要引導學生觀察實驗現象，建構科學概念，提高科學素養。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］王淑華.指向思維發展的小學科學實驗教學策略：以教科版《科學》為例［J］.教學月刊·小學版（綜合），2023（1/2）：54-57.

［3］陳佩斯.利用預實驗，提升實驗教學的實效性［J］.教學月刊·小學版（綜合），2023（12）：30-33.

（浙江省金華師范學校附屬小學）