實(shí)驗(yàn)微改進(jìn)，催生高成效

陳蓮

【摘?? 要】科學(xué)實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)課程的重要組成部分，是發(fā)展學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的重要載體。教科版《科學(xué)》六年級(jí)下冊(cè)《發(fā)現(xiàn)變化中的新物質(zhì)》一課中有一個(gè)燃燒實(shí)驗(yàn)和一個(gè)加熱實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生判斷物質(zhì)變化過程中是否產(chǎn)生了新的物質(zhì)，從而建構(gòu)“化學(xué)變化”的概念。為了讓學(xué)生清晰地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，避免實(shí)驗(yàn)干擾，可以增加對(duì)比實(shí)驗(yàn)，更換實(shí)驗(yàn)器材，對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微改進(jìn)，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，提高科學(xué)探究的實(shí)效性。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；微改進(jìn)

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：科學(xué)學(xué)習(xí)以實(shí)驗(yàn)探究為核心，致力于促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展?？茖W(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位十分重要。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究，能夠觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)，掌握科學(xué)概念，達(dá)到提升自身科學(xué)素養(yǎng)的目的。因此，教師應(yīng)根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更具直觀性和對(duì)比性，讓學(xué)生能夠高效地進(jìn)行科學(xué)探究。

以教科版《科學(xué)》六年級(jí)下冊(cè)《發(fā)現(xiàn)變化中的新物質(zhì)》一課為例，教材安排了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：一是觀察蠟燭燃燒的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)蠟燭燃燒過程中產(chǎn)生了水和炭黑等新物質(zhì)；二是加熱白砂糖，讓學(xué)生觀察白砂糖在氣味、顏色等方面的變化，推斷這個(gè)過程中產(chǎn)生的新物質(zhì)。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的材料是學(xué)生生活中常見的物質(zhì)。學(xué)生通過判斷在物質(zhì)變化過程中是否產(chǎn)生了新的物質(zhì)，從而建構(gòu)“化學(xué)變化”的概念。在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生雖然能清晰地觀察物質(zhì)變化的過程，但獲得的證據(jù)對(duì)于辨析是否產(chǎn)生新物質(zhì)顯得不夠充分。因此，筆者對(duì)教材中的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了微改進(jìn)，便于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，建構(gòu)科學(xué)概念。

一、蠟燭燃燒實(shí)驗(yàn)微改進(jìn)

燃燒實(shí)驗(yàn)一般按照?qǐng)D1所示的步驟進(jìn)行。先在燃燒的蠟燭上方倒扣玻璃杯，觀察玻璃杯內(nèi)壁出現(xiàn)水霧的現(xiàn)象，說明蠟燭燃燒過程中產(chǎn)生了新物質(zhì)——水。接著用玻璃片接觸火焰，觀察玻璃片變黑的現(xiàn)象，說明蠟燭燃燒過程中產(chǎn)生了新物質(zhì)——炭黑。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生產(chǎn)生了以下困擾：杯子內(nèi)壁的水珠是蠟燭燃燒產(chǎn)生的，還是空氣中的水蒸氣受熱后遇到冷的杯壁凝結(jié)而成的？且學(xué)生用玻璃片壓蠟燭的火焰時(shí)，容易將玻璃片壓到蠟燭的燈芯，由此認(rèn)為玻璃片上的黑色物質(zhì)是從燈芯上沾上去的?？梢姡瑢W(xué)生觀察到的現(xiàn)象比較單一，獲得的證據(jù)不足以證明水和炭黑是在蠟燭燃燒過程中產(chǎn)生的。因此，筆者對(duì)這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了微改進(jìn)。

（一）加一加，變單一現(xiàn)象為多元現(xiàn)象

為了讓學(xué)生有效觀察“蠟燭燃燒會(huì)產(chǎn)生水”的現(xiàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)（如圖2）。這樣，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)燃燒的酒精燈上方的玻璃杯內(nèi)壁也會(huì)出現(xiàn)水霧，而亮著的燈泡上方的玻璃杯內(nèi)壁則沒有水霧，從而排除了“水霧由水蒸氣遇冷凝結(jié)而成”的干擾。同時(shí)，學(xué)生從“蠟燭和酒精燈上方的玻璃杯壁都會(huì)產(chǎn)生水霧”這一現(xiàn)象中得出“燃燒會(huì)產(chǎn)生水”的結(jié)論，形成了“水是蠟燭燃燒過程中產(chǎn)生的新物質(zhì)”這一認(rèn)識(shí)。

從觀察蠟燭的燃燒變?yōu)橛^察蠟燭和酒精燈的燃燒，學(xué)生看到的現(xiàn)象更加多元。該過程中，學(xué)生還觀察了與燃燒實(shí)驗(yàn)相似的發(fā)熱實(shí)驗(yàn)，充分分析、比較了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，清晰地建構(gòu)了“蠟燭燃燒會(huì)產(chǎn)生水這一新物質(zhì)”的認(rèn)識(shí)。

（二）比一比，變偶然現(xiàn)象為確定現(xiàn)象

將玻璃片放在蠟燭上方，會(huì)產(chǎn)生黑色的物質(zhì)——炭黑。由于實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范，很多學(xué)生認(rèn)為黑色物質(zhì)是玻璃片與燈芯接觸后沾上的。實(shí)際教學(xué)中，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了微改進(jìn)。師生合作，將玻璃片同時(shí)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(diào)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(xué)生發(fā)現(xiàn)蠟燭火焰上方的玻璃片上產(chǎn)生了黑色的物質(zhì)，而酒精燈火焰上方的玻璃片上則沒有產(chǎn)生這一物質(zhì)，由此認(rèn)識(shí)到“雖然都是燃燒，但產(chǎn)生的物質(zhì)是不一樣的”。這樣的比較不僅加深了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，還使學(xué)生初步了解了酒精燃燒與蠟燭燃燒的區(qū)別，認(rèn)識(shí)到酒精燃燒相對(duì)干凈環(huán)保。

對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行微改進(jìn)，能夠避免學(xué)生操作失誤，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，更有利于實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出。

二、加熱白砂糖實(shí)驗(yàn)微改進(jìn)

加熱白砂糖的實(shí)驗(yàn)原本按圖4所示的步驟進(jìn)行。學(xué)生在金屬勺中加入少量白砂糖進(jìn)行加熱，觀察勺子里的白砂糖在形態(tài)、顏色、氣味等方面發(fā)生的變化。由此認(rèn)識(shí)到物質(zhì)在變化的過程中既有形態(tài)、顏色方面的變化，即發(fā)生物理變化，又有新物質(zhì)的產(chǎn)生，即發(fā)生化學(xué)變化。

然而，在實(shí)際操作中，存在一些問題，影響現(xiàn)象的觀察和結(jié)論的得出。結(jié)合圖5，可以發(fā)現(xiàn)至少存在以下問題。

一是實(shí)驗(yàn)安全性不足。材料箱里配套的普通金屬勺手柄長(zhǎng)約13 cm。在一分鐘左右的時(shí)間內(nèi)，學(xué)生使用這種規(guī)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(dǎo)的熱量灼傷，存在較大的安全隱患。

二是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。金屬勺內(nèi)只能盛放少量白砂糖，而在加熱過程中，白砂糖的狀態(tài)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(xiàn)象，可謂“轉(zhuǎn)瞬即逝”。學(xué)生無法完整、準(zhǔn)確地觀察整個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。這也對(duì)學(xué)生后續(xù)分析物質(zhì)的變化造成了困擾。

三是實(shí)驗(yàn)材料整理困難。加熱后的金屬勺底部往往會(huì)留下黑色的痕跡，難以清洗干凈，影響第二次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。因此本實(shí)驗(yàn)中的材料很少能再次使用，存在材料浪費(fèi)的情況。

四是合作學(xué)習(xí)不方便。小組合作是小學(xué)科學(xué)課堂中最常見也最普遍的學(xué)習(xí)方式。一個(gè)學(xué)習(xí)小組一般由四至六人組成。用這樣的金屬勺開展實(shí)驗(yàn)，常常是一個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)拿勺子進(jìn)行加熱，其他學(xué)生觀察。由于勺子較小，學(xué)生不方便進(jìn)行觀察，且容易出現(xiàn)推搡的現(xiàn)象，影響實(shí)驗(yàn)的成功率。

造成這些問題的主要原因在于材料選擇不恰當(dāng)。因此，筆者對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的材料進(jìn)行了微改進(jìn)。

（一）換一換，延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，讓現(xiàn)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(jìn)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(gè)規(guī)格的錫紙盒剛好與實(shí)驗(yàn)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(jìn)行加熱時(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間明顯延長(zhǎng)。在這個(gè)過程中，學(xué)生看到白砂糖顆粒慢慢熔化成透明的液體，然后變?yōu)榧t棕色直至黑色。這樣，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，學(xué)生更容易觀察完整的實(shí)驗(yàn)過程。

（二）架一架，解放雙手，讓實(shí)驗(yàn)更安全

教材的實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生手持金屬勺用蠟燭進(jìn)行加熱。這樣不僅不方便，還存在安全隱患。以往的教學(xué)中，教師常采取在勺柄上纏繞布條、塑料套等方法避免學(xué)生燙傷，但實(shí)際效果并不理想。原因是學(xué)生手持金屬勺時(shí)容易受到外界的影響，發(fā)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(xué)生的雙手，提高了實(shí)驗(yàn)的安全性，也避免了其他因素的干擾。同時(shí)還加大了學(xué)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)教學(xué)中的重要內(nèi)容，科學(xué)概念的建構(gòu)需要以相應(yīng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)為支撐。為了保障實(shí)驗(yàn)順利開展，教師要根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，提高實(shí)驗(yàn)探究的效率。同時(shí)，教師還要引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，建構(gòu)科學(xué)概念，提高科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

［1］中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］王淑華.指向思維發(fā)展的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略：以教科版《科學(xué)》為例［J］.教學(xué)月刊·小學(xué)版（綜合），2023（1/2）：54-57.

［3］陳佩斯.利用預(yù)實(shí)驗(yàn)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效性［J］.教學(xué)月刊·小學(xué)版（綜合），2023（12）：30-33.

（浙江省金華師范學(xué)校附屬小學(xué)）