“小苏打和白醋反应”分组实验装置改进

2023-04-13张超杰冯超张大鸿

小学科学 2023年9期

张超杰冯超张大鸿

〔摘要〕教科版小学科学六年级下册《小苏打和白醋的变化》，是一节实验操作探究课。鉴于教材中提供的实验器材不严谨、安排的做法不够科学等情况，结合教学工作实际，笔者对小苏打和白醋反应实验装置进行了改进，自制了分组实验装置。学生使用该装置进行实验，操作简单，现象明显，并可以多次重复使用，一次实验就可以实现预期效果。这不仅提高了实验教学的课堂效果，还激发了学生的创新热情和参与积极性。笔者将从背景分析、目的和意义、设计思路、材料准备、制作过程、应用效果、实验效果、总结反思等几个方面进行阐述，希望对广大一线科学教师有所帮助。

〔关键词〕小学科学；实验教学；小苏打和白醋；分组实验装置

〔中图分类号〕 G424 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕 1674-6317 （2023） 09-0070-03

一、背景分析

学校六年级科学教研组组织教师对下册第二单元“物质的变化”进行单元备课。当大家在讨论如何备教材、如何进行课与课之间的衔接、如何进行大单元和大概念整体把握时，笔者提出对《小苏打和白醋的变化》这一课的实验装置进行改进的建议。如果可以把小苏打和白醋混合后的变化、产生了什么气体这两个环节“合二为一”（下文中的“合二为一”就是指这两个环节的合二为一），会大大节约实验时间，提高课堂教学效率。很多同事不以为然，他们认为教材中的实验安排已经很简单、很高效了。但在笔者看来，教材中的做法明显存在不足（见图1）：通过用手触摸玻璃杯外壁来判断温度变化，实践性强，但缺乏科学性；采用“倾倒法”验证产生的气体比空气重，不仅不令人信服，而且还会使液体外流，导致实验失败；等。

2022年版《义务教育科学课程标准》（以下简称“课标”）明确提出，科学、综合实践活动起始年级提前至一年级，要在科学实验过程中，培养学生的探究实践创新精神、质疑精神和合作意识。基于以上教研背景、教材分析，综合冯超、张大鸿等几位教师的意见，笔者带领自己的团队对教材中的实验装置进行了创新设计。

二、目的和意义

数学、科学等自然学科与我们的生活联系紧密，它们来源于生活又应用于生活。小苏打和白醋对学生来说很常见，但对这两种物质混合后会产生什么现象，说明什么问题，得出什么结论，学生是没有经验的。教师在现有条件下，对于教材中提供的实验装置进行创新，可以实现既备学生又备教材、既备实验又备生活的目的。教师的这种创新精神、探究意识，在科学课的教学过程中，会对学生有启发，更能激发学生探究的欲望、学习兴趣和创新精神。

三、设计思路

“合二为一”主要解决两个问题：一是验证产生的新物质比空气重；二是证明该物质不支持燃烧。比空气重，可以让新物质自己“证明”自己不支持燃烧，要排除教材中倾倒这一人为动作。由于倾倒时，液体可能会被倒出，使实验现象不明显，导致实验失败。设计方向确定后，接下来要寻找材料。要保证该材料既常见又廉价，学生也能自行制作。确定了以上设计思路，制作工作就有了目标和方向。

四、材料准备

苏打水（或者茶π）塑料瓶、剪刀、热熔胶枪及胶棒（或者用宽胶带）、常见家用小型加湿喷壶、额温枪（疫情防控下常见且易取）。（见图2）

五、制作过程

第1步，把塑料瓶、小型喷壶（见图2）清洗干净、晾干。

第2步，用剪刀在塑料瓶的重心处剪下一个圆形小孔，使其刚好能装下喷壶的下端圆柱形部分——反应区（或者叫混合区）。在该装置反应区的正上方剪出一个小圆孔（见图3指示部分），能装下喷壶的瓶口（见图2指示部分）即可——亦称自制小型漏斗。

第3步，组装、黏合。图3中的A处（喷壶下端切口）套上B（塑料瓶下侧大圆口），C处（塑料瓶上侧小圆口）套上D（喷壶瓶口）。这种组装过程，不浪费材料，物尽其用，如图3，保证黏合后塑料瓶瓶口自然向下偏250左右。

第4步，为了防止其重心不稳，最好安上一条“辅助腿”（见图3指示部分E）。

提示：使用剪刀时，为保证安全，学生务必在教师或家长的帮助下完成剪切工序；尽量使用小功率热熔胶枪，操作过程中注意用电安全，不要让热熔胶枪长时间通电；组合该装置时，注意防止胶枪金属及融化的胶棒灼伤皮肤。

六、应用效果

（一）装置的使用方法

此装置的关键点是小苏打和白醋的体积比，要确保整个混合物的体积约占整个反应区容积的1/4。一是把准备好的小苏打通过小型漏斗，先倒入反应区；二是在瓶口处放置点燃的蜡烛，确保瓶口对准蜡烛的焰心；三是通过小型漏斗，在反应区倒入3倍于小苏打体积的白醋；四是小组分工明确，仔细观察，认真记录。使用额温枪测量反应前后的温度时，一定要把握时机，做到准确及时，并将相关数据填入表1中。

（二）教学应用注意事项

教师先向学生详细讲解使用步骤，并实际演示操作，学生再进行分组实验。实验操作过程中，教师需提醒学生注意以下几点：一是小苏打和白醋的体积不能太大，避免产生的液体大量外流，导致实验失败；二是用电、用火安全；三是認真观察反应区的现象，特别是蜡烛在小苏打和白醋混合反应前后的变化；四是记录用额温枪测量反应区在反应前后的温度要及时。

七、实验效果

反应剧烈，产生大量气泡，并伴随有“嗤嗤”声。

反应前后，温度变化幅度只有2℃～3℃，采用用手触摸反应区感受温度变化的方法不够科学准确；通过额温枪的读数，用精确的数字代替抽象的触觉感受，可以很容易判断出该反应温度下降。

该装置虽然上端有开口，但瓶口的蜡烛依然熄灭，既可以证明产生的气体比空气重，也可以证明该物质不支持燃烧。

最主要一点是，学生课后反映：用改进后的实验装置进行实验，现象更明显，更易观察，效果更好。可谓“一箭好几雕”“一装置好几用”呀！

八、总结反思

（一）教学方面

笔者用改进后的实验装置进行实验，在本班收到良好效果。课后针对性的检测效果明显优于其他几个平行班。从学生的实验报告和实验小论文情况来看，他们对本实验的理解明显更透彻、更深入。教师不需要进行过多讲解，指导实验方法后，小组分工明确，实验进展顺利，课堂完全交给学生去观察、猜想、探索、发现，很好地培养了学生的合作精神和探究实践精神。课后与平行班科学教师分享该实验装置后，实验效果与预期很吻合。通过我校几个班对该装置的使用前后对比，可以得出“该装置适合推广”的结论。

（二）制作反思

1.创新装置的优点

装置可视性好，现象明显，实验成功率高，更能验证实验现象，得出准确的实验结论。在上端有开口的情况下，气体不从此口“逃走”或“逸出”，可以很好地证明比空气重。

材料简单易取且常见，利于学生课后自己操作。

塑料瓶的“脖子处”可以存放少量外流的液体，避免实验失败。

装置构造简单，易于操作，效果突出，可重复多次使用。

教师通过创新实验装置，引导学生在实验实践中掌握科学的探究方法，提高科学探究能力，培养学生的创新精神和合作意识。

2.装置有待改进

如果在反应中没有控制好混合物的体积大小，剧烈反应时会使液体外流。虽然蜡烛熄灭，但不能判定是外流的液体还是产生的气体使其熄灭的，即如何更好地避免液体外流到蜡烛火焰上。

在材料尺寸匹配问题上，反应区略小，如果能按比例放大则更好。

“金无足赤，人无完人”，该实验装置由于制作不够精细，难免存在不足。针对装置中的不足，借此机会与科学教学同人共勉，希望大家提出更好的意见建议，便于我的团队后期改进。

教师通过自制实验装置，有助于引导学生理论联系实际，强化小学科学知识与现实生活的联系，培养学生的自主探究意识，提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，增强学生的团队意识和合作探究创新精神，凸显学生在教学中的主体地位。