实验微改进，催生高成效

陈莲

【摘   要】科学实验是小学科学课程的重要组成部分，是发展学生科学核心素养的重要载体。教科版《科学》六年级下册《发现变化中的新物质》一课中有一个燃烧实验和一个加热实验，旨在让学生判断物质变化过程中是否产生了新的物质，从而建构“化学变化”的概念。为了让学生清晰地观察实验现象，避免实验干扰，可以增加对比实验，更换实验器材，对教材中的实验进行微改进，让实验现象更加明显，提高科学探究的实效性。

【关键词】小学科学；实验教学；微改进

《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出：科学学习以实验探究为核心，致力于促进学生科学素养的发展。科学教学中，实验教学的地位十分重要。学生通过实验探究，能够观察现象，发现科学本质，掌握科学概念，达到提升自身科学素养的目的。因此，教师应根据实际教学情况，精心设计实验，准备实验材料，优化实验方法，让实验现象更具直观性和对比性，让学生能够高效地进行科学探究。

以教科版《科学》六年级下册《发现变化中的新物质》一课为例，教材安排了两个实验：一是观察蜡烛燃烧的实验，让学生发现蜡烛燃烧过程中产生了水和炭黑等新物质；二是加热白砂糖，让学生观察白砂糖在气味、颜色等方面的变化，推断这个过程中产生的新物质。这两个实验的材料是学生生活中常见的物质。学生通过判断在物质变化过程中是否产生了新的物质，从而建构“化学变化”的概念。在实际教学中，学生虽然能清晰地观察物质变化的过程，但获得的证据对于辨析是否产生新物质显得不够充分。因此，笔者对教材中的两个实验进行了微改进，便于学生观察实验现象，建构科学概念。

一、蜡烛燃烧实验微改进

燃烧实验一般按照图1所示的步骤进行。先在燃烧的蜡烛上方倒扣玻璃杯，观察玻璃杯内壁出现水雾的现象，说明蜡烛燃烧过程中产生了新物质——水。接着用玻璃片接触火焰，观察玻璃片变黑的现象，说明蜡烛燃烧过程中产生了新物质——炭黑。实验过程中，学生产生了以下困扰：杯子内壁的水珠是蜡烛燃烧产生的，还是空气中的水蒸气受热后遇到冷的杯壁凝结而成的？且学生用玻璃片压蜡烛的火焰时，容易将玻璃片压到蜡烛的灯芯，由此认为玻璃片上的黑色物质是从灯芯上沾上去的。可见，学生观察到的现象比较单一，获得的证据不足以证明水和炭黑是在蜡烛燃烧过程中产生的。因此，笔者对这一实验进行了微改进。

（一）加一加，变单一现象为多元现象

为了让学生有效观察“蜡烛燃烧会产生水”的现象，笔者增加了在燃烧的酒精灯上方倒扣玻璃杯和在亮着的灯泡上方倒扣玻璃杯两个实验（如图2）。这样，学生会发现燃烧的酒精灯上方的玻璃杯内壁也会出现水雾，而亮着的灯泡上方的玻璃杯内壁则没有水雾，从而排除了“水雾由水蒸气遇冷凝结而成”的干扰。同时，学生从“蜡烛和酒精灯上方的玻璃杯壁都会产生水雾”这一现象中得出“燃烧会产生水”的结论，形成了“水是蜡烛燃烧过程中产生的新物质”这一认识。

从观察蜡烛的燃烧变为观察蜡烛和酒精灯的燃烧，学生看到的现象更加多元。该过程中，学生还观察了与燃烧实验相似的发热实验，充分分析、比较了实验现象，清晰地建构了“蜡烛燃烧会产生水这一新物质”的认识。

（二）比一比，变偶然现象为确定现象

将玻璃片放在蜡烛上方，会产生黑色的物质——炭黑。由于实验操作不规范，很多学生认为黑色物质是玻璃片与灯芯接触后沾上的。实际教学中，笔者对实验进行了微改进。师生合作，将玻璃片同时放在蜡烛和酒精灯上方加热。为了避免手持夹子使玻璃片接触到灯芯，笔者将玻璃片放在大小合适的三脚架上，调整好火焰的高度，让玻璃片仅能接触到火焰（如图3）。通过比较，学生发现蜡烛火焰上方的玻璃片上产生了黑色的物质，而酒精灯火焰上方的玻璃片上则没有产生这一物质，由此认识到“虽然都是燃烧，但产生的物质是不一样的”。这样的比较不仅加深了学生对实验的认识，还使学生初步了解了酒精燃烧与蜡烛燃烧的区别，认识到酒精燃烧相对干净环保。

对实验器材进行微改进，能够避免学生操作失误，让实验现象更明显，更有利于实验结论的得出。

二、加热白砂糖实验微改进

加热白砂糖的实验原本按图4所示的步骤进行。学生在金属勺中加入少量白砂糖进行加热，观察勺子里的白砂糖在形态、颜色、气味等方面发生的变化。由此认识到物质在变化的过程中既有形态、颜色方面的变化，即发生物理变化，又有新物质的产生，即发生化学变化。

然而，在实际操作中，存在一些问题，影响现象的观察和结论的得出。结合图5，可以发现至少存在以下问题。

一是实验安全性不足。材料箱里配套的普通金属勺手柄长约13 cm。在一分钟左右的时间内，学生使用这种规格的金属勺加热，容易被蜡烛火焰辐射出的热量和金属手柄传导的热量灼伤，存在较大的安全隐患。

二是实验现象不明显。金属勺内只能盛放少量白砂糖，而在加热过程中，白砂糖的状态变化速度极快，特别是从白色固体颗粒变成透明液体这一现象，可谓“转瞬即逝”。学生无法完整、准确地观察整个实验的现象。这也对学生后续分析物质的变化造成了困扰。

三是实验材料整理困难。加热后的金属勺底部往往会留下黑色的痕迹，难以清洗干净，影响第二次实验现象的观察。因此本实验中的材料很少能再次使用，存在材料浪费的情况。

四是合作学习不方便。小组合作是小学科学课堂中最常见也最普遍的学习方式。一个学习小组一般由四至六人组成。用这样的金属勺开展实验，常常是一个学生负责拿勺子进行加热，其他学生观察。由于勺子较小，学生不方便进行观察，且容易出现推搡的现象，影响实验的成功率。

造成这些问题的主要原因在于材料选择不恰当。因此，笔者对这个实验的材料进行了微改进。

（一）换一换，延长实验时间，让现象更明显

笔者将教材中的金属勺换成了烧烤用的锡纸盒（如图6），在里面放入适量的白砂糖，然后将锡纸盒放在三脚架上进行加热。

笔者选择了顶端直径为11 cm、高为2.4 cm的圆形锡纸盒，这个规格的锡纸盒刚好与实验室的三脚架匹配。在锡纸盒中放入适量白砂糖，将底部铺满，再用蜡烛或酒精灯进行加热时，实验时间明显延长。在这个过程中，学生看到白砂糖颗粒慢慢熔化成透明的液体，然后变为红棕色直至黑色。这样，实验现象更加明显，学生更容易观察完整的实验过程。

（二）架一架，解放双手，让实验更安全

教材的实验需要学生手持金属勺用蜡烛进行加热。这样不仅不方便，还存在安全隐患。以往的教学中，教师常采取在勺柄上缠绕布条、塑料套等方法避免学生烫伤，但实际效果并不理想。原因是学生手持金属勺时容易受到外界的影响，发生手抖的情况。将金属勺换成锡纸盒后，只要架在三脚架上即可。这样不仅解放了学生的双手，提高了实验的安全性，也避免了其他因素的干扰。同时还加大了学生的观察范围，保证小组成员可以多方位、多角度清晰地观察实验现象。

实验是科学教学中的重要内容，科学概念的建构需要以相应的科学实验为支撑。为了保障实验顺利开展，教师要根据实际情况，对教材中的实验方法和实验器材进行适当的改进，提高实验探究的效率。同时，教师还要引导学生观察实验现象，建构科学概念，提高科学素养。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］王淑华.指向思维发展的小学科学实验教学策略：以教科版《科学》为例［J］.教学月刊·小学版（综合），2023（1/2）：54-57.

［3］陈佩斯.利用预实验，提升实验教学的实效性［J］.教学月刊·小学版（综合），2023（12）：30-33.

（浙江省金华师范学校附属小学）