硫酸銅溶液和鐵釘反應實驗方法微調策略淺析

康萍

摘要：小學科學課程是以培養科學素養為宗旨的科學啟蒙課程。學生科學素養的形成，不是通過教師的講授或學生簡單的記憶就可以實現的，而是通過學生親歷某些科學探究活動，在參與的過程中產生體驗、感悟，最終內化而成。教師在設計實驗的時候切勿照本宣科、教條主義，應該針對學生的年齡階段和該階段的接受能力分層次設計實驗。同時，教師在設計實驗時要考慮到如何鍛煉學生思考的能力，指導學生設計實驗的操作方案，不是讓學生一味地重復老師的操作，反反復復做無用功。

關鍵詞：化學實驗教學;實驗方法;實驗策略

實驗教學的有效開展，是小學科學課程中培養學生的探究能力、提升學生科學素養的重要方式。而實驗方法的合理設計，是保障實驗教學有效開展的基礎。小學科學教材中的教學內容包括大量的科學實驗，但在實際教學中，我們會發現這些實驗的設計可能不太適合自己的學生。這是由于教材的適應性而普遍存在的問題。《義務教育小學科學課程標準（2017版）》強調“科學教師要創造性地使用教材”，應根據“教學資源的不同和學生的差異性”，對“教材做適切性的處理加工”。因此，為了讓實驗的開展更符合本校學生的接受水平，我們往往會根據實際教學情況對實驗的實施方法做一些調整。筆者以硫酸銅溶液和鐵釘反應的實驗為例，做了如下思考和調整。

一、教學內容簡述

硫酸銅溶液和鐵釘的反應，是教科版小學科學教材2004年5月版本六年級下冊“物質的變化”單元第6小節——“化學變化伴隨的現象”一課的實驗內容。

這節課是一節總結性質的課，結合學生在此之前研究的加熱白糖、蠟燭燃燒、碘酒滴在淀粉上、小蘇打和白醋混合、鐵生銹等化學變化，整理化學變化過程中伴隨產生的一些常見現象，幫助學生從現象初步判斷物質是否發生了化學變化，然后通過尋找證據，判斷是否產生了新物質，從而確定物質的變化是否為化學變化。

觀察硫酸銅溶液與鐵釘的反應是這節課的第一個內容，其伴隨的主要現象為：開始時鐵釘上附著一層紅色物質，反應一段時間后，紅色物質形成沉淀，同時溶液的顏色變淺。

二、教材實驗設計分析

（一）實驗步驟和設計意圖

教材設計的實驗步驟如下：①配置一杯硫酸銅溶液;②用鑷子夾住鐵釘并將其一部分浸入硫酸銅溶液中，觀察產生的現象;③過一會兒，取出鐵釘，再次觀察現象。

結合教師教學用書中關于教材的說明部分，不難看出，教材呈現的設計步驟簡單，條理清晰。教師教學用書還明確說明了，在實驗操作的過程中，要求“學生不能直接用手接觸硫酸銅溶液，這是化學實驗的基本要求”，以培養學生良好的實驗操作習慣。

在觀察實驗現象時，第一次觀察（步驟②）傾向于觀察溶液的變化——顏色變淺，第二次觀察（步驟③）需要學生比較“浸入硫酸銅溶液中的鐵釘”和“沒有浸入硫酸銅溶液中的鐵釘”有什么不同。兩次觀察的目的非常明確，都是為了尋找實驗中是否產生了不同于硫酸銅和鐵的新物質的證據。

（二）設計中的不足

實際教學過程中，筆者發現學生在使用鑷子的時候失手情況比較嚴重，很多學生用鑷子夾不穩鐵釘，把鐵釘掉進了裝硫酸銅溶液的杯子里。由于杯子口徑比較大，掉入的鐵釘大部分整個“躺進”了溶液中，少數沒有全部“躺進去”的也沾到了濺起的溶液，導致鐵釘表面呈現整體都是紅色或者斑駁的紅色，使后期比較“浸入硫酸銅溶液中的鐵釘”和“沒有浸入硫酸銅溶液中的鐵釘”的環節無法順利進行。濺起的溶液還不可避免地落到了實驗臺和學生的手上、衣服上，引起了課堂的混亂。

此外，由于需要把鐵釘取出來觀察，鐵釘與硫酸銅溶液反應的時間往往不足，學生只來得及看到鐵釘表面附著了一層紅色物質，而看不到溶液中有沉淀物產生。在本節課的下一個教學內容——整理化學變化伴隨的現象時，學生比較難得出“產生沉淀”這一常見的伴隨現象。

三、實驗方法微調策略

為了解決以上問題，筆者做了如下調整：

（一）調制硫酸銅溶液

硫酸銅溶液和鐵釘的反應伴隨的主要現象中，有一個是溶液的顏色變淺。溶液的顏色跟溶液濃度直接相關。本實驗中，筆者用硫酸銅顆粒來配制硫酸銅溶液。筆者嘗試配制了3%、6%和15%三種濃度的溶液，分別用2毫升、2毫升和1毫升的液體與鐵釘進行反應，發現前兩種濃度的液體在短時間內顏色變化并不明顯，15%濃度的溶液在反應前后顏色變化比較明顯，沉淀現象也能較快產生，因此成為實際教學中的合適選擇（如圖1所示）。

（二）將杯子更換為口徑比較小的帶塞塑料試管

由于小試管的口徑遠小于鐵釘的長度，即使不用鑷子夾住，鐵釘也不會整體“躺到”硫酸銅溶液中。學生操作時只需要在一開始將鐵釘釘帽朝下輕輕放入試管中，塞上塞子，保持試管直立，就可以觀察實驗現象了。

這樣設計，還能避免實驗過程中液體不慎濺出來，污染實驗臺或濺到學生身上。

（三）將鑷子更換為磁鐵

因為試管口徑較小，鑷子較難伸入試管中進行夾取鐵釘的操作，而且試管帶有塞子，反復打開和塞上，會導致液體振蕩，碰觸到整個鐵釘。為方便操作，筆者嘗試將鑷子換成磁鐵，實驗時，學生在觀察完液體的變化后，直接用磁鐵隔著試管壁吸取鐵釘，并把鐵釘吸引到試管上部，使鐵釘整個脫離溶液。由于試管的透明度很高，學生可以清晰地觀察到鐵釘上附著的紅色物質。

（四）讓實驗持續進行

觀察完鐵釘和硫酸銅溶液的變化后，學生直接把試管和磁鐵收回材料筐中，此時，鐵釘仍然浸沒在硫酸銅溶液中，所以實驗還在持續進行。當我們總結完前幾節課中學生研究過的加熱白糖、蠟燭燃燒、碘酒滴在淀粉上、小蘇打和白醋混合、鐵生銹等化學變化伴隨的現象后，再來觀察這個實驗的現象，試管中已經有明顯的沉淀物產生，從而讓學生能夠輕松得出產生沉淀也是化學變化伴隨的現象。

經過這樣的調整，硫酸銅溶液與鐵釘的反應實驗操作步驟更加簡便可行，實驗現象更加明顯，更能指向“硫酸銅溶液與鐵釘反應，產生了新物質”這一科學本質，讓學生“知其然”并“知其所以然”，提高學生的實驗參與度，激發學生在“做科學”中“學科學”的興趣。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2017.

[2]郁波.義務教育課程標準實驗教材科學? 教師教學用書? 六年級下冊[M].北京：教育科學出版社，2004.

（責任編輯：奚春皓）