硫酸铜溶液和铁钉反应实验方法微调策略浅析

康萍

摘要：小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。学生科学素养的形成，不是通过教师的讲授或学生简单的记忆就可以实现的，而是通过学生亲历某些科学探究活动，在参与的过程中产生体验、感悟，最终内化而成。教师在设计实验的时候切勿照本宣科、教条主义，应该针对学生的年龄阶段和该阶段的接受能力分层次设计实验。同时，教师在设计实验时要考虑到如何锻炼学生思考的能力，指导学生设计实验的操作方案，不是让学生一味地重复老师的操作，反反复复做无用功。

关键词：化学实验教学;实验方法;实验策略

实验教学的有效开展，是小学科学课程中培养学生的探究能力、提升学生科学素养的重要方式。而实验方法的合理设计，是保障实验教学有效开展的基础。小学科学教材中的教学内容包括大量的科学实验，但在实际教学中，我们会发现这些实验的设计可能不太适合自己的学生。这是由于教材的适应性而普遍存在的问题。《义务教育小学科学课程标准（2017版）》强调“科学教师要创造性地使用教材”，应根据“教学资源的不同和学生的差异性”，对“教材做适切性的处理加工”。因此，为了让实验的开展更符合本校学生的接受水平，我们往往会根据实际教学情况对实验的实施方法做一些调整。笔者以硫酸铜溶液和铁钉反应的实验为例，做了如下思考和调整。

一、教学内容简述

硫酸铜溶液和铁钉的反应，是教科版小学科学教材2004年5月版本六年级下册“物质的变化”单元第6小节——“化学变化伴随的现象”一课的实验内容。

这节课是一节总结性质的课，结合学生在此之前研究的加热白糖、蜡烛燃烧、碘酒滴在淀粉上、小苏打和白醋混合、铁生锈等化学变化，整理化学变化过程中伴随产生的一些常见现象，帮助学生从现象初步判断物质是否发生了化学变化，然后通过寻找证据，判断是否产生了新物质，从而确定物质的变化是否为化学变化。

观察硫酸铜溶液与铁钉的反应是这节课的第一个内容，其伴随的主要现象为：开始时铁钉上附着一层红色物质，反应一段时间后，红色物质形成沉淀，同时溶液的颜色变浅。

二、教材实验设计分析

（一）实验步骤和设计意图

教材设计的实验步骤如下：①配置一杯硫酸铜溶液;②用镊子夹住铁钉并将其一部分浸入硫酸铜溶液中，观察产生的现象;③过一会儿，取出铁钉，再次观察现象。

结合教师教学用书中关于教材的说明部分，不难看出，教材呈现的设计步骤简单，条理清晰。教师教学用书还明确说明了，在实验操作的过程中，要求“学生不能直接用手接触硫酸铜溶液，这是化学实验的基本要求”，以培养学生良好的实验操作习惯。

在观察实验现象时，第一次观察（步骤②）倾向于观察溶液的变化——颜色变浅，第二次观察（步骤③）需要学生比较“浸入硫酸铜溶液中的铁钉”和“没有浸入硫酸铜溶液中的铁钉”有什么不同。两次观察的目的非常明确，都是为了寻找实验中是否产生了不同于硫酸铜和铁的新物质的证据。

（二）设计中的不足

实际教学过程中，笔者发现学生在使用镊子的时候失手情况比较严重，很多学生用镊子夹不稳铁钉，把铁钉掉进了装硫酸铜溶液的杯子里。由于杯子口径比较大，掉入的铁钉大部分整个“躺进”了溶液中，少数没有全部“躺进去”的也沾到了溅起的溶液，导致铁钉表面呈现整体都是红色或者斑驳的红色，使后期比较“浸入硫酸铜溶液中的铁钉”和“没有浸入硫酸铜溶液中的铁钉”的环节无法顺利进行。溅起的溶液还不可避免地落到了实验台和学生的手上、衣服上，引起了课堂的混乱。

此外，由于需要把铁钉取出来观察，铁钉与硫酸铜溶液反应的时间往往不足，学生只来得及看到铁钉表面附着了一层红色物质，而看不到溶液中有沉淀物产生。在本节课的下一个教学内容——整理化学变化伴随的现象时，学生比较难得出“产生沉淀”这一常见的伴随现象。

三、實验方法微调策略

为了解决以上问题，笔者做了如下调整：

（一）调制硫酸铜溶液

硫酸铜溶液和铁钉的反应伴随的主要现象中，有一个是溶液的颜色变浅。溶液的颜色跟溶液浓度直接相关。本实验中，笔者用硫酸铜颗粒来配制硫酸铜溶液。笔者尝试配制了3%、6%和15%三种浓度的溶液，分别用2毫升、2毫升和1毫升的液体与铁钉进行反应，发现前两种浓度的液体在短时间内颜色变化并不明显，15%浓度的溶液在反应前后颜色变化比较明显，沉淀现象也能较快产生，因此成为实际教学中的合适选择（如图1所示）。

（二）将杯子更换为口径比较小的带塞塑料试管

由于小试管的口径远小于铁钉的长度，即使不用镊子夹住，铁钉也不会整体“躺到”硫酸铜溶液中。学生操作时只需要在一开始将铁钉钉帽朝下轻轻放入试管中，塞上塞子，保持试管直立，就可以观察实验现象了。

这样设计，还能避免实验过程中液体不慎溅出来，污染实验台或溅到学生身上。

（三）将镊子更换为磁铁

因为试管口径较小，镊子较难伸入试管中进行夹取铁钉的操作，而且试管带有塞子，反复打开和塞上，会导致液体振荡，碰触到整个铁钉。为方便操作，笔者尝试将镊子换成磁铁，实验时，学生在观察完液体的变化后，直接用磁铁隔着试管壁吸取铁钉，并把铁钉吸引到试管上部，使铁钉整个脱离溶液。由于试管的透明度很高，学生可以清晰地观察到铁钉上附着的红色物质。

（四）让实验持续进行

观察完铁钉和硫酸铜溶液的变化后，学生直接把试管和磁铁收回材料筐中，此时，铁钉仍然浸没在硫酸铜溶液中，所以实验还在持续进行。当我们总结完前几节课中学生研究过的加热白糖、蜡烛燃烧、碘酒滴在淀粉上、小苏打和白醋混合、铁生锈等化学变化伴随的现象后，再来观察这个实验的现象，试管中已经有明显的沉淀物产生，从而让学生能够轻松得出产生沉淀也是化学变化伴随的现象。

经过这样的调整，硫酸铜溶液与铁钉的反应实验操作步骤更加简便可行，实验现象更加明显，更能指向“硫酸铜溶液与铁钉反应，产生了新物质”这一科学本质，让学生“知其然”并“知其所以然”，提高学生的实验参与度，激发学生在“做科学”中“学科学”的兴趣。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2017.

[2]郁波.义务教育课程标准实验教材科学  教师教学用书  六年级下册[M].北京：教育科学出版社，2004.

（责任编辑：奚春皓）