由一道实验习题引发思考论文

由一道实验习题引发的思考

一、问题呈现

华东师范大学出版社出版的《科学》配套练习，七年级下作业本b，第19页有一道练习：如图所示，将集气瓶内的二氧化碳沿烧杯内壁缓缓地倒入烧杯中。

（1）看到的现象是＿＿＿＿＿，这现象说明二氧化碳的密度比空气＿＿＿＿＿，而且不能＿＿＿＿＿。

（2）蜡烛火焰熄灭的原因是＿＿＿＿＿。

参考答案：蜡烛自下而上熄灭；大；燃烧也不支持燃烧；缺少氧气二熄灭。

这个实验的原型来自于其他版本的科学（化学）教科书中，如浙江教育出版社出版的第三册探究二氧化碳的性质中，就有这个演示实验。做过实验的老师知道，该实验成功率极低，经常会出现以下几种情况：1．两支蜡烛同时熄灭；2．上面蜡烛先熄灭，下面的蜡烛后熄灭；3．只熄灭其中一支蜡烛；4．两支蜡烛都不熄灭；5．实验成功，即下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭。

二、实验现象有多种情况，而标准答案只有唯一的一种，这样设计合理吗

在实际的实验操作中会出现多种情况，而标准答案中却是唯一的，只能答低概率的一种情况，合理吗?也许有人会说，失败是由于实验没有按照题意严格操作，那么，严格按照题意操作了，就一定能成功吗？

首先，让我们一起来分析一下实验失败的原因。若倒入过快或者玻璃片拉开太多，两支蜡烛熄灭的时间间隔短，看起来是同时熄灭；若在离上面蜡烛较近的地方倒入，会出现上面的蜡烛先熄灭，同时二氧化碳量又不够时，会出现只熄灭上面一支蜡烛；若二氧化碳量少，会出现两支蜡烛都不熄灭。根据上面分析，好像实验失败都是没有规范操作造成的。其实失败还有一个重要的因素是，二氧化碳没有水那么重，在倾倒过程中，不易下沉，有一部分向四周扩撒。加之正在燃烧着的蜡烛，尤其是蜡烛燃烧时间较长时，热空气向上运动，二氧化碳更不易倒进而导致实验失败。所以，严格操作也未必会出现唯一的标准答案的现象。实际上还可能出现两支蜡烛都不熄灭或者只熄灭下面一支蜡烛的现象。

由此可见，只能回答“标准”的实验现象是不尊重实验事实的，违背了实验实事求是的精神。

三、烛火熄灭“异常”，不能说明二氧化碳密度比空气大吗

该实验烛火“异常”熄灭，往往被认为实验失败。让我们进一步分析，设计此实验的目的是为了说明二氧化碳的二个性质，“二氧化碳密度比空气大，二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧”，显然有烛火熄灭已足够说明“二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧”，但真的不能说明”二氧化碳密度比空气大”吗？

二氧化碳能从高于蜡烛顶端的烧杯口倾倒下来，有蜡烛火焰熄灭了，不管是熄灭几支，也不管是哪支先熄灭，不就说明了二氧化碳能像水一样很快地下沉，也不就说明了二氧化碳密度比空气大

吗？生活中我们用二氧化碳来灭火，就是应用了“二氧化碳密度比空气大，二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧”这两个性质。而且还可以做一个实验，密度比空气小的气体，比如氮气或氨气，能不能如此倾倒将烛火熄灭吗？把氮气或者氨气装在软质塑料瓶中，用手缓缓挤出，不管是正对着蜡烛还是沿着烧杯壁部都无法将蜡烛熄灭。这也就是不用空气中含量最多的氮气来灭火的原因。

所以，该实验中的蜡烛“异常”熄灭不但能证明“二氧化碳不能燃烧不支持燃烧”，也能证明“二氧化碳密度比空气大”。

四、改进的实验方案合理吗

根据上面的分析，在高处倾倒二氧化碳，只要能出现烛火熄灭，实验就算成功了。但失误率很高的原实验失败了，教师会非常的痛苦因为作业、考试中只有唯一的标准答案。即使实验不能成功，还是会用嘴巴来讲述本应该出现的标准现象。不少一线教师对这个实验进行了改进，如图，加一个漏斗，使二氧化碳能顺利地倒入烧杯的底部，实验成功率迅速提高。这种改进是值得肯定的。

还有一种改进，直接向烧杯底部通入发生装置生成的二氧化碳。这显然是违背了科学原理。如果把二氧化碳换成密度比空气小的氮气或者氨气，通过发生装置内的压强把气体压入烧杯底部，气体也会缓缓上升并向四周扩散，使烛火自下而上熄灭。所以这种改进不能说明二氧化碳密度比空气大，只能说明二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧。实验中二氧化碳能向下倾倒，下沉入烧杯底部就是为了说明二氧化碳密度比空气大。

五、实验及习题的建议

如果仅仅是为了得出“二氧化碳密度比空气大，二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧”这两个性质，最简洁的实验方案是，向一支燃着的烛火倾倒二氧化碳并使其熄灭。原实验“向两支燃着蜡烛倾倒二氧化碳”是否需要摒弃呢？那倒不必，毕竟该实验具有较强的观赏性。笔者建议：在学习了二氧化碳的性质之后，教师轻松地来做两支蜡烛熄灭实验。不管出现哪种情况，教师都可以引导学生来分析，根据以上分析，教师根本不用担心蜡烛异常熄灭，都能验证二氧化碳的这两个性质。这样更符合实验事实，培养学生实事求是的科学精神。

建立在该实验基础上的习题，笔者建议作适当的修改，在回答看到的实验现象时，不再要求答唯一的“标准”现象；或者题目中直接给出其中的现象之一即“标准”现象，再来分析co2的性质。

修该后的习题为：将集气瓶内的二氧化碳沿烧杯内壁缓缓地倒入烧杯中。

（1）如果看到“蜡烛自下而上熄灭”，此现象说明二氧化碳的密度比空气＿＿＿＿＿，而且不能＿＿＿＿＿。

（2）蜡烛火焰熄灭的原因是＿＿＿＿＿。

参考答案：大；燃烧也不支持燃烧；缺少氧气二熄灭。

六、结束语

科学（化学）是一门以实验为基础的学科，实验的精神就是“求真”，实事求是，去伪存真。如果为了完美的标准答案去“做实验”，

也就失去了实验的意义。实验过程和实验结果会有很多不确定因素，出现了不同的实验现象或结果，我们应该科学分析产生相应实验现象的原因，而不能迷信教材，更不能盲目相信习题的标准答案。

【参考文献】

[1]《科学（作业本七年级下b）》，浙江省教育厅教研室编写，浙江教育出版社．2008年12月．

[2]《科学（第四册）》，朱清时主编．浙江教育出版社．2003年12月．