小科通过实验研究碳和氧化铜的反应，其操作步骤及观察到的现象如下：

步骤1：连接装置并检查装置气密性。

步骤2：取1克炭粉和10克氧化铜，混合均匀，加入到试管中，塞上带有导管的橡胶塞。步骤3：按图所示固定好试管，连接好装置，用酒精喷灯加热混合固体，加热一段时间后观察到有明显现象产生时结束实验，并记录实验现象。