改進(jìn)化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)可視性的有效策略

摘要：化學(xué)課堂由于受條件所限，學(xué)生往往難以清晰觀察到化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為了改善和提高教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的效果，從實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)形式等7個(gè)方面作了探索和改進(jìn)，闡述了增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)可視性的有效策略。

關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn)；可視性；趣味性；有效策略；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

文章編號(hào)：1005–6629（2016）5–0075–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于幫助學(xué)生理解、鞏固化學(xué)知識(shí)，形成化學(xué)概念，獲得實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)實(shí)事求是、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和科學(xué)方法具有不可替代的作用。平時(shí)的教學(xué)由于受實(shí)驗(yàn)儀器、藥品、裝置、設(shè)計(jì)思路等因素的影響，教師做的演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生有時(shí)因觀察不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生懷疑，使實(shí)驗(yàn)失去應(yīng)有魅力，影響了學(xué)習(xí)效果。為此，我們創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)思路、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)可視化，提升實(shí)驗(yàn)效果，積極嘗試做讓學(xué)生看得見的實(shí)驗(yàn)。

1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性

在實(shí)驗(yàn)藥品不可更換的條件下，我們可以重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，增大可觀察范圍，讓學(xué)生看得到、看得清。

學(xué)習(xí)分子的知識(shí)時(shí)，為探究分子具有不斷運(yùn)動(dòng)的特性，教師按照?qǐng)D1所示裝置進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)。由于裝置氣密性太差，氨氣散逸到空氣中，學(xué)生聞到了刺激性氣味，影響了學(xué)習(xí)情緒。加上受實(shí)驗(yàn)儀器局限性的影響，小燒杯“個(gè)頭”較小，即便滴有酚酞的小燒杯內(nèi)所盛液體由無色變?yōu)榱思t色，也影響了學(xué)生的觀察，大班額教學(xué)班后幾排的學(xué)生幾乎無法看到。且該實(shí)驗(yàn)使用濃氨水的量相對(duì)較多，實(shí)驗(yàn)完畢后造成較大浪費(fèi)，裝置密封性差，氨氣進(jìn)入室內(nèi)，造成了對(duì)環(huán)境的污染。為此，我們本著“減少藥品用量，改變實(shí)驗(yàn)裝置”的思路，對(duì)教材實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)：取四條長(zhǎng)15厘米的細(xì)鐵絲，下端擰在一起，插在一個(gè)7號(hào)膠塞上，放在玻璃片上，上端分開成樹枝形。將浸有酚酞試液的棉花團(tuán)綁在樹枝形鐵絲上制成“花樹”，在玻璃片上滴一滴濃氨水，罩上大燒杯，如圖2所示。過一會(huì)兒，棉花團(tuán)由白色變成了紅色，猶如一株盛開的鮮花，鮮艷奪目。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象明顯，視野增大，氨水用量減少，體現(xiàn)了“節(jié)約、綠色、環(huán)?！钡睦砟頪1]。

2 替代實(shí)驗(yàn)儀器，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性

尋找化學(xué)儀器的替代品，可以使我們進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)探究更加方便，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性、趣味性。

在學(xué)習(xí)“酸堿中和反應(yīng)”時(shí)，通常教師向試管里加入氫氧化鈉溶液，再滴入幾滴酚酞，試管里呈現(xiàn)紅色，此時(shí)再向試管里滴加稀硫酸（或鹽酸），隨著稀硫酸（或鹽酸）的不斷滴入，紅色逐漸消失，以此驗(yàn)證酸堿之間發(fā)生了中和反應(yīng)。試管實(shí)驗(yàn)總有它的局限性：容積小、可觀察范圍小，部分學(xué)生看不到。此時(shí)，如果用一水杯代替試管，在水杯的底部事先涂抹了氫氧化鈉溶液，然后逐滴加入稀硫酸（或鹽酸）和酚酞的混合液，隨著混合液的不斷加入，杯底逐漸變紅，繼續(xù)加入混合液，杯底的紅色逐漸消失又變?yōu)闊o色，如圖3所示。

通過顏色的變化，證明酸堿之間中和反應(yīng)的發(fā)生，用水杯替代試管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，拉近了化學(xué)實(shí)驗(yàn)與學(xué)生的距離，增大了觀察視野，提高了實(shí)驗(yàn)效果。

3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性

對(duì)于原來不太完善的實(shí)驗(yàn)方案，我們可以通過再補(bǔ)充的方法使之趨于完善，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效益的最大化。

物質(zhì)溶于水時(shí)通常伴隨有能量的變化。課堂上學(xué)習(xí)物質(zhì)溶解時(shí)，教師分別取了兩個(gè)100mL燒杯，向燒杯中分別加入50mL水，用溫度計(jì)分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)燒杯中水的溫度。然后再向兩個(gè)燒杯中分別放入一定質(zhì)量的固體氫氧化鈉和硝酸銨固體，待固體完全溶解后，再次分別測(cè)量燒杯中液體的溫度，通過比較溫度變化來證實(shí)物質(zhì)溶于水時(shí)有熱量的吸收或放出。眾所周知，溫度計(jì)的示數(shù)很不利于學(xué)生觀察，同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過于平淡，缺乏趣味性。為此我們利用學(xué)生司空見慣的蠟燭融化、水結(jié)冰等生活現(xiàn)象來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以增加趣味性和可視化[2]。

如圖4所示，用石蠟將內(nèi)裝適量水的燒杯與小木塊粘在一起，測(cè)出水的溫度，然后向燒杯中加入固體NaOH使之完全溶解，再次測(cè)出水的溫度，比較溫度計(jì)兩次示數(shù)的變化。提起燒杯，這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)小木塊掉下來，這是因?yàn)镹aOH固體溶于水時(shí)放出熱量，導(dǎo)致石蠟融化，木塊和燒杯分離。該實(shí)驗(yàn)有力證明了氫氧化鈉溶于水會(huì)放出熱量。

如圖5所示，把內(nèi)裝適量水的燒杯放在濕木塊上，測(cè)出水的溫度。然后往燒杯里加入硝酸銨使之溶解，再次測(cè)出水的溫度，比較溫度計(jì)兩次示數(shù)的變化。此時(shí)，拿起燒杯，發(fā)現(xiàn)木塊粘在燒杯的底部，說明硝酸銨溶解時(shí)要吸收熱量，使溫度降低，因而使木塊上的水結(jié)冰。該實(shí)驗(yàn)有力證明了硝酸銨溶于水會(huì)吸收熱量。

上述實(shí)驗(yàn)，打破了原來單一的設(shè)計(jì)思路，利用石蠟融化、水結(jié)冰等宏觀現(xiàn)象，既有通過溫度計(jì)示數(shù)變化得出的定論，又有通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)論，視角雖不同，結(jié)論卻一致，定性分析和定量測(cè)量融合滲透、相得益彰。既加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，又增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的可視化效果，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4 改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性

學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生切身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的過程，經(jīng)歷知識(shí)的獲取過程，學(xué)生看得清、看得真、看得全，更有利于學(xué)生觀察能力和思維能力的培養(yǎng)。學(xué)習(xí)酸、堿、鹽的性質(zhì)時(shí)，教師往往用試管進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，由于受實(shí)驗(yàn)儀器、試劑用量等因素的影響，很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象學(xué)生往往觀察不到或觀察不清，因此我們便改教師演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生隨堂實(shí)驗(yàn)。

如圖6所示，在講授酸的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，按照同桌兩人一組進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，在點(diǎn)滴板的六個(gè)空穴中分別放入鎂條、碳酸鈉粉末、生銹鐵釘、硝酸銀溶液，紫色石蕊試液、酚酞試液。通過小組實(shí)驗(yàn)理解知識(shí)、得出結(jié)論。

點(diǎn)滴板的使用，既解決了學(xué)生看不清、看不見的問題，又節(jié)約了藥品、減少了污染，提供給學(xué)生動(dòng)手操作、動(dòng)腦思考的機(jī)會(huì)。

5 增補(bǔ)演示實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性

氫氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)，是初中化學(xué)學(xué)習(xí)堿的重要性質(zhì)之一。對(duì)該知識(shí)的學(xué)習(xí)教材中沒有安排實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，只是進(jìn)行了簡(jiǎn)單的陳述。學(xué)生理解起來十分困難。為此我們補(bǔ)充了演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，增強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解。在體積相同均盛滿CO2的兩個(gè)集氣瓶中，分別加入等體積的水和濃氫氧化鈉溶液，如圖7所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，把注射器內(nèi)的水和NaOH溶液分別壓入廣口瓶，對(duì)比甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)中氣球大小變化的程度，可以有力地說明CO2與NaOH之間確實(shí)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。該探究實(shí)驗(yàn)化抽象為具體、化無形為有形，利用氣球體積的變化巧妙證實(shí)氫氧化鈉與二氧化碳之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。用實(shí)驗(yàn)事實(shí)說話，化感知為可視，避免了教師單純的說教，真實(shí)性強(qiáng)。

6 改變實(shí)驗(yàn)思路，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性

比較二氧化碳與空氣密度的大小，過去教師常利用“稱量法”進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)。即：在托盤天平的兩個(gè)稱盤上分別放兩個(gè)等大的燒杯，調(diào)節(jié)天平至平衡。向其中一個(gè)燒杯中傾倒二氧化碳?xì)怏w，觀察天平的平衡情況。由于托盤天平只能進(jìn)行粗略的稱量，再加上實(shí)驗(yàn)過程中二氧化碳易散失等因素，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不是很明顯，學(xué)生幾乎看不到天平指針的偏轉(zhuǎn)。為此，我們改變實(shí)驗(yàn)思路，采用如圖8所示的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[3]：

透明塑料管內(nèi)裝有一根細(xì)銅絲，銅絲上等距離系有11個(gè)棉球，兩端與干燥管相連。透明塑料管上段和下段的各5個(gè)棉球用紫色石蕊試液潤(rùn)濕，干燥管內(nèi)塞入用稀NaOH潤(rùn)濕的棉球。0號(hào)棉球內(nèi)預(yù)先包有少量K2CO3粉末，用注射器通過管壁向0號(hào)棉球緩慢注入稀H2SO4?？捎^察到0號(hào)棉球下面的5個(gè)球全部由紫色變?yōu)榧t色，0號(hào)棉球上方的1號(hào)棉球也由紫色變?yōu)榧t色，但顏色相對(duì)下部的棉球較淺。根據(jù)塑料管內(nèi)下部的棉球顏色變紅且較深，上部的棉球顏色多數(shù)不變色，有力地證明了二氧化碳的密度比空氣密度大。

該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，可視性與趣味性強(qiáng)，給學(xué)生強(qiáng)烈的視覺沖擊，收到了較好的實(shí)驗(yàn)效果。

7 借助媒體設(shè)備，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性

影響化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象的因素較多。有的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象明顯，有的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象不很明顯的實(shí)驗(yàn)，我們可以借助投影儀、多媒體等設(shè)備，通過放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讓學(xué)生看得見。

學(xué)習(xí)金屬與酸的反應(yīng)時(shí)，教師選取了鐵絲、銅片、鋁條三種金屬和稀硫酸，以試管作為反應(yīng)容器進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，探究金屬與酸是否發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)向盛有三種金屬的試管中分別滴加稀硫酸時(shí)，盛銅片的試管內(nèi)沒有明顯現(xiàn)象；鐵片與稀硫酸反應(yīng)也很緩慢，表面只吸附了幾個(gè)氣泡，這些氣泡用肉眼觀察都是很難看到的[4]；由于鋁條未事先用砂紙進(jìn)行打磨，剛上來時(shí)，沒有明顯現(xiàn)象，一段時(shí)間后才有氣泡產(chǎn)生，這些現(xiàn)象也只有實(shí)驗(yàn)教師和坐在前排的極少數(shù)學(xué)生能夠觀察到，坐在教室后排的學(xué)生根本無法看到，實(shí)驗(yàn)效果很不理想。如果將實(shí)驗(yàn)置于投影儀下，通過投影儀放大的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生觀察得很清晰，這就有效地解決了后排學(xué)生看不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的問題。通過觀察，學(xué)生自然會(huì)得知哪些金屬能夠與酸反應(yīng)，哪些金屬不能與酸反應(yīng)，并得知做金屬鋁與酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，要提前將其表面的氧化膜除去這一注意事項(xiàng)。

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生積極主動(dòng)地獲取化學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)和解決化學(xué)問題的重要實(shí)踐活動(dòng)。只有設(shè)計(jì)可視化實(shí)驗(yàn)，做讓學(xué)生看得見的實(shí)驗(yàn)，才有利于激發(fā)學(xué)生興趣，啟迪學(xué)生心智，開拓學(xué)生思維。

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