演示實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

胡興立

【摘 要】本文以人教版教材為例，結(jié)合課堂教學(xué)實踐，從改進(jìn)演示實驗、收集干擾信息、對比探究實驗和多媒體展示四個方面進(jìn)行分析，探討演示實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 人教版 演示實驗 課堂教學(xué)

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）06B-0140-02

化學(xué)是一門實驗學(xué)科，可以說脫離了實驗，化學(xué)就成了紙上談兵。考慮到中學(xué)教學(xué)條件有限，讓每位學(xué)生都能充分、完整地進(jìn)行化學(xué)實驗是不太現(xiàn)實的，所以，在實際教學(xué)中會采用演示實驗的方法，提綱挈領(lǐng)，深化提高。演示實驗是以教師為實驗主體，向?qū)W生展示的一種實驗。一般實驗難度較高或者進(jìn)行實驗的條件不足時，只能采用演示的方式。演示實驗中體現(xiàn)的知識也往往是學(xué)習(xí)中的重點，一個實驗就能引出一系列的知識點，從而推進(jìn)課堂教學(xué)。下面介紹四種課堂上的演示實驗的具體應(yīng)用。

一、改進(jìn)已有，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

教學(xué)有兩個部分，第一是教師的引導(dǎo)，第二是學(xué)生的學(xué)習(xí)。在教師引導(dǎo)的部分，通常會沿用以往的經(jīng)驗，這樣的做法其實有利也有弊，利在效率較高，弊在發(fā)揮較少。當(dāng)下的教育倡導(dǎo)創(chuàng)新，因此在演示實驗這一方面，化學(xué)教師首先從已有的實驗開始改進(jìn)，促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中進(jìn)行創(chuàng)新。

在選修 4“化學(xué)反應(yīng)原理”中，我們學(xué)習(xí)了酸堿反應(yīng)生成鹽和水的實驗原理。在這部分的實驗中，教師經(jīng)常采用 NaOH 溶液與 H2SO4 溶液反應(yīng)生成 Na2SO4 和 H2O 的實驗來進(jìn)行演示，理由是這樣的實驗比較簡單，也非常安全。我們首先來看看這一反應(yīng)的化學(xué)方程式，2NaOH+ H2SO4=Na2SO4+2H2O。從實驗的反應(yīng)物和生成物看，反應(yīng)前后都是以無色溶液的形式出現(xiàn)，實驗現(xiàn)象不明顯。唯一能“證明”酸堿進(jìn)行了反應(yīng)的現(xiàn)象就是：當(dāng)溶液混合時發(fā)生了放熱反應(yīng)，但是在演示實驗中卻體現(xiàn)不出來。如果需要進(jìn)一步演示酸堿反應(yīng)生成了鹽，就需要用溶液酸堿性來表示，這樣的話實驗現(xiàn)象就比較隱蔽了，不能直觀地展示。在筆者的課堂上，筆者沒有直接采用簡單的氫氧化鈉和硫酸的中和反應(yīng)進(jìn)行演示，而是帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行思考：我們怎樣才能做出實驗現(xiàn)象明顯的實驗?zāi)?？有學(xué)生提出可以采用有色溶液，筆者認(rèn)可了這一思路，然后開始進(jìn)行實驗改進(jìn)，力求創(chuàng)新。從溶液的有色性和適用性來考慮，我們選取了鐵離子溶液。為了突出實驗前后的變化，我們將反應(yīng)物中的堿換成了固體，采用了 Fe（OH）3固體，而酸仍采用稀硫酸溶液。反應(yīng)開始前，反應(yīng)物為紅色固體和無色液體，反應(yīng)后則大大不同，生成了黃色溶液，而固體也溶解在了液體中。反應(yīng)方程式為 Fe（OH）3+ H2SO4=Fe2（SO4）3+H2O。這樣的實驗現(xiàn)象具有視覺沖擊力和美感，將演示實驗的效果提升了一個層次。

中學(xué)教師在教學(xué)過程中經(jīng)常過度依賴于經(jīng)驗，沒有動力去創(chuàng)新，這是不符合素質(zhì)教育的要求的。教師教學(xué)的過程也是學(xué)習(xí)的過程，不妨與學(xué)生一起思考，將原有的經(jīng)驗加以創(chuàng)新，實現(xiàn)共同進(jìn)步。

二、認(rèn)清干擾，激活問題意識

演示的目的是讓學(xué)生了解相應(yīng)的化學(xué)知識，這就體現(xiàn)了一個“定向”的要求，但是在演示的過程中難免會出現(xiàn)一些偏差，產(chǎn)生干擾因素。針對這種情況，教師應(yīng)當(dāng)給予重視，不能一帶而過，而是需要重點解釋干擾信息，讓學(xué)生認(rèn)清干擾因素，激活問題意識。

以必修 1 中的“金屬及其化合物”這一章節(jié)為例。在本章節(jié)的教學(xué)中，筆者演示了一個 Fe 單質(zhì)置換化合物中 Cu 的演示實驗。該實驗的具體操作是，將一根打磨好的鐵絲浸入到硫酸銅溶液中，預(yù)期的現(xiàn)象是鐵絲表面附著上一層紅色固體，這個紅色固體就是被置換出的銅。反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。但是在課上實際演示的實驗中，鐵絲表面沒有附著上紅色固體，取而代之的是一些黑色固體，同時也摻雜著一些暗紅色的物質(zhì)。我們猜測，帶有紅色的物質(zhì)就是置換出來的銅，但是反應(yīng)并沒有完全按照設(shè)想來進(jìn)行。如果要演示銅鐵置換反應(yīng)，這樣的實驗現(xiàn)象顯然不能讓學(xué)生信服。實驗中出現(xiàn)了干擾因素，學(xué)生此時就有了疑問，教師不應(yīng)該壓下學(xué)生的問題，而是要順應(yīng)學(xué)生的問題意識，將干擾因素一一認(rèn)清。接下來，我們對鐵絲和溶液進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)碳含量較高、溶液濃度大等因素造成了鐵絲表面變黑的現(xiàn)象。

演示實驗并不是像教科書一樣讓學(xué)生去“觀摩”，而是讓學(xué)生在觀察的過程中鍛煉思維能力，逐步形成問題意識。演示實驗不一定是完美的，會存在干擾因素，在演示中要善于識別。

三、對比探究，指導(dǎo)分析問題

對比實驗也是一種常見的演示實驗方法，通過對比，我們可以更清楚地了解物質(zhì)的性質(zhì)，學(xué)會分析問題的方法。一個實驗演示完畢，學(xué)生可能印象不深，但是如果涉及現(xiàn)象之間的對比探究，那么就能直觀地說明問題了。

在選修 4 第四章第一節(jié)的“原電池”中，我們學(xué)習(xí)了原電池的原理以及分析的方法。原電池中存在兩個電極，電極在電解液中進(jìn)行反應(yīng)，恰好構(gòu)成一組對比。下面以金屬電極為例進(jìn)行說明，電極作為正極還是負(fù)極，與活動性是密切相關(guān)的。為了進(jìn)一步比較金屬電極的活動性，筆者設(shè)計了一個銅鐵電極原電池的對比演示實驗，對比的是銅電極與鐵電極之間的活動性順序。在同一電解液中浸入銅電極與鐵電極，連接好電路。通過觀察實驗現(xiàn)象可知，電流在原電池外的流動方向是從銅電極流向鐵電極。根據(jù)物理學(xué)中的定義，電流從正極流向負(fù)極，我們可以得出結(jié)論：銅電極為正極，得到電子；鐵電極為負(fù)極，失去電子。在原電池中發(fā)生的得失電子反應(yīng)如下：

負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+（氧化反應(yīng)）

正極：Fe2++2e -= Fe（還原反應(yīng)）

通過兩個電極之間的對比，可以判斷出鐵比銅更容易失去電子，因此活動性更好。這是物理學(xué)結(jié)合化學(xué)的分析方法，為學(xué)生解決問題提供了一條新的思路。

學(xué)會分析問題是學(xué)生在學(xué)習(xí)中學(xué)到的真實能力，而其中的方法需要教師來引導(dǎo)。在原電池的正負(fù)電極對比實驗中，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)原電池中的細(xì)節(jié)知識，從實踐的角度認(rèn)識活動性的概念。

四、電子展示，規(guī)范操作技術(shù)

演示實驗本身就有一定的難度，或者說有一定的危險性，所以才選擇了演示的方式。但是有些實驗產(chǎn)物有毒有害，這時候就需要運用現(xiàn)代的多媒體技術(shù)，通過聲、光的效果，為學(xué)生展示逼真的實驗場景，從而避免危險，同時也掌握了實驗操作。

例如必修1第四章非金屬及其化合物中的第二節(jié)“富集在海水中的元素——氯”。在這一章節(jié)中，我們要學(xué)習(xí)一個制備氯氣的實驗。氯氣是一種有毒氣體，其制備過程有一定的難度，同時也存在安全風(fēng)險。氯氣制備有多種方法，因此制備中的操作技術(shù)也難以一時都演示出來。因此，對于氯氣制備實驗我們可以換一種思路——通過電子模擬的實驗，既讓學(xué)生直觀地觀察到實驗現(xiàn)象，熟悉了實驗操作技術(shù)，又能很好地避免與有毒氣體的接觸。選取“二氧化錳與濃鹽酸混合制氯氣”為例，筆者在課上選用了一個演示動畫，畫面中有控制實驗操作的按鈕，通過“模擬操作”可以完整地呈現(xiàn)實驗過程。實驗的化學(xué)方程式為：

4HCl（濃）+MnO2=MnCl2 +2H2O+Cl2↑

雖然沒有進(jìn)行“實戰(zhàn)”，但是實驗操作的方法、技術(shù)細(xì)節(jié)借助電子模擬實驗的便利都一目了然，同時還進(jìn)行了多種方法的氯氣制備，學(xué)生的規(guī)范操作技術(shù)也漸漸積累下來。

在教學(xué)的階段，由于實驗處在一個感性認(rèn)知的時期，因此可以采用模擬實驗的方式進(jìn)行教學(xué)。在實際實驗中實現(xiàn)不了的效果，在電子模擬實驗中可以很好地滿足要求。

綜合來說，演示實驗在教學(xué)中既可以看作一個實踐任務(wù)，又可以看作是一個生動講解。相對于其他實驗，演示實驗更適合教師在課堂上與學(xué)生共同探討，且起著不可替代的作用。做好課堂演示實驗，需要教師與學(xué)生共同動手動腦。

【參考文獻(xiàn)】

[1]晁 艷.加強化學(xué)演示實驗教學(xué)提高學(xué)生化學(xué)綜合素養(yǎng)[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)，2011（12）

[2]常宗艷.高中化學(xué)演示實驗的創(chuàng)新探索[J].科技資訊，2014（36）

（責(zé)編 羅汝君）