做學生看得見的化學實驗

潘寧

摘要：實驗是化學教學的靈魂，精彩而有效的實驗是提高課堂效率，激發學習興趣，減輕學業負擔的關鍵因素和有效途徑，教師可以通過大燒杯實驗、分組實驗、學生整班實驗，借助手機、電腦、投影、攝像頭的幫助，提高課堂實驗的可視性，增強課堂實驗的有效性。

關鍵詞：演示實驗；可視性；有效性；提高效率；激發興趣

文章編號：1008-0546（2014）07-0087-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.033

化學實驗無疑是化學教學中最吸引眼球，最能激發學生學習興趣的部分。從多元智能的角度來看，書本上的二維平面裝置圖和文字解說并不適合所有學生的認知模式，一個設計精良可視性強的實驗能幫助學生提升對理論知識的感性認識，從二維的平面升華到四維空間。

但是，我們在實驗演示過程中常常遇到這樣的尷尬，如：教者提著試管，對下面一排排的學生說：“看，石灰石表面產生了好多氣泡。”“大家看到鐵釘表面出現了紅色物質！”“我們看到左邊試管中的食鹽全溶解了，而右邊試管里的消石灰卻幾乎沒有溶解。”而下面的同學們挺起了身子，帶著索求的目光，睜圓了雙眼，希望能觀察到你說描述的現象。而事實是大部分中后排同學除了試管壁的反光，一無所獲，不得不泄氣地坐下了身子，改觀察為聆聽。一個課前花十幾分鐘甚至幾十分鐘準備，課上花費5-8分鐘的實驗，往往因為試管太小，距離過遠的原因而效果大打折扣。

這種尷尬和困惑出現的原因，是教師在設計實驗的時候只考慮到實驗現象對近距離觀察者有效性，而忽略了中后排的學生。在這種情況下，有的教師選擇了放棄實驗，改為黑板畫圖演示并配以文字，這樣的做法貌似省去了課前的準備，課堂也顯得更緊湊更易操控，但事實上他們卻把化學學習最精彩最重要最具魅力的部分給砍去了。由于現在的初中生缺乏生活經歷和動手體驗，如果再缺乏課堂上的觀察和感悟，他們所學到的，所記住的只是實驗現象的文字表述，根本無法形成感性的、三維的甚至四維的認識，從而讓學習的效果大打折扣。這樣訓練出來的學生，只能應付機械的、重復的習題，一旦試題發生靈活的變化，馬上就無從下手，更不用談將來工作時解決實際問題的能力了。而更多的深愛著化學課堂教學并著眼于學生未來發展的老師選擇了在實踐中探索和嘗試，痛并快樂著。本人從教十一年，深愛教學，并一直致力于提高課堂效率，減輕學生課業負擔，希望學生能在輕松和愉快中學好化學，在提高課堂實驗可視性和有效性方面也做了很多的嘗試。

嘗試一：新授課帶學生進實驗室。

以講授金屬和酸反應的第一課時為例，本人曾嘗試將全體學生帶進了實驗室授課。本課時涉及到大量試管實驗現象的比較，能夠親自動手，親眼觀察，對學生掌握基本操作，牢記實驗現象的差異有很大的好處。但是，本人很快也發現了這種模式的一些缺點。首先，課前的準備工作量大；第二，學生每次進實驗室都情緒激昂，不易把控，容易受到臺上五顏六色的藥品和各色瓶瓶罐罐的影響而失去專注度，這種情況下上新授課，特別是人數較多的班級，把控全局貫徹教學目標難度較大，對教師的要求很高；第三，新授課有大量的板書，而化學實驗室一般空間較大，主要用于學生實驗，后排和邊排的學生觀察黑板有一定的困難，也間接降低了課堂效果。綜上所述，本人的體會是新授課最好還是以演示實驗或分組實驗為主，教學地點以原班級為宜，等學生通過觀察掌握了實驗的要領再以班級為單位進入到實驗室里進行學生實驗，這樣既增強了感性認識，又運用并復習了所學知識，也不至于新手上路，手忙腳亂，降低了實驗課的效果。當然，不同的教師，對課堂的把控能力也有所不同，新授課是否能在實驗室里上得更好，值得修煉和深究。

嘗試二：課堂分組實驗。

分組實驗有三大好處， （1）增強試管實驗的有效性；（2）相對全體學生實驗，課前準備的工作量大大減少；（3）相比較實驗室授課，課堂分組實驗的可控性更強。為避免實驗開始時學生來回奔走課堂混亂，本人將各組實驗儀器按組蛇形排列，即第一排放排頭，第二排放排尾，以此類推，充分保證每組學生充裕而有效的動手空間和觀察空間。而透明塑料點滴板在分組實驗中的使用進一步簡化了試管實驗，可視性強，藥品需用量少，極大的提高了實驗效果。當然點滴板在觀察生成物的空間形狀上有一定的困難，但進行對比實驗效果非常好。

嘗試三：演示實驗變試管為大燒杯。

試管實驗不利于遠距離的觀察，而將小試管變成大燒杯之后效果就增強了好多，一些產生氣泡，沉淀和溶液顏色發生改變的實驗即使是最后排也能觀察的很清楚。蘇州市教研員毛明老師的演示課上，碳酸鈣懸濁液在大燒杯中與酚酞作用后的顏色變化、碳酸氫銨在燒杯中澆熱水分解的現象都非常明顯，讓人印象深刻。為使反應現象明顯，反應物的量往往要求較多，本人認為這是大燒杯實驗的缺點，但如果能讓學生更輕易的掌握好知識，這點缺點基本就忽略不計了。要增強實驗可視性，又不消耗大量的試劑，還可以利用實驗室里其他儀器，甚至是生活中的一些廢棄物品，如：為比較濃氫氧化鈉溶液和飽和石灰水的對二氧化碳氣體的吸收效果，本人利用了兩個廢棄的塑料瓶，集滿二氧化碳后分別注入等體積的濃氫氧化鈉溶液和石灰水，旋緊瓶塞，同時振蕩，會看到濃氫氧化鈉溶液的塑料瓶形變遠遠操作飽和石灰水的塑料品，以此證明氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的效果更好，而學生從透明的塑料瓶中還可以看到氫氧化鈉溶液吸收了二氧化碳無明顯現象，而石灰水則先變渾濁，后變澄清，以此也可以說明檢驗二氧化碳適宜用石灰水而不宜用氫氧化鈉溶液。

嘗試四：演示實驗使用投影儀放大反應圖像，增強可視性效果。

本人在做點滴板實驗時曾觀察到很多精彩的實驗現象，如銅絲和硝酸銀溶液反應時，并非像我們平時所想的銅絲表面出現一層銀白色的物質，首先它的表面由于少量銀原子的吸附會產生黑色的斑點，黑斑越來越多，漸漸變白，隨著銀原子量的增加，最后銅絲表面產生了大量絮狀的白色物質，看上去就好像是一把毛刷。如何能將這樣精彩的實驗現象清晰地展示給每一位同學看呢？投影儀解決了這一難題，這里舉兩例：endprint

（1）在講授金屬活動性順序時，本人在點滴板的六個空穴中分別放入鎂條、鋅粒、鋁片，用氫氧化鈉洗去氧化膜的鋁片、鐵片、鐵粉，置于投影儀下，同時加入鹽酸，觀察到的實驗現象是：鎂條表面不停冒泡，同時浮在液面上不停打轉，越來越少，直至消失；鋅粒沉于水底，表面也產生了很多的氣泡；鋁片表面幾乎沒有氣泡，而用氫氧化鈉處理后的鋁片反應非常劇烈，速度明顯超過了鋅粒；鐵片表面只吸附幾個氣泡，這些氣泡在肉眼觀察都是很難看到的，而通過投影儀的放大，學生卻觀察得很清晰，另外一孔鐵粉卻反應劇烈，翻江倒海。這組實驗有效地解決了鎂鋁鋅鐵活動性強弱的教學難點，而鋁氧化膜的致密性，反應物聚集形態對反應速度的影響也讓學生印象深刻。

（2）教師在講授濃硫酸濃鹽酸的形態時，常常講濃硫酸是粘稠的油狀，而濃鹽酸流動性較好，但在具體課堂演示時濃硫酸又不便讓學生動手倒出觀察，缺乏有效的實驗論證。在投影儀的幫助下，本人解決了這個難題：取兩條濾紙置于表面皿上，用滴管分別滴一滴濃硫酸和一滴濃鹽酸于紙上，通過投影儀的放大，同學們可以很清晰的看到濃硫酸是以一個液滴的形式停留在濾紙上，基本不流動，而濃鹽酸一碰濾紙馬上開始擴散，兩者流動性的差異一覽無遺。投影儀極大地增強了可視性效果，即使是很細微的反應現象也能表現得一清二楚。但一個無法解決的問題是投影儀只能從頂上觀察實驗過程，對氣泡、顏色變化觀察效果明顯，但如產生沉淀卻無法觀察其三維結構，而隨著電腦多媒體科技的廣泛應用，這個問題很快得到了解決。

嘗試五：電腦外接攝像頭的使用。

攝像頭不單能進行視頻聊天，對擴大試管反應的三維圖像，也有非常好的效果。在做課堂演示實驗時，教師可以一手持試管或燒杯，一手持攝像頭，在投影儀屏幕上放大反應現象，大大提高了演示實驗的效果和授課的效率。如果另一只手也要操作儀器，可以將攝像頭夾在鐵架臺上，然后將反應儀器接近鏡頭即可。攝像頭即插即用，無需裝載驅動程序， 操作十分簡便。金屬鋅或碳酸鈣與酸的反應，教者常常很難解釋金屬元素最后的去向，學生容易形成錯誤的認識是鋅和碳酸鈣變成氣體離開了溶液，為了扭轉這一錯誤認識，我們需要將反應后的溶液過濾蒸發，得到固體給學生看，但是這樣課堂實驗耗時較長，效率低下。而用攝像頭可以很好地解決這個問題：取幾滴石灰石和稀鹽酸反應后的溶液置于燃燒匙中，學生在攝像頭中看到是澄清透明的液體，而后在酒精燈下加熱蒸發，很快白色固體就出現在燃燒匙中，這樣就很好地解釋了氯化鈣并非“上天”而是“入水”了。

嘗試六：使用高精度的電子探頭。

對于配置較高的實驗室，像酸堿中和滴定過程中溶液pH值的變化，溫度的變化都可以通過電子探頭在電腦中描繪出精確的曲線。再如物質在密閉容器中燃燒時氧濃度和二氧化碳濃度的變化也可清晰的描繪出曲線。高科技的教學設備確實讓我們的中學生享受到了大學實驗室的待遇，對反應過程中各種量的變化有了及時、直觀的認識。

嘗試七：手機微視頻的利用。

聽取了電教館金陵館長關于翻轉課堂和微視頻的講座后，本人對提高實驗的可視效果又有了新的想法。教師們在課上常常會用到教學光盤中提供的實驗視頻，為什么不利用智能手機拍攝自己的一套實驗教學視頻資料呢？用手機自己拍攝實驗過程有諸多好處：

（1）焦距可變，即可縱觀全局，也可拉近仔細觀察細微處。

（2）角度可變，可以從各個方向表現整個反應，完全由教者根據自己的教學要求而變。

（3）時間可調。有的實驗耗時較長，而實驗過程現象單一，如蒸發、過濾、溶解等，這些實驗在演示時會出現大量空白時間，如果拍下視頻，截去其中的單調重復的片段，乃是提高課堂有效性的一大妙招。

（4）演示成功率100%。教師在做演示實驗時并不能保證每次都能成功，如果失敗重做，固然可以加深學生的印象，但也打亂了教學計劃。拍下成功的實驗演示給學生看，可以大大提高課堂的效率。

（5）可以保留一些珍貴的視頻資料。有些試劑，實驗室因為條件有限而不能長期保存，如果每次實驗都外出訂購的話成本過高。如在做干冰性質探究的時候，我校會提前從工廠預定一些干冰，每次實驗只消耗少許，剩余大量的干冰由于無法保存而白白升華浪費。如果將干冰制造舞臺云霧，干冰與石灰水、石蕊的性質實驗拍成精彩的視頻，每學期授課時播放，不是大大節約了實驗的成本？至于實驗進行時手機拍攝的可行性本人也進行了一些探索：如果沒有另一位教師協助拍攝，可以將手機用鐵夾墊紙輕輕固定在鐵架臺上，實驗者可以通過觀察手機屏幕隨時調整儀器的遠近和角度，實驗結束后用視頻軟件截去不需要的部分即可，可操作性還是非常強的。

綜上所述，實驗是化學教學的靈魂，精彩而有效的實驗是提高課堂效率，激發學習興趣，減輕學業負擔的關鍵因素和有效途徑，值得教師深究。如果學校有較好的多媒體條件，教師可以借助手機、電腦、投影、攝像頭的幫助，提高課堂實驗的可視性，增強課堂實驗的有效性。如果沒有很好的多媒體條件，教師也可以憑著自己的滿腔熱忱，利用大燒杯實驗，分組實驗，學生整班實驗等手段達到增強實驗可視性和有效性的目的。化學實驗的世界，無比精彩，而我們化學教師，則肩負著重任：那就是將學生帶入這五彩斑斕的世界，讓他們享受科學，喜愛科學，最終受益于科學。endprint