改進化學演示實驗可視性的有效策略

摘要：化學課堂由于受條件所限，學生往往難以清晰觀察到化學演示實驗現象，為了改善和提高教學演示實驗的效果，從實驗裝置、實驗儀器、實驗方案、實驗形式等7個方面作了探索和改進，闡述了增強演示實驗可視性的有效策略。

關鍵詞：演示實驗；可視性；趣味性；有效策略；實驗改進

文章編號：1005–6629（2016）5–0075–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

化學是一門以實驗為基礎的學科。化學實驗對于幫助學生理解、鞏固化學知識，形成化學概念，獲得實驗技能，培養實事求是、科學嚴謹的態度和科學方法具有不可替代的作用。平時的教學由于受實驗儀器、藥品、裝置、設計思路等因素的影響，教師做的演示實驗，學生有時因觀察不到實驗現象，而對實驗結論產生懷疑，使實驗失去應有魅力，影響了學習效果。為此，我們創新實驗思路、優化實驗方案，增強實驗可視化，提升實驗效果，積極嘗試做讓學生看得見的實驗。

1 優化實驗裝置，增強實驗的可視性

在實驗藥品不可更換的條件下，我們可以重新設計實驗裝置，增大可觀察范圍，讓學生看得到、看得清。

學習分子的知識時，為探究分子具有不斷運動的特性，教師按照圖1所示裝置進行演示實驗。由于裝置氣密性太差，氨氣散逸到空氣中，學生聞到了刺激性氣味，影響了學習情緒。加上受實驗儀器局限性的影響，小燒杯“個頭”較小，即便滴有酚酞的小燒杯內所盛液體由無色變為了紅色，也影響了學生的觀察，大班額教學班后幾排的學生幾乎無法看到。且該實驗使用濃氨水的量相對較多，實驗完畢后造成較大浪費，裝置密封性差，氨氣進入室內，造成了對環境的污染。為此，我們本著“減少藥品用量，改變實驗裝置”的思路，對教材實驗裝置進行了重新設計：取四條長15厘米的細鐵絲，下端擰在一起，插在一個7號膠塞上，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。過一會兒，棉花團由白色變成了紅色，猶如一株盛開的鮮花，鮮艷奪目。改進后的實驗，現象明顯，視野增大，氨水用量減少，體現了“節約、綠色、環保”的理念[1]。

2 替代實驗儀器，增強實驗的可視性

尋找化學儀器的替代品，可以使我們進行的實驗探究更加方便，增強實驗的可視性、趣味性。

在學習“酸堿中和反應”時，通常教師向試管里加入氫氧化鈉溶液，再滴入幾滴酚酞，試管里呈現紅色，此時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，以此驗證酸堿之間發生了中和反應。試管實驗總有它的局限性：容積小、可觀察范圍小，部分學生看不到。此時，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，繼續加入混合液，杯底的紅色逐漸消失又變為無色，如圖3所示。

通過顏色的變化，證明酸堿之間中和反應的發生，用水杯替代試管進行實驗，拉近了化學實驗與學生的距離，增大了觀察視野，提高了實驗效果。

3 優化實驗方案，增強實驗的可視性

對于原來不太完善的實驗方案，我們可以通過再補充的方法使之趨于完善，實現實驗效益的最大化。

物質溶于水時通常伴隨有能量的變化。課堂上學習物質溶解時，教師分別取了兩個100mL燒杯，向燒杯中分別加入50mL水，用溫度計分別測量兩個燒杯中水的溫度。然后再向兩個燒杯中分別放入一定質量的固體氫氧化鈉和硝酸銨固體，待固體完全溶解后，再次分別測量燒杯中液體的溫度，通過比較溫度變化來證實物質溶于水時有熱量的吸收或放出。眾所周知，溫度計的示數很不利于學生觀察，同時，該實驗設計過于平淡，缺乏趣味性。為此我們利用學生司空見慣的蠟燭融化、水結冰等生活現象來設計實驗，以增加趣味性和可視化[2]。

如圖4所示，用石蠟將內裝適量水的燒杯與小木塊粘在一起，測出水的溫度，然后向燒杯中加入固體NaOH使之完全溶解，再次測出水的溫度，比較溫度計兩次示數的變化。提起燒杯，這時會發現小木塊掉下來，這是因為NaOH固體溶于水時放出熱量，導致石蠟融化，木塊和燒杯分離。該實驗有力證明了氫氧化鈉溶于水會放出熱量。

如圖5所示，把內裝適量水的燒杯放在濕木塊上，測出水的溫度。然后往燒杯里加入硝酸銨使之溶解，再次測出水的溫度，比較溫度計兩次示數的變化。此時，拿起燒杯，發現木塊粘在燒杯的底部，說明硝酸銨溶解時要吸收熱量，使溫度降低，因而使木塊上的水結冰。該實驗有力證明了硝酸銨溶于水會吸收熱量。

上述實驗，打破了原來單一的設計思路，利用石蠟融化、水結冰等宏觀現象，既有通過溫度計示數變化得出的定論，又有通過實驗現象得出的結論，視角雖不同，結論卻一致，定性分析和定量測量融合滲透、相得益彰。既加深了學生對所學知識的理解，又增強了實驗的可視化效果，實現了實驗方案的優化設計。

4 改變實驗教學形式，增強實驗的可視性

學生實驗能讓學生切身體驗實驗探究的過程，經歷知識的獲取過程，學生看得清、看得真、看得全，更有利于學生觀察能力和思維能力的培養。學習酸、堿、鹽的性質時，教師往往用試管進行演示實驗，由于受實驗儀器、試劑用量等因素的影響，很多實驗現象學生往往觀察不到或觀察不清，因此我們便改教師演示實驗為學生隨堂實驗。

如圖6所示，在講授酸的化學性質時，按照同桌兩人一組進行分組實驗，在點滴板的六個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。通過小組實驗理解知識、得出結論。

點滴板的使用，既解決了學生看不清、看不見的問題，又節約了藥品、減少了污染，提供給學生動手操作、動腦思考的機會。

5 增補演示實驗，增強實驗的可視性

氫氧化鈉與二氧化碳的反應，是初中化學學習堿的重要性質之一。對該知識的學習教材中沒有安排實驗探究活動，只是進行了簡單的陳述。學生理解起來十分困難。為此我們補充了演示實驗，讓學生通過觀察實驗現象，增強對知識的理解。在體積相同均盛滿CO2的兩個集氣瓶中，分別加入等體積的水和濃氫氧化鈉溶液，如圖7所示。實驗時，把注射器內的水和NaOH溶液分別壓入廣口瓶，對比甲、乙兩組實驗中氣球大小變化的程度，可以有力地說明CO2與NaOH之間確實發生了化學反應。該探究實驗化抽象為具體、化無形為有形，利用氣球體積的變化巧妙證實氫氧化鈉與二氧化碳之間發生了化學反應。用實驗事實說話，化感知為可視，避免了教師單純的說教，真實性強。

6 改變實驗思路，增強實驗的可視性

比較二氧化碳與空氣密度的大小，過去教師常利用“稱量法”進行演示實驗。即：在托盤天平的兩個稱盤上分別放兩個等大的燒杯，調節天平至平衡。向其中一個燒杯中傾倒二氧化碳氣體，觀察天平的平衡情況。由于托盤天平只能進行粗略的稱量，再加上實驗過程中二氧化碳易散失等因素，導致實驗現象不是很明顯，學生幾乎看不到天平指針的偏轉。為此，我們改變實驗思路，采用如圖8所示的方法進行實驗[3]：

透明塑料管內裝有一根細銅絲，銅絲上等距離系有11個棉球，兩端與干燥管相連。透明塑料管上段和下段的各5個棉球用紫色石蕊試液潤濕，干燥管內塞入用稀NaOH潤濕的棉球。0號棉球內預先包有少量K2CO3粉末，用注射器通過管壁向0號棉球緩慢注入稀H2SO4。可觀察到0號棉球下面的5個球全部由紫色變為紅色，0號棉球上方的1號棉球也由紫色變為紅色，但顏色相對下部的棉球較淺。根據塑料管內下部的棉球顏色變紅且較深，上部的棉球顏色多數不變色，有力地證明了二氧化碳的密度比空氣密度大。

該實驗現象明顯，可視性與趣味性強，給學生強烈的視覺沖擊，收到了較好的實驗效果。

7 借助媒體設備，增強實驗的可視性

影響化學反應現象的因素較多。有的化學反應現象明顯，有的化學反應現象不明顯，對于化學反應現象不很明顯的實驗，我們可以借助投影儀、多媒體等設備，通過放大實驗現象，讓學生看得見。

學習金屬與酸的反應時，教師選取了鐵絲、銅片、鋁條三種金屬和稀硫酸，以試管作為反應容器進行演示實驗，探究金屬與酸是否發生反應。當向盛有三種金屬的試管中分別滴加稀硫酸時，盛銅片的試管內沒有明顯現象；鐵片與稀硫酸反應也很緩慢，表面只吸附了幾個氣泡，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行打磨，剛上來時，沒有明顯現象，一段時間后才有氣泡產生，這些現象也只有實驗教師和坐在前排的極少數學生能夠觀察到，坐在教室后排的學生根本無法看到，實驗效果很不理想。如果將實驗置于投影儀下，通過投影儀放大的實驗現象，學生觀察得很清晰，這就有效地解決了后排學生看不到實驗現象的問題。通過觀察，學生自然會得知哪些金屬能夠與酸反應，哪些金屬不能與酸反應，并得知做金屬鋁與酸反應的實驗時，要提前將其表面的氧化膜除去這一注意事項。

化學是一門以實驗為基礎的學科，化學實驗是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動。只有設計可視化實驗，做讓學生看得見的實驗，才有利于激發學生興趣，啟迪學生心智，開拓學生思維。

參考文獻：

[1]王榮橋.微型實驗在初中化學實驗教學中的應用[J].教學與管理，2014，（6）：51.

[2]譚強.魯教版化學教科書部分實驗的改進和補充[J].中學化學教與學，2015，（11）：50.

[3]王媛.比較二氧化碳密度大小的趣味實驗[J].中學化學教學參考，2014，（9）：52.

[4]潘寧.做學生看得見的化學實驗[J].化學教與學，2014，（7）：88.