做好科學演示實驗，啟發學生思維

葉林岳（衢江區第一初級中學）

?

做好科學演示實驗，啟發學生思維

葉林岳
（衢江區第一初級中學）

摘要：演示實驗是科學課堂實驗教學中最主要的實驗形式之一。在日常演示實驗的教學過程中，有時會出現實驗現象直觀性不強、實驗操作難度大、難以出現預期的效果、實驗等待時間過長、學生對實驗的操作不理解等現象。通過增強實驗的直觀性、降低實驗操作難度、合理縮短實驗時間、改變實驗呈現方式等對策力求提高演示實驗教學中學生的有效參與程度。

關鍵詞：演示實驗；啟發思維；思考及對策

科學是一門以實驗為基礎的學科，實驗是學生獲得感性知識的重要源泉，也是科學教學中理論聯系實際的重要方面。演示實驗是科學課堂實驗教學中最主要的實驗形式之一，演示實驗是教師操作，學生觀察、思考的一種實驗形式。以下是筆者在教學體驗和課堂觀察中發現的一些有關演示實驗教學中存在的問題，對此做出的思考和自己的一些對策。

一、部分現有演示實驗中存在的問題及思考

1.實驗現象不直觀，學生難以通過現象得出結論

實驗現象是演示實驗中最重要的部分之一，是學生觀察的主體。在演示實驗中，如果實驗現象本身指向不明了，不利于學生的理解，對學生建立感性認識的效果將會大打折扣。同時針對實驗現象所進行的分析、思考的難度將大大提高，特別是對于基礎薄弱、知識儲備不足、分析能力較弱的學生更是如此。

2.實驗操作難度大，難以出現預想的現象

實驗過程是實現實驗目的的途徑。在實驗過程中，如果實驗操作的難度大，容易引起操作的偏差，達不到所預想的效果。此時，如果教師重做實驗依然難以保證實驗的成功，且不說重新實驗耗費時間，影響整個課堂教學計劃的實施，若是教師放棄實驗，改為由教師講述實驗現象，就失去了實驗本身的意義，也不利于學生培養通過實驗觀察來認識科學本質的科學素養。因此，在課堂的演示實驗中，這種現象應該是極力避免的。

3.實驗過程時間長，降低課堂學習效率

所謂學習效率，是指在單位時間內獲得的學習內容。實驗過程中，如果因為實驗過程太長而讓學生進行沒有觀察內容和思考內容的等待，這是低效、甚至無效的學習。比如在電解水實驗中，為了聚集足夠量的氫氣和氧氣，需要長達十幾分鐘的時間，而這十幾分鐘內除了氣體量的變化，再無新的現象，這樣的觀察顯然是低效的。

4.實驗呈現方式簡單，學生對實驗意圖不理解

在演示實驗的教學中經常出現這樣的情況，教師直接把實驗器材展現在學生面前，或者直接開始實驗的操作，學生缺少了對實驗過程的思考。結果導致學生對實驗的操作意圖不理解。這樣既不符合探究的程序也不符合人的認知規律，最終嚴重影響到學生對課堂參與的積極性。

筆者認為，以上這些演示實驗中出現的問題都將降低學生學習科學的興趣，降低學生在課堂上的專注度，同時對學生學習科學帶來了困難，這樣就把一部分有學習意愿的同學擋在了學習的大門之外。為此，我們有必要針對這些問題采取相應的對策，以期提高演示實驗的教學效果。

氣體對外做功實驗

二、對實驗中存在的問題采取相應的對策

1.增強實驗現象的直觀性，降低實驗現象的思考難度

案例1：物體對外做功實驗

實驗中，實驗者——教師不斷向瓶內充氣即對瓶內氣體做功，實驗觀察者——學生通過觀察產生的白霧認識到氣體內能的減少。這一實驗中，容易引起學生學習困難的地方：

（1）現象不容易觀察，觀察對象——水珠的量并不多，且本身不容易被觀察到，所以對大多數同學來說看不到有水珠出現，只是聽老師或個別同學說有水珠出現；

（2）本實驗的研究對象是瓶內的氣體，內能減少通過氣體發生液化來反映（轉換法），即使看見了有小水珠出現，但對展現的本質（溫度的降低）之間的關系不直觀。學生對于溫度降低這一實驗現象的感性認識不足，內心深處總有不真實的感受。且學生理解本實驗必須知道“降低溫度，氣體發生液化”這一知識。若將這點知識遺忘，或者分析能力不夠，學生就難以理解該實驗了。

對此，我們可以從增強實驗直觀性的角度對該實驗做相應改進。

器材：（如圖甲）啟普發生器、靈敏溫度計、橡膠塞三個、橡膠管、打氣筒、氣球。

組裝：如乙圖所示。

圖甲

圖乙

同時用攝像頭對準靈敏溫度計的讀數，并將顯示的圖像投影到多媒體展示屏幕上。

操作方法：

用打氣筒快速打氣5～10次。打開閥門，氣球脹大，同時觀察到靈敏溫度計讀數下降。得出：氣體對外界做功，溫度下降，內能減少。

氣體對外做功通過氣球的膨脹來展現，氣球的彈性勢能增加，勢必有物體對它做功，而做功的物體就是氣體。

實驗中內能的減少通過溫度的降低來體現，這一點學生比較清楚，而且不需要通過轉換思想、也不需要溫度降低使氣體發生液化這一知識儲備。這樣一來，實驗結論的得出就變得簡單了，即使是沒有“溫度降低使氣體發生液化”這一知識儲備的同學也能理解在這一過程中氣體內能減少。同時也讓學生建立良好的感性認識，并為進一步的實驗分析打下基礎。

2.降低實驗操作難度，提高實驗的成功率

有的演示實驗之所以看不到預想的實驗現象，是因為實驗的操作難度大，在實驗操作中，老師難以控制，最終導致實驗失敗。

案例3：“二氧化碳密度大于空氣密度”實驗

實驗中，我們通常會進行如右圖所示的實驗，在實驗中很容易出現兩支蠟燭同時熄滅，甚至下方的蠟燭先熄滅的現象。與所設想的現象截然不同，導致進一步的學習無法開展。

導致這些現象出現的原因有以下兩點：

（1）在實驗操作過程中，由于二氧化碳是看不見的，很難從預想的位置按預想的方式將二氧化碳倒入瓶中。

（2）實驗中由于蠟燭上方有熱氣流影響，導致二氧化碳氣體不能正常下降。

針對以上兩個原因，我們可以在實驗中如右圖所示增加一個漏斗，這樣二氧化碳可以通過漏斗均勻地落入我們所預想的位置。同時，漏斗有一定的隔熱效果和限制二氧化碳運動路徑的效果，這樣就避免了大面積的二氧化碳受熱空氣影響無法下落的現象。

實驗是否成功對實驗教學來說是最重要的環節，如果實驗不成功，那么圍繞實驗所展開的學習就無從談起。而降低操作難度可以有效提高實驗的成功率。

三、合理縮短反應時間，提高課堂學習效率

有些演示實驗必須經過比較長的時間才能得到一定量的產物，而沒有一定量的產物，實驗將無法繼續進行。這時，等待就變成必須的了。如果讓學生進行沒有觀察內容和思考內容的等待，是低效、甚至無效的學習。會大大降低學生學習的積極性和觀察的專注度。

案例2：“電解水”實驗

如果實驗中產生的氧氣和氫氣的量不夠，就無法進行帶火星木條復燃實驗和氫氣點燃實驗。而在實驗中，要想得到足夠量的氧氣來完成復燃實驗，大約需要15分鐘。

該實驗中的關鍵問題就是實驗需要等待的時間太長，為此，我們可以從縮短反應時間、加快反應速度的角度來解決問題。針對該實驗，可以從3個方面來加快反應速度：

（1）增加實驗中電源兩端的電壓

（2）選擇反應速度相對較快的電解質

由于純凈的水是不導電的，所以在該實驗中為了讓水帶電，需要在水中加入電解質。常用的電解質有三種：氯化鈉、稀硫酸、氫氧化鈉溶液。筆者的經驗是，相同濃度的以上三種溶液，氫氧化鈉的反應速度是最快的。

（3）增加實驗中電解質的濃度

該實驗中，當電壓為8伏時，在水中加入約3毫升質量分數為20%的氫氧化鈉溶液，3分鐘即可收集到氧氣約3.5毫升、氫氣約7毫升。如此劑量的氫氣和氧氣進行燃燒和氧氣復燃實驗效果非常明顯，而且對實驗的觀察及對實驗現象的思考來說，3分鐘的時間是必要的。這樣一來，就不會出現漫長的等待時間，大大提高了學習效率。

當然，需要在合理范圍內盡量有效地縮短實驗時間，不能以犧牲實驗觀察效果為代價。

合理縮短實驗時間可以很好地抓住學生觀察的興奮點，提高學生的學習興趣，同時也能很好地保持學生學習的專注度，更是提高課堂學習效率的有效途徑。

四、改變實驗呈現方式，讓學生參與到實驗過程的設計中來

科學中有一些實驗是通過科學家們不斷思考，不斷積累而設計出來的。僅僅由教師介紹實驗儀器和實驗步驟，學生的參與程度不高。以學生現有的認知水平和實驗經驗的積累，設計出或想到如此經典的實驗是不現實的。如測量空氣中氧氣含量的演示實驗就是如此。

案例3：“測量空氣中氧氣含量”實驗

圖一

圖二

圖三

實驗中，我們采用直接將圖一所示的裝置呈現在學生面前的操作存在的問題：

這時學生有一系列的疑惑：“我們為什么要點燃紅磷？為什么要在瓶子上劃5等份？右邊為什么要放水？”在這里學生并不理解我們為什么要這么做。這時學生的思維就跟不上我們的教學了。

解決措施：

改直接呈現為間接呈現，先進行如圖二所示的實驗。通過對實驗的分析、思考，最終引出預設的實驗步驟：

接下來引導學生分析實驗：紅磷現在這么快就熄滅了？這說明了什么？你能解釋為什么這個燃燒匙現在很難拔出來嗎？（同時出示如圖三所示的圖片）

進一步的師生思考、探討，最終呈現出如圖一所示的實驗方案。

在演示實驗中，學生對實驗的參與既有對現象的觀察，也有對教師實驗操作的理解、領會。而學生對教師實驗操作的領會往往需要一個思維過程，特別是一些離學生思維起點比較遠的實驗操作步驟（如以上3個實驗中教師給出的操作步驟），學生絕非通過告知就可以理解、領會。

演示實驗是一種教師操作，學生觀察、思考的實驗形式。教師的“做”是學生觀察的起點，沒有高效、成功的演示，學生的高效學習就無從談起。而實驗的實效、效率，既是教師自身素養的體現，更是關注學生學習過程的體現。以上就是筆者對課堂演示實驗中一些問題的思考以及一些粗淺的想法，望起到拋磚引玉的作用。

參考文獻：

［1］王洪偉.課堂“有效教學”的實施要點，上海教育科研［M］. 2007（02）.

［2］薛會娟.淺談在化學實驗中培養高中生的觀察能力［J］.中小學教育，2011（02）.

·編輯杜嫣然