初中化學演示實驗教學功能的運用

曹美玲

(江蘇省南京市江寧區湯山初級中學,江蘇 南京 211131)

化學是一門以實驗為基礎的科學.2022版新課標中提出,認識實驗是科學探究的重要形式和學習化學的主要途徑,在科學探究中增強學生的實踐能力.實驗教學一般分為演示實驗和學生實驗,演示實驗是指教師在課堂教學的過程中,配合所講授的知識,由教師或個別學生做演示而其他學生觀察的一種實驗形式,演示實驗在化學教學中作用很大,使用的頻率很高,運用演示實驗,可以將抽象的化學問題直觀顯現出來,使課堂錦上添花,教學效果良好,所以教師要注重演示實驗教學功能的設計.

1 創造性地進行教師演示實驗,提高學生的學習興趣

初中學生剛接觸化學,在課上創造性地增添一點演示實驗,就能增加課堂的趣味性,從而提高學生的學習興趣,最終達到提高課堂教學效率的目的.

例如,在學習第八單元《金屬和金屬材料》,引導學生認識金屬的物理性質,可以根據教學內容創造性地設計演示實驗:教師手拿一小塊銀白色的鋁箔,學生根據實物描述金屬鋁的顏色,然后迅速將其揉成一團,再慢慢地鋪展開來,在教師的演示實驗中,延展性、銀白色等物理性質不講自明.然后用坩堝鉗夾住一塊鋁箔紙在酒精燈上加熱至熔化,輕輕晃動,觀察現象.再用坩堝鉗夾住一塊用砂紙打磨過的鋁箔紙在酒精燈上加熱至熔化,輕輕晃動,又會有什么現象呢?根據兩組現象,學生自主探索、分析、討論、交流,大大激發學生興趣,培養學生的探究精神.又如,在《水的凈化》這節新授課上,教材上只用了一句話介紹明礬的作用,學生理解比較困難,因此在講解明礬凈水的實驗時,除了播放視頻,還可以增加課堂演示實驗,為了使明礬凈化效果更明顯,教師可以課前提前準備一份凈化后的水樣,上課時進行對比,有助于提高學生的學習積極性,也有助于學生在實驗中發現問題,加深對課堂上所學內容的印象[1].

由于演示實驗在課堂教學中具有點睛之筆的妙處,因此,創造性地演示實驗可以激發學生的求知欲望,從而提高學生有意義學習的趨向,教師如能將演示實驗的功能發揮到極致,恰當地運用演示實驗,就能使課堂效果顯著增強.

2 精心準備演示實驗,有效培養學生科學方法

教師應該認真地研究教材中的實驗,挖掘實驗的內涵,找準切入點,適時地引導學生進行創造性思維,培養學生的觀察能力、分析能力和邏輯推理能力的培養.

例如,教材探究鐵制品生銹的條件的活動中,教師精心準備了演示實驗, 這個實驗需要一周前做.實驗內容如圖1所示.

(1)試管①中加入稀硫酸或醋酸溶液,浸沒鐵釘后,倒去溶液;

(2)在試管②中加入少量氯化鈉溶液,使鐵釘的一半浸沒在溶液;

(3)在試管③中把鐵釘放在一團濕棉球上;

(4)在試管④中注滿經煮沸迅速冷卻的蒸餾水,塞緊橡皮塞;

(5)在試管中加入少量干燥劑(生石灰或無水氯化鈣),再將鐵釘放在干棉球上,塞緊橡皮塞.

圖1 探究鐵制品銹蝕的條件

分析導致鐵制品銹蝕的因素:水和氧氣同時存在,酸與鹽溶液能加快鐵制品的生銹.在學生討論完教師的演示探究后,心里肯定會想自己體驗探究一下.于是,可以激發學生設計實驗方案探究銅制品的生銹條件,當然,教師可以輔助給出一些相關資料幫助學生完成.這樣的演示實驗,需要教師提前精心準備,不僅拓展了教材的探究內容,還有效培養學生科學的探究方法,有助于學生思維能力的提升.

3 改進演示實驗,開發利用環保趣味實驗

教材上的演示實驗是課堂教學的保證,但是一味地嚴格按照教材的實驗內容,往往實驗效果一般.

比如學習《分子和原子》時,為了探究分子運動現象,教材上設計了如圖2所示的實驗.這個演示實驗,能達成教學要求,但是從環保和試劑的使用量方面看,有一定的局限性.基于此,為了增強演示實驗的功能,將此實驗進行改進,如圖3所示.教師選擇一個密閉容器,用滴管吸取少量的濃氨水,然后在容器底部的海綿上插1支用鐵絲做成的“樹枝”,“樹枝”上纏有事先沾有酚酞溶液的棉花,演示實驗開始,擠壓滴管,讓少量的濃氨水低落到海綿上,一會就能看到“鐵樹開花”的神奇美景,學生的視覺效果相比改進前,有了更好的體驗.

圖2 探究分子運動現象的實驗 圖3 趣味實驗“鐵樹開花”

再如,學習“氫氧化鈉溶液和CO2發生反應”這個重要的性質,二者發生反應時沒有明顯的實驗現象,學生不容易理解.因此,在教學中設計演示實驗,讓氫氧化鈉和二氧化碳之間來一場“顯行之旅”,設計了如圖4所示的實驗.實驗操作簡單,現象明顯,學生在感受氣球的變大過程中,學生求知欲和探究熱情得到激發,課堂氣氛高漲,教學效果良好,發揮了演示實驗的教學功能.同時,根據該實驗原理,教師可以讓學生設計原理相似的實驗,并對實驗方案進行簡單的分析和評價.課堂思維容量提升,學生的科學思維也隨之得到鍛煉.

圖4 氫氧化鈉與二氧化碳“顯行之旅”趣味實驗

4 利用多媒體輔助演示實驗,增強實驗效果.

演示實驗是最直觀的教學手段,教學中,學生通過觀察演示實驗,能獲得知識和能力的提升.因此,教師做演示實驗時,要盡可能地做到現象明顯,準確直觀,可見度大,以求最佳效果.但現實中,有些演示實驗,無法直接呈現給學生,如果結合現代先進的教學設備,采用多媒體電化教學手段進行演示實驗,可以增強實驗效果.

例如,在講解“CO還原氧化銅”實驗時,為何要強調先通CO氣體,再開始加熱,對于這個操作順序是個難點,教師可以采用視頻動畫加以突破.視頻中演示如果操作反了,即先加熱氧化銅,后通CO氣體,會出現試管爆炸的危險,這個爆炸效果從聽覺上給學生印象深刻.

再如,學習“分子、原子”的概念時,如何讓學生理解分子破裂、原子重組這一變化過程呢?也可以借助于多媒體視頻動畫,播放電解水的微觀視頻動畫,讓學生直觀感受到微觀世界的化學變化和物理變化的不同,同時也能將分子和原子的概念理解清楚.

當然,多媒體視頻只是充當輔助演示實驗的角色,不可能替代演示實驗,有些教師為了所謂的節約時間,將視頻實驗代替演示實驗,這種做法是不可取的.在實際教學中,教師要根據教學需要,進行合理安排,使演示實驗和多媒體視頻二者相得益彰,發揮最大的教學效果.

5 演示實驗時注意排除干擾因素

學生參與演示實驗教學時,如果實驗過程中出現與所學反應不相符合的實驗現象,就容易使學生感到困惑,不利于學生進行分析.譬如,實驗藥品不純,或者儀器本身存在問題,干擾現象時常會出現.這就要求教師要廣泛閱讀有關資料,積極鉆研探索,努力排除實驗中的干擾因素.

例如,演示點燃純凈的氫氣,在玻璃導管口點燃氫氣,發現火焰顏色不是淡藍色,而是發出黃色火焰,這是為什么呢?這就需要教師在準備演示實驗時,做好充分的預設,查閱相關資料,結合真實的實驗結果進行合理地解釋很有必要.玻璃里含有鈉離子,鈉離子被灼燒時會顯示出黃色,這是高中將學到的焰色反應,教師在此可以做一個資料補充,給學生釋疑,既能很好地處理意外的實驗現象,又能激發學生探究化學奧秘的興趣.

再如,“探究金屬活動性順序”實驗中,把一根用砂紙打磨過的鋁絲浸入硫酸銅溶液中,過一會,觀察現象,有什么現象發生?學生觀察到鋁絲表面有氣泡產生,這是什么緣故呢?學生對這個意外現象感到很吃驚.教師此時適當介入,做一些補充和解釋非常有必要,不可以視而不見或者搪塞一帶而過.資料顯示,硫酸銅溶液會水解,呈酸性,溶液中存在H+,H+會與鋁發生反應,所以會有少量氣泡.同時,這個實驗在課堂上演示,短時間內沒有出現明顯的紅色物質生成,可能需要提前一天準備,提前做好樣品.演示實驗遇到這樣“遲到”的紅色物質出現,教師可以排除干擾,提前做好文獻查閱工作,查找到排除干擾的方法后再進行實驗.排除實驗的意外和干擾只是為了獲得明晰的實驗現象,以滿足實驗需求[2].

6 觀察與指導有機結合

教師在做演示實驗時,要達到的預期效果,演示時必須把實驗觀察與實驗講解相結合起來,用講解來指導觀察,以觀察來推動思維的發展.因此,開展演示實驗,必須設計問題,讓學生帶著問題觀察實驗現象,切不可盲目地把演示實驗變成學生看熱鬧的時機,應及時引導定向思維,圍繞教學目標,建立一個向未知境界不斷探索的學習環境.

如利用紅磷燃燒測定空氣中的氧氣含量,整個實驗中需要關注幾個方面,如實驗現象、實驗誤差、藥品的選擇、實驗原理等,教師在演示過程中,可以將關鍵點設計成問題,在演示的每一個節點進行提問,引導學生思考并觀察,做出合理的解釋,如果演示實驗進行完了再提問,可能就錯過了觀察的最佳時機,也沒有發揮出該演示實驗的最大作用.

同時,演示實驗要有一定的針對性、有序性和靈活性,要把握好實驗的層次和時機,講解應詳略得當,總結要簡明扼要,充分發揮教師的主導作用、引導學生認識化學現象的發生和變化過程,做到演示實驗的觀察與分析緊密結合.對于一些復雜的實驗原理,教師還可以根據需要設計小組討論環節,利用組內集體的智慧解決問題,往往會收到意想不到的效果.