關于中學化學演示實驗的思考

【摘 要】化學是以實驗為基礎的學科，化學的理論都建立在大量的實驗和實踐活動之上。演示實驗是中學化學課堂教學的重要手段。化學的宏觀現象后隱藏著微觀的現象，現象是它的特點，微觀和抽象性是它的難點。隨著時代的發展、新課程改革的不斷深入，中學化學實驗對化學宏觀現象的教學起到了根本性的作用。但是，對于微觀抽象性這一難點，還只依靠一些靜態的模型展示出來的強化效果。由于有些演示實驗的能見度很低，而學生也無法觀察到實驗現象，進而理解掌握受到限制。還有由于受條件限制有些內容根本無法演示給學生觀察。如何處理這些問題是化學教師探索的新課題。本文就這些問題進行了探討。

【關鍵詞】化學演示實驗 動態化 明顯化 真實化 規范化

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2011）14－0143－02

化學是一門以實驗為基礎的自然學科，化學科學實驗的奠基人波義耳認為：“只有運用嚴密和科學的實驗方法才能把化學確立為科學。”因此在化學教學中實驗，特別是演示實驗是教師傳授知識的重要手段，是學生獲得感性知識的必由之路。布魯納認為：“認識是一種過程，而不是一種產品。”從這一角度看，演示實驗又是培養學生探索能力的一塊基地。演示實驗的過程中，教師應當將學生推到一個積極主動的探索者的位置上去，使演示實驗在發揮驗證性的同時，進一步發揮其探索性的效應。

一 靜態模型的動態化

化學的宏觀現象后隱藏著微觀現象，現象是它的特點，微觀和抽象是化學學科的學習難點。我們處理化學這一難點時，采取的常規方法是“模型法”。由于我們用的模型都是靜態的，無法將化學現象生動地顯示在學生面前。

我們可以研制并在教學中使用化學多媒體技術，配套使用幻燈、錄像片、投影、直觀模型、網絡等科技手段。多媒體化學演示實驗主要對微觀化學反應過程進行宏觀、動態模擬，使反應機理特別是反應的立體化學一目了然，動態模擬形象、直觀，更有利于有機化學知識的學習。將化學中的理論難點、反應過程、立體化學以及分子結構的三維形狀形象正確地進行制作，使靜態模型變為動態模型，有助于教師進行課堂教學，也有利于學生對知識的理解和掌握。多媒體化學演示實驗具有新意和特色，內容豐富，實用性強。靜態圖片和動畫演示能增加對微觀結構和化學反應的理解掌握。如我們可使用計算機輔助教學對化學反應速率與平衡、電子云、電子得失、化學反應的實質等大量微觀現象進行動態模擬演示。

二 真實實驗的明顯化

受視線角度、班額、教室的大小、光線等諸多因素的影響，我們課堂上的很多實驗能見度往往都很低，這也是我們化學教師應研究探索的重要問題。我們可以用多媒體手段解決這一難點。

1．投影實驗

投影實驗是在投影儀（或幻燈機）上進行化學實驗。化學實驗經過投影可以得到形象上的放大、清晰、真實的實驗現象，因此可以大大增強化學實驗的演示效果。投影實驗作為現代化電教設備在化學教學中的一個重要應用，有其傳統實驗不可比擬的特點：

第一，放大實驗現象。實驗現象經過投影可以放大數倍，使教室中遠離演示臺的學生也能清楚地看到。有些實驗只有細微的變化或變化現象可見度不高，如果通過投影放大，則可以清晰地反映在銀幕上。

第二，觀察實驗現象可以從側視到俯視。教師一般進行演示實驗，學生都是從儀器的側面觀察實驗現象，而有些實驗，則需從上往下俯視儀器內部，才能較全面地看到化學變化中的各種現象。豎直投影時，銀幕上的影像是側視儀器所觀察到的現象；而水平投影，則是俯視儀器時所觀察到的現象。

第三，可縮短實驗時間。有些實驗變化速度很慢，但由于投影可放大實驗中的細微變化，因此可以使普通實驗方法需幾十分鐘才能看清的現象縮短到幾分鐘就可在銀幕上明顯地看出。

第四，節省藥品。由于投影能將實物和現象放大，因此，可以在較小容器中用少量藥品來進行演示實驗。例如：鈉與水的反應：

投影方式：水平方向

裝置：10cm的培養皿

操作：培育皿中注入1/2容積的水，2滴酚酞試液。取一小塊金屬鈉，濾紙擦去表面上的煤油，立即投入水中。

現象：鈉熔成小球，在水面上做不規則運動，鈉球表面不斷有氣泡放出，鈉球所到之處溶液立即變紅。

膠體電泳的實驗：

投影方式：豎直方向

裝置：U形管浸入方形槽中

操作：往U形管中加10ml左右Fe（OH）3溶膠，在兩臂插入鐵電極（可用拉直的回形針），電極的下端距膠體溶液約1cm。然后往U形管內滴加0.01mol/L溶液。為了使溶膠與KNO3之間有清晰的界面，應往U形管兩臂輪流小量滴加KNO3 溶液，加入的量以電極浸入1～1.5cm為宜。

實驗用電壓為30V以上。

現象：通電5分鐘左右，可在銀幕上看出陰極紅色液面上升，陽極紅色液面下降，兩臂出現明顯的液面差。證明Fe（OH）3膠體帶正電。

2．攝錄像實驗

利用像有以下好處：（1）運用攝錄像教學培養了學生化學實驗的基本操作技能；（2）可運用暫停鏡頭引導學生觀察不易觀察到的實驗現象；（3）可利用錄像演示不易做成功的實驗；（4）可利用錄像指導學生做有危險性的實驗；（5）可利用錄像將同類型實驗進行對比；（6）可利用聯播錄像片段全面完整地再現實驗過程。

觀察實驗時，一定要觀察實驗的主要現象。但限于中學生的觀察能力，他們往往易疏忽而放過那些不易發現或容易消失的實驗現象。如觀察Fe（OH）3沉淀的顏色，由于Fe（OH）3白色沉淀很容易被空氣中的氧氣氧化為Fe（OH）3，學生難以觀察到稍縱即逝的Fe（OH）3白色沉淀現象。教學時，如用錄像機的暫停鏡頭，把一瞬即逝的生成Fe（OH）3白色沉淀的現象定格在屏幕上，學生就能清晰地觀察到白色的Fe（OH）3。如用慢鏡頭放映，學生還能觀察到Fe（OH）3被氧化的白色、灰綠色、紅褐色的顏色變化過程，且記憶牢固。再如，銅和稀硝酸反應生成的無色NO氣體；白色AgOH2常溫下迅速分解生成暗棕色AgO的沉淀等，也可用錄像機的暫停鏡頭進行教學，以突出這類實驗的主要現象。

3.“下放”演示實驗，“放大”實驗現象

美國教育學家蘇娜丹戴克說：“說給我聽，我會忘記，做給我看，我會記得，讓我親自做，我才懂得。”這充分說明親自體驗在學習中的重要性。“下放”演示實驗就是在演示實驗中改變原來的教師做，學生看的模式，讓學生配合演示、直接由學生演示或改為學生分組實驗，同時提出有關問題讓學生真正參與到探索知識的過程中來。從演示實驗觀察效果的角度看，“下放”教師演示實驗有助于提高實驗觀察的效果。如在演示高錳酸鉀、食鹽、蔗糖、泥土、食用油這幾種物質在水中分散的實驗時，學生很難清楚地觀察到這些物質開始時、振蕩后、靜置后三個階段的現象，即使使用實物投影儀也很難觀察到，如果將上述實驗改為學生分組實驗，那么，學生對實驗現象的觀察就會由“模模糊糊”轉變為“真真切切”。

因此，對于那些實驗安全系數較高、操作難度較小、觀察能見度較差的演示實驗而言，很有必要將其“下放”給學生，通過他們自主地完成探索任務，使他們在掌握知識的同時增強探索體驗。

三 模擬實驗的真實化

模擬實驗在實驗設備和實驗環境受限的情況下可以代替真實實驗完成教學任務。但模擬還是歸模擬，很多方面它無法發揮其真實實驗的作用。所以，我們在教學中探究使模擬實驗真實化的方法是很有必要的。

我認為虛擬實驗的利用可以在一定程度上解決目前中學化學演示實驗存在的問題，有助于培養和鞏固學生掌握實驗的基本理論、知識、方法、技能，培養學生發現問題和綜合分析、解決問題的能力以及培養學生初步的科學研究能力。其依據在于：化學虛擬實驗充分利用了計算機多媒體的技術，將化學實驗過程中的文、圖、聲像、動畫各種因素有機地組合在一起，把一些抽象理論、復雜結構、虛幻情景、跨越時空等因素，通過三維動畫、視頻圖像、虛擬現實等手段形象生動地展現出來，使學生通過多種感官刺激全方位地獲取豐富的信息，學生對實驗過程和實驗現象觀察得很清楚，讓學生在計算機上操作也能達到身臨其境的效果，這樣就可以激發學生的學習興趣，起到良好的教學效果。

另外，加強實驗CAI課件的研制和引進也很重要。為了適應新體系的特點和改進教學方法與手段，我們可以研制并引進配套的化學實驗CAI課件，將部分最重要、最基本的實驗操作進行仿真，這樣，學生在做實驗前，就可以反復模擬實驗操作，通過計算機上的“實地”訓練，提高實驗的成功率，促進學生的興趣，減少儀器藥品的損失，改進實驗教學效果。

四 極端做法的規范化

利用計算機輔助教學的靈活性、直觀性、仿真性、高容量性，可極大地調動學生學習的積極性，提高課堂教學質量。這是傳統教學模式無法比擬的。但多媒體教學只是輔助教學，由于教師應用現代教育技術的經驗不足，所以在應用中還存在著很多極端的做法。

1．代替教師

多媒體輔助教學過程通過圖文、聲像并茂的動態信息，增強了教學感染力，由于多樣化的外部刺激，有利于學生學習積極性的提高，所以個別教師利用多媒體課件，從復習舊課到新課引出。從概念到規律，以舉例到課堂，均投影在屏幕，學生看得多，思考得少，收效甚微，更談不上能力的培養。教師變成了一個計算機操作員，丟掉了主導者的地位，學生成了觀眾，丟失了主體者的地位。只有充分體現教師在教學中的主導作用和學生在學習中的主體地位，教學質量才有望提高，才能充分體現多媒體在教學中的真正意義。

2．代替實驗

一些教師為了省事，不讓學生進實驗室，而是到多媒體教室上實驗課。利用多媒體模擬實驗室進行教學，化學是一門實驗科學，化學實驗也是不可替代的。要盡量讓學生親自操作、親自觀察，讓學生獲得第一手資料，享受第一感覺。如：什么是刺激性氣味，一定要讓學生親自聞過后，才會有感性的認識。

3．取代傳統教學

讓多媒體技術進入課堂，把學生帶進一個聲、像、圖文并茂的新天地，能大大提高教學效果。但并不是所有的教學內容都必須、都適合使用多媒體教學手段，更不是所有教學內容都必須采用多媒體輔助教學，才能達到教學最優化。如果一些教學內容不用傳統的教學方式就可以很容易接受的知識，而去制作課件，這些課件就只能起到板書的作用，浪費了人力和物力，有時還會使簡單問題變復雜化，達不到應有的效果。實踐證明，只有將多媒體輔助教學與傳統的教學模式有機地結合起來，才能充分調動學生的積極性，發揮學生的主體作用，達到培養學生創新思維、創造能力的效果。

4．違背事實

課件的制作一定要符合化學教學的規律和學生的認知規律。即在知識練習方面，要以實驗為基礎，以物質結構理論為線索，培養學生的認識物質及其變化規律。如有些課件的制作，一味地追求外表的美觀，畫面的形象生動，卻違背了事實。如有一個原電池工作原理的課件：負極上一個電子經過導線到達燈泡后，燈泡亮起來，然后這個電子又到達正極，整個電路中就一個電子運動，這是違背事實的，這樣會給學生帶來一個錯誤的導向和結論。所以，課件的制作必須注重科學性。

總之，利用多媒體在課堂演示實驗教學中的運用要以解決使教學中難以解決或不能解決的問題為根本，以培養學生的能力為目標，輔于聲、像、圖和學科的表達方式，更好地實現教學目標，從而提高教學質量。

〔責任編輯：李錦雯〕