微粒之間有空隙實驗探究的幾點思考

從五彩繽紛的宏觀世界步入充滿神奇色彩的微觀世界，需要一定的想象力。教師要千方百計地充分利用日常生活中的事例或學生已有的經驗引導學生觀察、想象、類比、實驗或采用模型化方法，幫助學生用宏觀和微觀的雙重觀點去認識世界。但無論運用哪種方法，都要合理得當，使其最大限度地產生最佳的教學效果。現針對有關“微粒之間有空隙”這一性質的實驗教學闡述以下三點看法。

一、 預設模擬實驗的實效性，防止產生負面效應

構成物質的基本微粒分子、原子和離子都很小，我們憑肉眼是看不見的，這是不爭的事實。因此，教學中為把抽象問題形象化、具體化、可視化，采用模擬實驗來類比構成物質的基本微粒的某些性質本來無可厚非。但筆者在教學實踐中，深深體會到模擬實驗的運用必需預設其實效性，否則適得其反。例如，筆者在教學中為了說明“微粒之間有空隙”這一性質，曾設計 “用一杯黃豆和一杯小米混合后其總體積小于兩杯”的模擬實驗來類比，并告訴學生這是一個模擬類比實驗，但并不能用來解釋“微粒之間有空隙”的這一性質，因為從微觀角度講，黃豆和小米不是微粒。對于這個實驗，學生看得清楚，對后邊的解釋也聽得明白。可是，課后學生反饋給我的源自九年級化學上冊滬教版62頁練習與實踐的一道練習題的答案卻讓我大吃一驚。題目是這樣的：下列事實，不宜用微粒之間有空隙的性質來解釋的是（）。

A .鐵路上的鋼軌，受熱膨脹，遇冷收縮 B .1L芝麻與1L大米混合，總體積小于2L C. 向一定體積的氣體施壓，體積明顯變小D.向一定體積的液體施壓，體積變化極小。結果是，全班50名學生竟然有42名學生選錯了答案，他們根深蒂固地記住了老師設計的類比實驗，卻全然忽略了對此實驗的解釋。發現這一問題后，我在另一個班探究微粒之間的這一性質時，就避開了這個類比實驗。并用思考題形式呈現給學生，對此，我設計了以下問題：將一杯黃豆和一杯小米混合后其總體積是否恰好等于兩杯？該現象能否用來解釋“微粒之間有空隙”的這一性質？為什么？不同的處理方法產生了不同的效果，結果此班的48名學生有46名學生將本題做對了。

因此，我個人認為教師在運用模擬類比實驗時，一定要預設其實效性，防止教師“受累不討好”和學生對其產生“畫蛇添足”式的不盡如人意的效果。

二、講究實驗試劑操作的有序性，以便產生預期效果

為了說明“微粒之間有空隙”這一性質，除了運用可視化的模擬實驗來類比外，更理想的途徑是做好“水與酒精等體積混合”的探究實驗。九年級化學滬教版上冊60頁實驗1：取一根約30cm長一端封口的細玻璃管，先往玻璃管中加入滴有紅墨水的水，使其充滿玻璃管容積的二分之一，再滴入無水酒精，使其充滿玻璃管。用手指堵緊開口的一端，顛倒數次。我們能夠明顯地觀察到液體的體積明顯減小。此現象說明了微粒之間確實存在空隙。但該實驗所加試劑水和酒精如果操作反了，其實驗現象就不明顯甚至根本就觀察不到總體積減小。因為水的密度比酒精的密度大。如果在玻璃管中先加入了酒精，后滴加水，則在滴加過程中，無需振蕩，水會瞬時完成擴散過程，即混合基本均勻，所以體積變化不明顯。因此，我們做此實驗，應講究實驗試劑操作的有序性，以便能夠產生預期的效果。

三、實現比較實驗操作者的同源性，以尋求科學的結論

不論固體、液體還是氣體，構成物質的微粒之間都有一定的空隙。不同物質微粒間的空隙大小不同。為了能夠說明在固體、液體中，微粒之間的空隙比較小，在氣體物質中，微粒之間的空隙比較大，九年級化學滬教版上冊61頁設計了水和空氣的壓縮實驗2：取兩支大小相同的醫用注射器，將栓塞向外拉，分別吸入等體積的空氣和水，用手指頂住注射器末端的小孔，將栓塞慢慢推入。哪一支注射器內的物質容易被壓縮？你知道其中的原因嗎？有的教師在演示此實驗時，找了兩名學生，一生操作壓縮水實驗，另一生操作壓縮空氣的實驗。事實上，這是運用比較的科學方法，它既要研究事物之間的相同點，又要分析事物之間的不同點。顯然，此實驗安排兩名學生操作來做對比，大大減弱了該實驗的說服力度。因為兩個學生使用的推力無法或很難控制相等或相同。此實驗需由同一個人去操作，注射器內的物質哪一種容易被壓縮，是由操作者感知出來的。因此，教師在布置此比較實驗時，要實現比較實驗操作者的同源性，以加強實驗的說服力度，根據實驗結果的異同，尋求科學的結論。

(責任編輯 廖銀燕）