演示實驗在高中化學教學中的應用

胡興立

【摘 要】本文以人教版教材為例，結合課堂教學實踐，從改進演示實驗、收集干擾信息、對比探究實驗和多媒體展示四個方面進行分析，探討演示實驗在高中化學教學中的應用。

【關鍵詞】高中化學 人教版 演示實驗 課堂教學

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）06B-0140-02

化學是一門實驗學科，可以說脫離了實驗，化學就成了紙上談兵。考慮到中學教學條件有限，讓每位學生都能充分、完整地進行化學實驗是不太現實的，所以，在實際教學中會采用演示實驗的方法，提綱挈領，深化提高。演示實驗是以教師為實驗主體，向學生展示的一種實驗。一般實驗難度較高或者進行實驗的條件不足時，只能采用演示的方式。演示實驗中體現的知識也往往是學習中的重點，一個實驗就能引出一系列的知識點，從而推進課堂教學。下面介紹四種課堂上的演示實驗的具體應用。

一、改進已有，培養創新能力

教學有兩個部分，第一是教師的引導，第二是學生的學習。在教師引導的部分，通常會沿用以往的經驗，這樣的做法其實有利也有弊，利在效率較高，弊在發揮較少。當下的教育倡導創新，因此在演示實驗這一方面，化學教師首先從已有的實驗開始改進，促進學生在學習的過程中進行創新。

在選修 4“化學反應原理”中，我們學習了酸堿反應生成鹽和水的實驗原理。在這部分的實驗中，教師經常采用 NaOH 溶液與 H2SO4 溶液反應生成 Na2SO4 和 H2O 的實驗來進行演示，理由是這樣的實驗比較簡單，也非常安全。我們首先來看看這一反應的化學方程式，2NaOH+ H2SO4=Na2SO4+2H2O。從實驗的反應物和生成物看，反應前后都是以無色溶液的形式出現，實驗現象不明顯。唯一能“證明”酸堿進行了反應的現象就是：當溶液混合時發生了放熱反應，但是在演示實驗中卻體現不出來。如果需要進一步演示酸堿反應生成了鹽，就需要用溶液酸堿性來表示，這樣的話實驗現象就比較隱蔽了，不能直觀地展示。在筆者的課堂上，筆者沒有直接采用簡單的氫氧化鈉和硫酸的中和反應進行演示，而是帶領學生進行思考：我們怎樣才能做出實驗現象明顯的實驗呢？有學生提出可以采用有色溶液，筆者認可了這一思路，然后開始進行實驗改進，力求創新。從溶液的有色性和適用性來考慮，我們選取了鐵離子溶液。為了突出實驗前后的變化，我們將反應物中的堿換成了固體，采用了 Fe（OH）3固體，而酸仍采用稀硫酸溶液。反應開始前，反應物為紅色固體和無色液體，反應后則大大不同，生成了黃色溶液，而固體也溶解在了液體中。反應方程式為 Fe（OH）3+ H2SO4=Fe2（SO4）3+H2O。這樣的實驗現象具有視覺沖擊力和美感，將演示實驗的效果提升了一個層次。

中學教師在教學過程中經常過度依賴于經驗，沒有動力去創新，這是不符合素質教育的要求的。教師教學的過程也是學習的過程，不妨與學生一起思考，將原有的經驗加以創新，實現共同進步。

二、認清干擾，激活問題意識

演示的目的是讓學生了解相應的化學知識，這就體現了一個“定向”的要求，但是在演示的過程中難免會出現一些偏差，產生干擾因素。針對這種情況，教師應當給予重視，不能一帶而過，而是需要重點解釋干擾信息，讓學生認清干擾因素，激活問題意識。

以必修 1 中的“金屬及其化合物”這一章節為例。在本章節的教學中，筆者演示了一個 Fe 單質置換化合物中 Cu 的演示實驗。該實驗的具體操作是，將一根打磨好的鐵絲浸入到硫酸銅溶液中，預期的現象是鐵絲表面附著上一層紅色固體，這個紅色固體就是被置換出的銅。反應的化學方程式為Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。但是在課上實際演示的實驗中，鐵絲表面沒有附著上紅色固體，取而代之的是一些黑色固體，同時也摻雜著一些暗紅色的物質。我們猜測，帶有紅色的物質就是置換出來的銅，但是反應并沒有完全按照設想來進行。如果要演示銅鐵置換反應，這樣的實驗現象顯然不能讓學生信服。實驗中出現了干擾因素，學生此時就有了疑問，教師不應該壓下學生的問題，而是要順應學生的問題意識，將干擾因素一一認清。接下來，我們對鐵絲和溶液進行了研究，發現碳含量較高、溶液濃度大等因素造成了鐵絲表面變黑的現象。

演示實驗并不是像教科書一樣讓學生去“觀摩”，而是讓學生在觀察的過程中鍛煉思維能力，逐步形成問題意識。演示實驗不一定是完美的，會存在干擾因素，在演示中要善于識別。

三、對比探究，指導分析問題

對比實驗也是一種常見的演示實驗方法，通過對比，我們可以更清楚地了解物質的性質，學會分析問題的方法。一個實驗演示完畢，學生可能印象不深，但是如果涉及現象之間的對比探究，那么就能直觀地說明問題了。

在選修 4 第四章第一節的“原電池”中，我們學習了原電池的原理以及分析的方法。原電池中存在兩個電極，電極在電解液中進行反應，恰好構成一組對比。下面以金屬電極為例進行說明，電極作為正極還是負極，與活動性是密切相關的。為了進一步比較金屬電極的活動性，筆者設計了一個銅鐵電極原電池的對比演示實驗，對比的是銅電極與鐵電極之間的活動性順序。在同一電解液中浸入銅電極與鐵電極，連接好電路。通過觀察實驗現象可知，電流在原電池外的流動方向是從銅電極流向鐵電極。根據物理學中的定義，電流從正極流向負極，我們可以得出結論：銅電極為正極，得到電子；鐵電極為負極，失去電子。在原電池中發生的得失電子反應如下：

負極：Fe-2e-=Fe2+（氧化反應）

正極：Fe2++2e -= Fe（還原反應）

通過兩個電極之間的對比，可以判斷出鐵比銅更容易失去電子，因此活動性更好。這是物理學結合化學的分析方法，為學生解決問題提供了一條新的思路。

學會分析問題是學生在學習中學到的真實能力，而其中的方法需要教師來引導。在原電池的正負電極對比實驗中，學生能發現原電池中的細節知識，從實踐的角度認識活動性的概念。

四、電子展示，規范操作技術

演示實驗本身就有一定的難度，或者說有一定的危險性，所以才選擇了演示的方式。但是有些實驗產物有毒有害，這時候就需要運用現代的多媒體技術，通過聲、光的效果，為學生展示逼真的實驗場景，從而避免危險，同時也掌握了實驗操作。

例如必修1第四章非金屬及其化合物中的第二節“富集在海水中的元素——氯”。在這一章節中，我們要學習一個制備氯氣的實驗。氯氣是一種有毒氣體，其制備過程有一定的難度，同時也存在安全風險。氯氣制備有多種方法，因此制備中的操作技術也難以一時都演示出來。因此，對于氯氣制備實驗我們可以換一種思路——通過電子模擬的實驗，既讓學生直觀地觀察到實驗現象，熟悉了實驗操作技術，又能很好地避免與有毒氣體的接觸。選取“二氧化錳與濃鹽酸混合制氯氣”為例，筆者在課上選用了一個演示動畫，畫面中有控制實驗操作的按鈕，通過“模擬操作”可以完整地呈現實驗過程。實驗的化學方程式為：

4HCl（濃）+MnO2=MnCl2 +2H2O+Cl2↑

雖然沒有進行“實戰”，但是實驗操作的方法、技術細節借助電子模擬實驗的便利都一目了然，同時還進行了多種方法的氯氣制備，學生的規范操作技術也漸漸積累下來。

在教學的階段，由于實驗處在一個感性認知的時期，因此可以采用模擬實驗的方式進行教學。在實際實驗中實現不了的效果，在電子模擬實驗中可以很好地滿足要求。

綜合來說，演示實驗在教學中既可以看作一個實踐任務，又可以看作是一個生動講解。相對于其他實驗，演示實驗更適合教師在課堂上與學生共同探討，且起著不可替代的作用。做好課堂演示實驗，需要教師與學生共同動手動腦。

【參考文獻】

[1]晁 艷.加強化學演示實驗教學提高學生化學綜合素養[J].數理化學習，2011（12）

[2]常宗艷.高中化學演示實驗的創新探索[J].科技資訊，2014（36）

（責編 羅汝君）