利用現代媒體技術增強化學實驗的可觀察性

王建芬 曹愛娟

摘要： 通常情況下，“比較錫、鉛和錫鉛合金的熔點實驗”所顯示的現象可觀察性較低。為增強實驗現象的可觀察性，利用電腦攝像頭或手機對整個實驗的過程進行放大和傳播。距離實驗裝置較近的學生，可用眼睛直接觀察實驗現象;距離實驗裝置較遠的學生，可通過電腦大屏幕或手機屏幕同步觀察實驗的操作過程及錫、鉛和錫鉛合金三種金屬熔化的先后順序。這個實驗過程還可以通過QQ群或微信群進行無線遠程教育。

關鍵詞： 金屬熔點比較;可觀察性;現代媒體技術;無線遠程同步傳播

文章編號： 10056629（2018）3006703 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

1 問題提出

在化學教學中，經常會遇到實驗現象可觀察性低的問題，這個問題直接影響到教學效率和教學質量。筆者發現，在教學中有些實驗可以利用電腦、攝像頭、手機、大屏幕等現代媒體技術增大化學實驗的可觀察性，我們僅以補充、設計的“比較錫、鉛和錫鉛合金熔點的高低的實驗”為例加以說明。

眾所周知，現行九年級化學教材 [1]在介紹合金的性質時指出：“……，多數合金的熔點低于組成它的成分金屬?！苯滩闹兄唤o出了結論，并沒有給出實驗方法加以驗證。在教學中，好奇的學生不可避免地提出這樣或那樣的問題，其中有些學生就提出了能否通過實驗證明多數合金的熔點低于組成它的成分金屬的問題，學生提出的這一問題引起了我們的重視。為了滿足學生的好奇心和求知欲，增強學生的感性認識，激發學生的學習興趣，加強學生對該知識點的理解和記憶，我們利用現有的鐵片、鐵架臺、酒精燈、電腦、手機

圖1 使用泥三角的鐵片

等器材設計了能夠證明錫、鉛和錫鉛合金熔點的高低的實驗裝置，使學生提出的問題迎刃而解，從而滿足學生的愿望，提高了教學質量。

2 研究現狀及分析

現行九年級化學教材中沒有設置“比較錫、鉛和錫鉛合金熔點的高低的實驗”。此外，通過查閱各種化學專業期刊發現，有關“比較錫、鉛和錫鉛合金熔點的高低實驗”的研究論文甚少且不盡如人意。有的方法 [2]是： 在錫塊、鉛塊和錫鉛合金塊釘上大頭針，大頭針分別粘上不同顏色的紙條，然后放在鐵片上加熱，通過觀察帶有紙條大頭針傾倒的先后順序判斷三種金屬塊的熔點高低，進而得到錫塊、鉛塊和錫鉛合金熔點從高到低的順序。此種方法增大可觀察性措施是： 使用帶有不同顏色紙條的大頭針作為金屬熔化的標識;有的方法 [3]是： 在鐵架臺的鐵圈上放上泥三角，泥三角上放上鐵片，在鐵片上放上錫塊、鉛塊和錫鉛合金塊，然后加熱，觀察鐵片上三者的熔化順序（如圖1所示），可見，此種方法沒有任何金屬熔化的標識，很難觀察到金屬的熔化過程;還有的方法 [4]是： 分別取三個銅螺絲帽，在銅帽上，用細銅絲分別固定不同顏色的小旗，將錫塊、鉛塊和錫鉛合金塊分別熔化，分別放在不同的銅帽里，冷卻，拆去銅絲。然后將其放在鐵片上加熱，通過觀察小旗倒下的順序，判斷三者的熔點高低（如圖2所示），這種方法是利用小紙旗作為金屬熔化的標識。以上實驗方法盡管有所不同，但設計者們的最終目的不外乎有以下兩個： 其一，利用實驗手段證明錫、鉛和錫鉛合金熔點的高低;其二，采取相應措施增加實驗的可觀察性。但令人遺憾的是，以上三種實驗方法不論采取哪種措施，實驗的可觀察性還是很小，盡管教師為了達到實驗的預期目的想盡了辦法，但對于絕大多數學生來說收效甚微，特別是座位靠后的學生，更是望眼欲穿，很難觀察到應有的實驗現象，到頭來只能靠死記硬背完成知識點的學習任務。為了改變這種局面，我們采取常規實驗方法與電腦、手機、大屏幕等媒體器材相結合，對整個實驗過程及其現象進行放大、遠程傳播處理，從而解決實驗現象看不見或看不清的問題，使學生對整個實驗過程及其實驗現象的觀察轉難為易。

圖2 錫、鉛、錫鉛合金放在銅帽里

3 設計理念

在課堂上做好“比較錫、鉛和錫鉛合金熔點的實驗”并不難，難的是如何讓全體學生都能觀察到實驗現象，特別是實驗裝置在不能隨便移動的情況下，也可讓全體學生清晰可見。因此，加大實驗的可觀察性是實驗設計的關鍵。我們的設計思想是在努力做好實驗的基礎上，充分發揮攝像頭、電腦、大屏幕、手機等媒體器材的放大功能及無線遠程傳播功能，讓學生真正看得清、瞧得遠，無論學生坐在汽車上還是火車上抑或是躺在病床上，人人都可以同步觀察實驗過程及實驗現象，讓現代媒體、通信技術，成為他們學習文化知識的千里眼、順風耳。

4 實驗原理

錫、鉛和錫鉛合金的熔點分別是232℃、 327℃和200℃。那么，將三種金屬塊放在圓形鐵片上等邊三角形的三個頂點凹坑里后，用酒精燈加熱圓形鐵片的中心時，由于加熱溫度一樣，鐵片熱傳導力相同，距離相等，首先是錫鉛合金塊熔化，其次是錫塊熔化，最后才是鉛塊熔化。

借助攝像頭、電腦、大屏幕、手機等具有的放大和傳播功能，使學生能夠非常清楚地觀察到實驗過程及其現象，從而解決實驗存在的觀察不清楚的問題。

5 設計方案

根據實驗的特點，采用在圓形鐵片的圓坑里分別放上錫塊、鉛塊和錫鉛合金塊，在三種金屬塊上方釘上粘有不同顏色小紙旗的大頭針，然后加熱鐵片;通過固定在鐵架臺上的電腦攝像頭或手機進行放大和傳播，對于距離實驗裝置較近的學生，可用眼睛直接觀察實驗過程及其實驗現象，而距離實驗裝置較遠的學生，則通過電腦大屏幕或手機屏幕同步觀察實驗過程及其現象。此外，在假期里，如果教師做該實驗時，還可以通過微信群或QQ群讓全體學生通過微信視頻聊天或QQ視頻聊天的方式同步接受無線遠程教育。

6 實驗用品

圓形鐵片（直徑15cm）1塊;直尺1把;碳素筆1根;鉛筆1根;鐵錘1把;鐵杵1根;大頭針3枚;酒精燈1盞;火柴1盒;鐵架臺、十字夾、鐵夾各2個;電腦攝像頭（帶聲音）1個;筆記本電腦1臺;智能手機1個;手機架1個;紅、綠、黃彩色紙若干

錫塊;鉛塊;錫鉛合金塊

7 實驗方法

7.1 實驗方法一

利用攝像頭、大屏幕和電腦進行放大。

圖3 有凹坑的圓形鐵片

圖4 金屬塊上插小紙旗

7.1.1 儀器加工

取一塊圓形鐵片（直徑15cm），在圓形鐵片的中央用鉛筆和直尺畫一個等邊三角形（邊長為10cm），等邊三角形的三個頂點用鐵杵分別砸一個圓坑（如圖3所示）。圓坑內分別放上等質量的錫塊、鉛塊和錫鉛合金塊，在三種金屬塊上用鐵錘分別釘上粘有

紅、綠、黃顏色的紙旗，紙旗的上方分別用碳素筆寫上Sn、 Pb、 SnPb等符號，如圖4所示。

7.1.2 實驗裝置

如圖5所示，A、 B、 C分別為紅、綠、黃顏色的小紙旗;A 1、 B 1、 C 1分別為Sn、 Pb、 SnPb金屬塊。

圖5 通過攝像頭放大傳播

7.1.3 操作過程及其現象

將實驗裝置按圖組裝好后，打開電腦、攝像頭和大屏幕上的開關，調整攝像頭的焦距和角度，使攝像頭對準實驗裝置;點燃酒精燈，加熱圓形鐵片的中心位置。過一段時間后，從大屏幕上可以非常清楚地觀察到插在錫鉛合金塊上的黃色小紙旗首先倒下，其次是插在錫塊上的紅色小紙旗倒下，插在鉛塊上的綠色小紙旗最后倒下，由此說明錫鉛合金的熔點最低，其次是錫，而鉛的熔點最高，可見合金的熔點低于組成它的成分金屬。

7.2 實驗方法二

利用手機、電腦和大屏幕進行放大。

7.2.1 儀器加工

同7.1.1。

7.2.2 實驗裝置

如圖6所示，A、 B、 C分別為紅、綠、黃顏色的小紙旗;A 1、 B 1、 C 1分別為Sn、 Pb、 SnPb金屬塊。

圖6 通過手機放大傳播

7.2.3 操作過程及其現象

將裝置按圖組裝好后，打開教師手機上的QQ或微信的視頻聊天功能，將教師的手機用手機支架固定在鐵架臺上;打開電腦中某學生QQ或微信的視頻聊天功能后，使電腦與大屏幕連接好;調整教師手機攝像頭的角度和焦距，當攝像頭對準實驗裝置后，點燃酒精燈，加熱圓形鐵片的中心位置，從大屏幕上可以非常清楚地觀察到相關實驗現象。

7.3 實驗方法三

利用手機進行遠程傳播，儀器加工同7.1.1，操作過程及其現象如下：

將裝置按圖組裝好后，打開教師與學生的QQ群或微信群;教師和學生都設置成QQ或微信視頻群聊的功能;教師將自己的手機用手機支架固定在鐵架臺上，調整手機攝像頭的角度和焦距，將攝像頭對準實驗裝置后，點燃酒精燈，加熱圓形鐵片的中心位置，學生能夠從手機屏幕上清楚地看到相關實驗現象。除此之外，還可以通過網絡并借助于攝像頭實現電腦與電腦之間的傳播、電腦與手機之間的傳播等。

8 相關說明

（1） 借助攝像頭、大屏幕、電腦和手機完成化學實驗，對于在化學實驗教學中增大化學實驗的可觀察性及推廣多媒體傳播形式起到了拋磚引玉的作用。

（2） 利用手機和QQ群、微信群，教師可以對學生進行可移動式同步遠程教育，無論學生在何地，都可以觀察到同步完整的實驗過程及其現象。由此可見，手機不僅可用于通訊，而且還可用于學習，極大地提高了手機的利用率。

（3） 通過手機和QQ群、微信群，教師利用假期也可同步互動交流，方便師生，為學校節省開支，提高了教學效益。

（4） 通過手機遠程傳播化學實驗過程及其現象，開發了手機在教學中的應用價值和實用價值，方便了師生，使其能夠很好地為教學服務。

（5） 對于實驗時間較短的其他實驗，教師也可以錄制成小視頻，發到QQ群里或微信群里，隨時讓學生看到實驗過程，方便溫故知新。

參考文獻：

[1]中學化學國家課程標準研制組.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M].上海： 上海教育出版社，2012： 119.

[2]齊俊林.比較錫、鉛和錫鉛合金熔點的實驗[J].化學教學，1994，（5）： 15.

[3]苗西興.比較錫、鉛、錫鉛合金的熔點實驗探索[J].實驗教學與儀器，1999，（6）： 12.

[4]高智超，楊國田.“金屬及其合金熔點比較”的創新實驗[J].中學化學教學參考，2016，（2）： 62.