初中科学演示实验的现象放大和过程优化

杨封友

1放大实验现象

实验现象明显，使每一个学生都能看清。这是演示实验获得更大效益的基础。教学中，可以采用更换实验材料、改变实验装置、用活数码技术等方法放大现象，让所有学生都能一目了然、留下烙印。

1.1更换实验材料

教学中，坛坛罐罐、各种废弃物可能都是上好的演示材料，我们只有细心比较，才能筛选出利于现象放大、获得更大效益的实验材料。

例如，演示气体扩散。如图1所示是许多老师常用的方法，当抽去玻璃片时，我们会看到：一段时间后，无色空气的瓶子变成了红棕色，二氧化氮气体瓶子的颜色略变浅。这样，学生易误认为只是二氧化氮分子运动到了空气之中，而无法感受到空气分子也在运动，不易让学生直观地感受“不同物质相互接触时会彼此进入对方”。演示时，我们改二氧化氮为一氧化氮(用铜片和浓硝酸在启普发生器中制取排水法收集)，当抽去玻璃片，会看到原来都无色的两瓶气体一瞬间都变成了红棕色!此时告知：放在下面的瓶子里盛有无色的一氧化氮，当它与空气中的氧相遇时，会生成红棕色的二氧化氮。接着让学生推测，抽去玻璃片后两瓶气体都变红色的原因。改进后，学生既能直观地认识到一氧化氮与空气分子在相互接触时彼此进入对方，为建立扩散定义奠定基础，又因实验现象奇特而明显，增强了实验的感染力。

1.2改进实验装置

工欲善其事，必先利其器。演示实验提倡装置简单，操作方便省时，演示结果一目了然，突出科学原理，减少非本质因素干扰。因此，我们可采取“加一加”、“减一减”、“变一变”等策略，对一些存在缺陷的装置进行改进或改变，以提高实验效益。

例如，托里拆利实验若按教材演示。在使用上存在灌水银困难、对人体不安全、耗时费力等弊端；在效果上虽能测出大气压数值，但仍有不少学生不相信是大气压支撑了玻璃管里的水银柱，究其原因：一是学生认为，大气压对槽里水银的压力是向下的，怎么说是大气压向上支撑了玻璃管水银呢?二是学生看到的不是大气压使水银柱上升的过程，而是下降的过程。为了解决以上问题，我们改进了装置，如图2所示，先不装皮塞A，使玻璃管B与大气相通；注意一定要塞紧橡胶塞F，防止向瓶内打气时使其冲出瓶外。使用时，推动注射器活塞向瓶内打气，当玻璃管B内水银柱上升到上端开口处时，用皮塞A封住B管上端，此时若使C管与大气相通，水银柱会下降一定高度后保持不变，若再接回D和E，利用注射器向瓶内充气或抽气，使瓶内气压增大或减小，便可看到管内水银柱高度随瓶内气压高低变化而升降。改进后，不但操作方便，而且可以反复显现实验现象，让学生直观地感受到外界大气压的高低决定着管内水银柱的高度。

1.3活用数码技术

现在，绝大多数学校配备了投影仪和电脑等多媒体教学设备，许多教师都有视频摄像头，将演示实验和多媒体技术有效结合，既能使实验现象明显直观，还能面向全体学生，让学生清晰地观察到实验操作和实验现象。

例如，光的反射和光的折射现象，只有眼睛在反射光线或折射光线上才能看到相关现象，演示实验时很难让全班同学同时看到相关现象。在一个不透明的杯子底放一枚硬币，移动杯子使眼睛刚好看不到硬币，缓慢向杯里加水时，由于光的折射，原来看不到的硬币又会重新看到。这一实验中，用摄像头当眼睛，再通过大屏幕呈现，全班同学就都能同时看到放大的实验现象。类似地，像万花筒、显微镜、望远镜、水中筷子变折等光学现象，也可采用这一方法。

2优化演示过程

演示实验不但要现象明显直观，还要使其演示过程扣人心弦，学生参与其中，剖析切中要害，只有这样才利于发挥它的更大效益。那么，如何优化演示过程呢?我们结合初中科学实验教学实例进行探讨。

2.1先比较再预测后演示优化演示过程

[案例1]用漏斗吹乒乓球

教师：同学们小的时候都玩过吹泡泡，用吸管蘸一些肥皂水吹出很多的泡泡。今天我们换一下道具，改为用漏斗吹乒乓球，向上吹乒乓球，乒乓球会上升、不动、下降?

学生答：上升。学生上台展示，结果看到的现象：乒乓球在漏斗内不上升，越用力，它越不动。接着，老师拿乒乓球放在手里，再问学生：松手后乒乓球会如何?学生说：下降!因为会受重力的作用。

师问：用漏斗向下吹气球，它又会如何呢?

生答：加速下落!

学生上台展示：结果乒乓球在漏斗中不下落，越用力，它越不动。

教师提问，引导学生用流速与压强的关系解释。

教师拓展：这一规律在实际生活中的应用：飞机、滑翔机、鸟类的翅膀、汽车都做成流线型就是这个原理，并进行安全提示：要与火车、地铁和汽车保持一定距离。

点评：演示本实验，按照“引入日常现象一预测实现结果一学生演示观察”的流程进行，出现了实验结果与学生猜测相矛盾、与已有认知相冲突的结果。面对有趣而渴望解决的新问题，自然地激活了学生思维，引发了探寻科学规律的欲望。可见，与日常现象相比较、先预测再演示，是优化实验演示过程的重要手段。

2.2创设黑箱关注方法拓展延伸优化演示过程

[案例2]透镜对光的作用

教师打开手电筒，问：有什么办法把灯泡发出的光在空气中传播的路径显示出来?

生答：烟雾／空气尘埃／水中滴适量的牛奶或米汤。

教师点燃蚊香，将如图3所示①烧杯倒置，烟雾由小孔熏人，使烧杯内充满烟雾，演示如图3所示②。

教师在杯上放置透镜，让学生猜测是什么透镜?学生无法确定。教师打开手电筒，演示如图3所示③④，学生观察猜测。

师问：是什么透镜，你判断的依据是什么?

生答：能把光线汇聚成一点的是凸透镜，这与凸透镜在阳光下的现象类似。

拿起透镜让学生观察，并提出焦点和焦距的概念。出示图4。学生推测经过凸透镜后的折射光线，并补充光路图。

教师演示验证。

点评：先讨论如何显示光在空气中的传播，明确实验技术；构建透镜黑箱，通过输入三维立体光束，让学生根据输出信息判断透镜类型；最后，让学生在图3中补充⑤，实现立体向平面转化，以及拓展认识。在这一过程，基透镜对光线的作用于具体任务之中，学生不仅感受到生动直观的三维立体景象，建立了准确的概念，而且对实验思想、黑箱方法、知识拓展有了进一步的认识与实践。可见，创设实验黑箱、关注实验思想方法、及时拓展延伸，也是优化演示过程的重要手段。

2.3先动脑再质疑延伸问题优化演示过程

[案例3]温度计的教学

教师出示两杯水，一杯热水，一杯冷水，让学生观察判断水的冷热。学生依据经验，通过观察有没有水雾、杯壁上有没有水珠等，辨出热水与冷水。

师问：这两杯水有冷热，但到底相差多少呢?这个问题怎么解决?

学生马上想到了用温度计，教师出示温度计，并引出温度和温度计概念。

师问：温度计为什么能测温度，可能与它的哪些结构有关?观察的重点在哪里?

学生提出了观察温度计的结构、表面有什么、测量主要靠什么等猜测。学生分组观察，然后汇报交流观察结果。

师问：温度计的玻璃管为什么制成圆柱形?

生答：圆柱形可以起放大镜作用，便于看清液面位置。

教师要求学生采用类似的方法，针对观察结果着重探讨“如何确定0℃和100℃”、“泡大径细有什么好处”、“温度计为什么能测出物体的温度”等问题。

讨论后，教师先让个别学生上台测两杯水的温度，其余学生观察纠正其操作方法，再让全体学生进行测试。最后，教师提出新的问题：测量人体温度又有哪些特殊要求，体温计与普通温度计在结构上又有哪些不同?

点评：变演示实验为学生分组实验，让全体学生都能动手参与；要求动手前先动脑，让学生“想好了再做”，促使学生明确实验目的，避免了操作观察的盲目性；观察后，让学生对观察结果进行质疑，便于养成从现象到本质的思维习惯：最后，教师提出新的探究问题，以激发探究的热情。可见，让学生动手、动手前先动脑、对现象进行质疑、延伸研究问题。也是优化演示过程的重要手段。