中学化学演示实验的艺术技巧及其作用

李丽新

摘 要：本文介绍了中学化学课堂演示实验艺术的功能和原则以及演示实验艺术的类型与作用。通过设置探索问题的情境，提倡质疑，鼓励创新，让学生充分体验探究的乐趣，激发对未知世界的求知欲;发展学生的合作能力、自学能力、观察能力、思维能力、实践能力和创造能力，使学生能够灵活运用化学原理和实验手段解决问题，学会科学研究的基本方法，提高学生的科学素养，适应学生终身发展的需要。

关键词：化学教学 演示实验 艺术技巧 原则

化学是一门以实验为基础的科学，具有很强的实验性。在化学教学中，许多概念、原理、规律的引入都是从实验展开并最终由实验加以论证的。可以说，化学实验也是化学教学的基础，是教师和学生学习化学知识、技能的重要方法。演示实验，是教师通过实际的实验演示，引起学生观察、思维，从而认识物质的性质及变化规律的一种教学方法。精心设计、合理布局的演示实验具有高度的艺术性，是化学教学艺术的重要组成部分。当今社会，新技术革命的浪潮滚滚而来，反映在教学上，就是要求学校培养具有探究能力和创新精神的人才。这就必然要求教学过程与科研过程的统一。传统教学是传授科学已知的真理，而对学生来说，真理是未知的，这正是教学过程的本质特征，也为在教学中引导学生独立“探究”未知创造了广泛的可能性。因此，化学教师应该转变观念，在实验教学中为学生提供独立“探索”的机会，进行启发式教学。

一、演示实验的艺术技巧

1.演示实验的艺术类型。

演示实验的教学可分为两种类型，一种是探究型，一种是验证型。

（1）探究型。探究型教學的模式是按“问题——实验——原理——结论”的程序进行教学。以电解水为例，先提出问题：水是由什么组成的？然后进行实验，并加以分析，在弄清原理的基础上，经过归纳概括得出结论。探究型实验教学的过程，同科学研究过程在认知规律和逻辑思维上具有共同性。这种教学模式，无疑对发展学生的能力特别是思维能力以及培养学生的科学研究素质有重要作用。因此，演示实验的教学应该以探究型实验教学模式为主。

（2）验证型。验证型的教学模式是按“问题——结论——原理——试验”的程序进行教学的。同样以电解水为例，先提出问题：水是由什么组成的？然后给出结论：水是由氢、氧两种元素组成的。再讲清原理，最后进行实验予以验证。验证型实验教学模式主要用于实验原理以及装置、操作比较复杂的演示实验教学，例如氢气和氧气的实验室制法。

2.演示实验艺术的功能。

教师使用演示实验的技巧，可以起到很好的辅助教学的作用。艺术化的演示实验具有特殊的魅力，它容易激发学生的兴趣，提高教学效果;它还可以为学生提供鲜明、准确、生动的感性材料，帮助学生从宏观向微观过渡，使概念、原理容易理解，使知识形象化，便于记忆;它可以培养学生的观察能力、分析能力和推理能力;它可以帮助学生学习正确、规范化的操作技术和方法，并能受到良好的实验习惯的教育。

例如：根据日常生活的经历可知，酒精灯是用火柴点燃的。那么有没有不用火种就可以点燃酒精灯的方法呢？学生受到前科学概念的影响，往往认为没有其它方法。但用玻璃棒蘸取少量高锰酸钾和浓硫酸的混合物，往酒精灯的灯芯上一碰时，酒精灯立即被点燃了。鲜明的实验事实与学生原有的经验所形成的观念发生了矛盾，产生了认识失调，于是心理上就出现了不平衡的感受，形成心理紧张和压力。由于个体总是有使自己的知识、信念、态度与当前的问题保持一致性和一惯性的强烈欲望，因此在认识不平衡的情况下，就必然产生认知动机，并采取认知行为，使之趋于协调。

演示实验中，教师正确规范的操作，有条不紊、镇静自若的演示，对学生形成正确的操作技能、方法、严谨的科学态度和一丝不苟的学习作风以及良好的心理品质等都具有潜移默化的影响。

演示实验中，晶莹剔透的玻璃器皿，和谐有序的仪器装置，色态万千、变化无穷的实验现象，以及蕴含于其中深邃而简明的规律，能充分展示出化学实验动静交错、内外和谐的美，可使学生对化学实验美产生新奇、愉快和向往的审美感受，获得美的熏陶，培养审美的能力。

3.演示实验的艺术原则。

（1）要有明确的目的，并富有针对性。教师演示实验时，许多学生不知道往哪儿看、看什么，更不知道观察的目的，常常出现看“热闹”、不看“门道”的现象。因此，教师选择的演示实验必须服务于教学目的，有利于突出重点、突破难点，通过演示实验，揭示概念、原理、规律，使重点、关键、难点知识形象化，使学生便于观察、容易理解记忆。例如白磷燃烧的实验，如果实验目的是为了说明质量守恒，那么反应前后物质质量总和是否相等的实验现象是观察的重点;如果试验目的是为了说明缓慢氧化，那么白磷慢慢燃烧起来就是观察重点;如果试验目的是为了说明空气的组成，那么水面上升至五分之一是观察的重点。这就要求学生既要观察到主要的现象，又要能迅速发现容易消失的现象，同时也要求教师在演示实验时应该使学生明确实验的目的及观察的对象。

（2）操作鲜明直观，现象易于观察。①演示实验的现象鲜明清晰，便于学生观察。为此，教师应选择那些在反应中有颜色变化、气体产生、沉淀生成、物质溶解、发光、发热、燃烧、爆炸等能给学生较强的感官刺激、鲜明的实验作为演示实验。例如：介绍“酸和碱反应生成盐和水”这一反应规律时，就不宜选用H2SO4和NaOH的反应，因为反应物和生成物均是无色的，反应前后无颜色的变化，很难有说服力。而用Cu（OH）2固体中加入H2SO4溶液，效果就很好，因为在反应过程中，既可观察到到反应物Cu（OH）2固体的溶解，又可观察到H2SO4溶液由无色变为美丽的蓝色CuSO4溶液，现象非常鲜明，十分有利于说明酸和碱反应的规律，且给人以视觉的美感。②演示操作直观。教师的实验操作速度要快慢适中，使学生对每一个动作甚至动作细节都能看清。对于第一次接触的较复杂的操作要先示范分解的动作，然后再演示连续动作。这样容易使学生在头脑中形成完整的操作表象。同时，演示实验时，教师应采取一些使观察对象突出、清晰的措施。如：在保证演示时间的情况下，选用较大的实验仪器，加背衬，作空白对比，或用投影仪放大等。一般而言，在选择背衬时，对透明液和深色物质用白色背衬，对浅色物质如乳白色、肉红色、淡黄色沉淀则用黑色背衬。作空白对比时应注意条件一致，否则没有说服力。如有的老师在做用石蕊试液检验NaCl溶液的酸碱性时不作空白比较，或虽然作空白比较但NaCl溶液和对比的蒸馏水的量却不一样，这些都缺乏说服力。③仪器装置的整洁、直观、协调。演示实验所用的仪器及其它用品都应该整洁，如玻璃器皿的内外壁不能有污痕，破旧的配件如胶皮管、角匙、镊子等不宜再用于演示实验。这样做的目的是，不但给学生以美的享受，更重要的是逐渐使学生形成一种观念：化学实验是一项严肃、认真、来不得半点“凑合”的工作。这对培养学生整洁的习惯和一丝不苟的科学态度是有利的。

仪器的安装要求按观察顺序，从左到右、从下到上合理安装，突出主要的观察部分。仪器的大小、高低、长短要协调，布局合理，重心沉稳。暂不用的仪器、药品不要摆放到实验桌上，以免干扰学生的注意力。

（3）简洁明了，内容精练。简洁明了就是要求实验事实有利于直接说明问题。因此，某些伴随有其它副反应的实验就不宜作演示实验。例如：在说明盐和碱反应生成新盐和新碱这一规律时，就不能用FeSO4和NaOH反应作演示实验，因为该反应的生成物之一Fe（OH）2很不稳定，很快被氧化成Fe（OH）3红褐色沉淀。由于副反应的发生，就给根据实验现象来说明反应规律造成麻烦。如果用Fe2（SO4）3和NaOH反应就直接生成了Fe（OH）3红褐色沉淀，用作演示实验时就避免了上述的缺陷。同时，也不要选择装置复杂、操作难度大、时间长的实验作演示实验，避免因装置过于复杂、操作难度大而分散学生的注意力，甚至造成失误，同时也是为了保证短时间内完成演示实验，以免影响其它正常的教学活动。

（4）安全可靠，充分准备，力求成功。演示实验必须确保安全，不允许有任何可能伤害师生的事故发生;否则，不但有害师生的身心健康，还会造成学生对化学实验的恐惧心里，进而导致失去学习化学的兴趣和信心。因此，教师在选择、准备和演示实验时必须树立安全第一的思想。为了确保实验的安全性，教师应做到：①改革实验的方法，消除不安全因素。H2、O2混合氣体的爆炸实验如在玻璃瓶或铁皮罐内进行有一定的危险性，如改在塑料瓶或用混合气体吹肥皂泡，再点燃，则没有危险性。②操作力求正确、规范、熟练。这既是安全的需要，也是实验成功的保证，更是学生的一种示范，是学生获得实验操作表象的关键。③采取必要的针对措施。有害气体要有吸收装置，以防外逸。④演示实验必须做到内容科学、方法合理、可靠性高，否则可能会造成事故或知识上的误解。

教师课前应进行预备实验，其目的在于探索影响实验成功的因素，掌握好成功的条件和关键，从而保证课堂上演示的成功。

（5）引导和启发相结合。演示实验中，教师考虑问题的出发点不应该仅仅是“怎样讲”，更重要的应该是“如何导”，这样才能体现教师的“主导”和学生的“主体”关系，才符合现代教学论强调培养能力的观点。教师除了演示，还要把演示与讲授完美地结合起来。完整的实验教学过程一般包括：介绍主要仪器的名称、用途、使用方法及装置原理，引导学生观察现象，启发学生把各种感知转化为积极的思维活动，并通过分析综合，揭示出蕴含在现象后面的实质。

（6）精心设计，富有趣味。有些实验，只要教师略加设计，就变得饶有趣味，富有艺术感和美感。例如：讲电解质概念的时候，教师用音乐卡代替小灯泡，接入导电性实验装置。当美妙的音乐响起来的时候，学生感觉到异常欣喜、惊奇，进而产生了了解“为什么溶液中会产生音乐”的强烈欲望。

二、课堂演示实验的教学模式

教学有法，但无定法，要想教好，贵在得法。为把培养学生的创新精神和实践能力作为素质教育的重点，我们把课堂演示实验教学过程设计成“发现问题——探究问题——解决问题”的创造型模式。通过设置探索性问题的情境，提倡质疑，引导学生善于在学习和生活中发现问题，激发对未知世界的好奇心和求知欲，培养学生的创新意识;鼓励学生积极参与思考，一步步把问题引向深入，使学生能够灵活运用化学原理和实验手段，学会科学研究的基本方法，让学生充分体验探究的乐趣;发展学生的观察能力、思维能力、自学能力、合作能力、实践能力和创造能力，重视培养学生收集信息的能力、获取新知识的能力、分析问题和解决问题的能力。

1.发现问题。

爱因斯坦说过，他没有特别的天赋，只有强烈的好奇心。在人类认识史上，正是个别人从事物或某种现象中发现问题，才做出重大的发明创造。敢于提问、善于提问的“问题意识”是科学素养的前提。教师的任务就是创设一定的情境，促使学生提出问题。

要引导学生善于从课本实验发现问题。高中阶段有演示实验117个，高一化学演示实验有43个，高二化学演示实验有33个，高三化学演示实验有23个;学生分组实验、选做实验和家庭小实验54个。我们深挖其内涵，调整了演示实验教学过程的顺序，将验证性实验改为探索性实验，促进学生积极探究问题，优化教学过程。

我们挖掘化学实验中产生有毒气体的处理问题，设计实验课堂演示实验。可以采取封闭体系进行，防止有毒气体泄漏污染空气，对实验中产生的有毒气体进行吸收，以及实验后残留的药品回收利用，例如一氧化碳、氯气、二氧化硫、硫化氢、二氧化氮等有害气体的处理等等。

要指导学生在学习和练习中发现问题。我们增加了中学教材、练习题和历届高考试题中的典型化学实验题，设计为课堂演示实验，变应试教育为素质教育，培养探究思维的严密性与科学态度。

在我们的生活中各种与化学有关的问题随处可见，如彩色焰火、新买的铝锅烧过自来水后有黑色斑点等，这些奇妙的现象能激起学生的好奇心;自制冰袋、肥皂、酒酿等，能促使学生主动学习知识点。

可结合化学发展的成就和重大化学事故的原因、危害及处理问题，设计为课堂演示实验。如2005年京沪高速公路氯气泄露，2004年重庆开县井喷，煤矿瓦斯爆炸，1997年重庆地区的酸雨事件，1995年上海光化学烟雾等问题，提高学生处理突发事件的能力。

2.探究问题。

教师要引导学生围绕实验原理、装置原理、操作原理进行探究。在化学实验教学过程中，要鼓励学生积极参与，启迪学生思考，和学生一起讨论实验中的问题，引导学生自己去发现、辨析、理解、创新，一步步把问题引向深入，使学生始终处于“思考——观察——探索”的状态，使学生为顺利做好实验做好充分的知识准备，学会独立完成实验设计，培养学生良好的实验习惯和态度。

3.解决问题。教师要引导学生围绕化学实验的六要素解决问题。即：

（1）实验目的。

（2）实验原理。

（3）实验设计。

（4）实验药品、仪器、装置。

（5）实验操作及操作规程。

（6）实验结果的处理。

要指导学生自己去观察、思考、分析、归纳、验证，保证每个学生都有广泛、平等地参与课堂演示的机会，鼓励学生上讲台做演示实验，让学生动手操作。在演示实验中教师首先要让学生明确目的、紧扣内容、操作规范、步骤正确;药品取用、试剂滴加、仪器放置合理得当;要求学生回答问题要条理清楚、层次分明、论据充足、重点突出、语言简练、书写工整，要学会正确使用化学用语、正确绘制较复杂的实验装置图，充分发挥演示实验的操作示范作用，养成良好的实验习惯。

在创造型模式课堂演示实验教学过程中（发现问题——探究问题——解决问题），大量的实验现象在学生的右脑里积累，能促进学生形象思维能力的发展;积极主动地对化学实验现象的本质进行探索，能促进学生左脑抽象思维能力的提高。这种左右脑协调发展，创新思维能力得到了提高。

三、演示实验的原理

1.探究演示实验的反应原理。

Na2O2溶于水电离出Na+和O22-，O22-与H2O电离出的H+结合生成H2O2，H2O2分解放出O2，即：

Na2O2+2H2→H2O2+2NaOH        ①

2H2O2→2H2O+O2↑              ②

合并①和②即得：

2Na2O2+2H2O→4NaOH+O2↑     ③

2.驗证Na2O2与H2O反应的原理。

Na2O2与H2O反应的演示实验只用带火星的木条检验了氧气的生成，并没有检验NaOH的生成。教师为验证NaOH的生成，往往向反应后的溶液中加入酚酞，从溶液颜色变化验证NaOH的生成，但结果往往是溶液变成红色后马上又褪色了，这是什么原因呢？有的教师就解释为Na2O2具有漂白性，使溶液褪色了，事实真是如此吗？我们做了以下一组实验来研究这个问题：

实验1：向试管中加入一定量Na2O2粉末，再加入少量水，直到Na2O2固体完全反应为止，再加入酚酞，溶液变红色依然褪色。

这个实验证明并非是Na2O2漂白作用使之褪色的，那么是什么原因呢？依据上述反应原理，该反应的中间产物是H2O2，H2O2具有漂白性，是不是H2O2使红色褪去了呢？

实验2：取少量NaOH溶液于试管中，加入酚酞溶液变红，再加入少量30%H2O2水溶液，红色立即褪去。该实验说明H2O2的确能漂白碱性溶液中变红色的酚酞，也就是说Na2O2与水反应生成的H2O2并未完全分解成H2O和O2，而是仍有一部分在溶液中，因而该溶液就有了漂白性。为了证实这个结论，我们又做了下面的实验。

实验3：取少量Na2O2加入到试管中，加水到Na2O2反应完全并且无气泡产生为止，再加热该试管，发现仍有大量气泡产生，经检验是氧气。充分加热后，冷却，再向试管中加入酚酞，溶液变红并且不褪色。

经上述实验证明Na2O2与H2O反应后，加入酚酞变红色后褪色的根本原因是溶液中未分解的H2O2造成的。

演示实验本身有新奇、直观、变化多端、丰富多彩的特点，但许多学生往往处于消极被动或看热闹的地位，常呈现一种无序的兴奋状态。因此在演示实验时首先要让学生明确目的、紧扣内容、强化规范。教师在规范操作技能和展示化学变化的过程中，应注意引导学生明确为什么要做、观察的重点是什么、如何做、哪些方面可以改进，促使学生通过演示实验不断锻炼提高自我观察、自我思考、自我获得进步的知识与技能，并不断掌握科学的观念、方法及实验创新的原则、技巧等方面的能力。要强化规范，注重过程和方法。

四、演示实验的作用

演示实验是化学教学中最常用的直观手段之一。从演示实验的作用看，可以把演示实验分成传授新知识的演示实验、验证或巩固所学知识的演示实验及指导性演示实验三种类型。

1.传授新知识的演示实验。

这是以让学生获取新知识为目的而进行的演示实验，通常是边讲边演示。从逻辑上看，这往往是一个由特殊到一般的学习过程。教师在演示时，先讲述实验原理、条件及注意事项;当学生观察到实验现象后，教师再通过谈话启发学生对所观察到的现象进行解释，引导其得出正确的结论。

例如，在讲“铵离子的检验”时，采取的方法是先演示“氯化铵和硫酸铵分别与氢氧化钠溶液作用”的实验，然后总结得出检验铵离子的一般方法。为此，在开始演示实验之前要突出强调铵盐能跟碱起反应放出氨气（讲铵盐性质时学过的）。实验过程中，要引导学生观察湿润的红色石蕊试纸接近装有铵盐（氯化铵和硫酸铵）与氢氧化钠混合液的试管口时试纸颜色的变化、能闻到什么气味，然后由学生根据实验现象或结果来回答，并由教师加以总结得出正确的结论。像这样通过演示实验来进行新知识的教学，就具有较强的真实感和说服力，使学生容易理解和记忆所获得的新知识。

使用传授新知识的演示实验进行教学时，应注意以下几点：（1）在演示实验时，学生并未掌握有关实验的理论知识，在没有理论的指导下，学生观察实验时往往会忽略掉最关键的内容。因此，教师要有意识地引导学生注意实验的条件、环节和实验的主要结果（亦即告诉学生观察什么、如何去观察），使学生能看懂实验，准确地观察到实验的现象和结果。这是这种演示实验的感性阶段。

（2）在演示实验结束后，教师不要急于做出结论，应通过谈话启发学生自己去做结论，以培养学生的思维能力，促进其对知识的消化理解，并加强对所学知识的巩固。例如，在前述有关铵盐检验的实验中，当学生观察到“试纸变蓝，有刺激性氨味”时，应启发学生思考产生此现象的原因。这是这种演示实验的理性阶段。

（3）要注意把实验中所得出的特殊（或个别）的结论推广到一般（或同类的其它对象）中去，使学生类推地掌握带有规律性的知识。例如，应把从演示“氯化铵和硫酸铵中铵离子的鉴定”实验所得出的结论推广到其它铵盐的鉴定中去，总结得出“化学上检验铵盐的一般方法”，这是对这种实验的归纳。

（4）应要求学生用文字或图表把实验的结论记录下来，或结合指导学生读书把教材中的有关内容做上记号或摘录下来以巩固知识。

2.验证巩固所学知识的演示实验。

这是以验证或巩固已学过的知识为目的而进行的演示实验，通常是在讲授完新知识以后进行。从逻辑上看，这往往是一个由一般到特殊的学习过程。教师讲课时，先通过新旧知识的联系与对比，结合使用各种直观教具讲授新知识，待学生初步掌握了这些知识后，再进行有关的演示实验以验证和巩固所学过的知识。

例如，在讲“氧气的实验室制法”时，先结合有关氧气制取与收集的挂图，讲解实验室制取氧气的化学原理与收集方法，使學生对这部分内容先具有初步的认识;然后课堂现场演示实验室制取及收集氧气的过程，使学生通过观察教师的演示，进一步加深印象，提高当堂课的巩固率。又如，介绍“常见的碱——氢氧化钙”时，先通过复习碱的概念，指出氢氧化钙是一种碱，应具有碱的通性——使指示剂变色，然后再演示把紫色的石蕊试液及无色的酚酞试液分别滴加到氢氧化钙溶液（澄清石灰水）中，让学生观察溶液的颜色变化情况，以验证刚刚学习到的知识。

使用这种演示实验法进行教学时，应注意以下几点：

（1）在演示实验前，因学生对有关内容已有初步的印象，所以教师在演示时要引导学生运用已初步掌握的知识来观察实验的过程及现象，同时应该强调操作过程中的关键步骤，即有目的、有针对性地观察。

（2）在演示实验过程中，要启发学生积极思考。例如在演示实验室制取氧气时，可以提出这样的问题：除了用排水法收集氧气外，能否用排空气法收集？怎样用简单的方法证明收集到的是氧气？

（3）演示实验结束后，教师要敦促学生用学过的知识来解释实验现象和结果。如在演示氢氧化钙溶液与指示剂作用时，当学生观察到“滴有紫色石蕊试液的氢氧化钙溶液变成蓝色，而滴有无色酚酞试液的氢氧化钙溶液变成红色”后，让其解释该现象，指出该现象所证实的问题。这是一个由一般到特殊的认识过程。

3.指导性的演示实验。

这是指以指导学生进行正确实验、实习等实践活动为目的而进行的演示实验。在学生上分组实验课时，为了使学生能正确而迅速地进行实验操作和观察，避免在实验方法或使用实验仪器和试剂方面出现大错误，教师一般都要先进行部分实验的演示。例如，学生在进行“化学实验基本操作”的分组实验时，教师应先进行示范性演示，以指导学生准确、规范地进行实验操作，并掌握操作的关键点。进行这种演示实验时，教师还应注意讲清操作要领。例如，在演示“托盘天平的使用”时，要向学生说明“天平水平放置在桌面上，拆掉托盘下的胶衬，然后调整零点”等等，以便教师的演示示范真正起到指导作用。

综上所述，课堂演示实验是化学课堂教学中最常用的教学辅助手段，正确、合理地使用演示实验可以显著提高教学效率。要做到这一点还需注意以下几个原则：

（1）实验操作的规范性。即演示过程中，教师的操作要合乎规程，做到准确、规范，使学生在观看教师的演示后能了解正确的实验操作方法。

（2）实验结果的准确性。在演示前，教师应做认真充分的准备，选择效果最佳、结果最佳的实验方案，要以严肃、认真、实事求是的科学态度，使实验达到准确的预期结果。

（3）实验过程的全局性。演示过程中，教师既要认真实验，又要注意讲清实验的原理和步骤;既要组织学生观察实验现象和结果，又要启发学生积极思维，使学生观察与思考同步进行、紧密结合，达到启智养能的目的。

参考文献

[1]李远蓉 化学教学艺术论.南师大出版社，1996。

[2]蔡勤霞 中学教师课堂教学技巧.外语教学出版社，1998。

[3]刘上贤 中学化学实验大全.上海教育出版社，1996。

[4]化学.高等教育出版社，2001年版中等职业学校。

[5]化学教学参考.人民教育出版社，2001年版普通高级中学。