运用演示实验提高探究能力

文/惠州市河南岸中学 缪东敏

运用演示实验提高探究能力

文/惠州市河南岸中学 缪东敏

“化学是一门以实验为基础的科学，在教学中创设以实验为主的科学探究活动，有助于激发学生对科学的兴趣，引导学生在观察、实验和交流中学习化学知识，提高学生的科学探究能力，在实践中不断培养学生的创新意识。”演示实验是教师常用演示的方法，结合课堂教学而进行的化学实验，演示实验既可以激发学生学习的兴趣，又可以调动学生学习的主动性和积极性，还可以向学生传授实验技能和方法，培养学生观察力、注意力和思维能力，提高科学探究的能力。

一、利用演示实验，创设探究情境

演示实验的基本方式是教师演示实验过程，展示反应现象，引导学生观察、思考、分析实验现象，得出结论。演示实验在化学教学中的主要作用之一,是为学生认识化学世界提供生动的直观感知。因此在化学教学过程中，通过实验现象、结果的讲解或分析，使学生获得形象的、直观的感性认识，从而加深对新知识的理解，同时也能引起学生对知识的求知和探索欲望。根据教学内容适当利用演示实验，建立一个有利于学习的心理环境和认知环境，使他们在良好的心理环境和认知环境中产生对科学学习的需要，激发学生主动学习、探索问题的欲望，并使学生达到整体感知的目的。如在上第一节化学课时，为了让学生了解什么是化学？化学研究的是什么？我特意设计几个简单的演示实验：“耀眼之星”——镁条燃烧发出耀眼的白光；“无中生有”——无色硝酸银溶液中加稀盐酸出现大量的白色沉淀；“清水变葡萄酒”——在无色氢氧化钠溶液中滴入无色酚酞溶液滴，无色的溶液变红了；“清水变水奶”——向无色的碳酸钠溶液中滴入澄清的石灰水，溶液变浑浊。生动有趣、千变万化的化学反应现象，让学生感到好奇而又产生疑惑，为学生创设一个对化学学科产生遐想的时间和空间，激发他们对化学的强烈求知欲，这对化学的启蒙教学无疑起了很大的促进作用。

二、改进演示实验，延伸探究过程

图1

对于课堂教学中的演示实验，课本中所出现的实验的可行性和操作性是不容置疑的。但随着对实验进行深入的研究，我们发现这些实验或多或少会存在一些“问题”。演示实验中实验装置、环保、操作难易性、添加药品难易等方面所暴露出的不足，使学生进入一种察觉到已有知识不能解决新问题的心理状态，因而极大地激发了学生探究改进方法的兴趣，延伸了对演示实验的探究过程。在学生讨论改进演示实验的过程中，教师可以对一些问题进行引导性的指导，尽可能让学生自主地进行实验探究，挖掘实验过程中出现的问题，通过查阅资料能够自行解决问题，教师只在学生完全不明的情况下进行点拨。如在探究“可燃物燃烧的条件”演示实验中，如果按课本的演示实验进行时，因磷燃烧的产物五氧化二磷是白色固体，能溶于水，会刺激人体呼吸道，可能与空气中水蒸气反应，生成有毒的偏磷酸（HPO3），对人体有害的。如何对演示实验进行改进，根据磷燃烧后产生的五氧化二磷的性质，设计了如图1所示的实验装置，通过实际的操作，使该实验现象明显且产生的白烟不会逸出。

又如探究“对蜡烛及其燃烧”的演示实验中，学生发现蜡烛在刚熄灭时会有一股白烟，燃着的火柴只要接触到白烟就能把火柴点燃，那么蜡烛熄灭后的白烟是什么？教师通常会通过对实验的分析得出白烟是石蜡。如果将该演示实验进行改进，通过实验让学生探究白烟是什么，将会激发学生的探索欲望。我将实验设计为：点燃蜡烛后，用短玻璃导管斜插入火焰的内焰，很快他们发现导管另一端有白烟冒出，并可以点燃。然后再改用长玻璃导管斜插入火焰的内焰，结果他们又发现白烟少了并且很难点着，而且还发现在长玻璃导管的内壁上有白色的固体附着，通过实验探究和分析，学生很容易得出白烟是石蜡蒸汽冷凝的结论。

三、挖掘演示实验，增强探究体验

九年级化学实验主要是验证式实验，即是先由教师演示实验，学生观察实验现象，并归纳物质的性质。这样的实验只能是学生被动的接受化学知识，缺乏自己的创新思维和探索的目标。忽略了学生主体思维的激发，这就难以激发学生的探究欲望。如果将演示实验进一步深入挖掘，变为探究式实验教学，只要在足够的时间和空间范围内，让学生自主地完成实验操作，并对实验事实加以分析和做出结论，便能使学生真正感受到学习的乐趣。这样不仅能活化学生的思维，而且能很好地激发学生的探究能力。如在“用过氧化氢和二氧化锰制氧气”实验教学中，学生只能了解到催化剂会对化学反应速率造成影响，但他们并不能了解除了催化剂能影响化学反应速率外，还有哪些因素会对化学反应速率会造成影响，我将问题提出后，让学生通过查阅资料和利用网络资源对疑问理论研究，然后将学生研究的内容进行总结和交流，再让学生进行实验探究。有些学生做到了如下的实验设计和探究：

（1）催化剂MnO2的用量对反应速率有没有影响呢？

每次均用30m L10%的H2O2溶液，采用不同量MnO2粉末做催化剂，测定各次收集到500mL氧气时所用的时间，结果如下：（其他实验条件均相同）

实验次序1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 MnO2粉末用量（克）所用时间（秒）

（2）H2O2溶液的溶质质量分数对反应速率有没有影响呢？

每次均取5mL 30%的H2O2溶液，然后稀释成不同溶质质量分数的溶液进行实验。记录数据如下：（实验均在20℃室温下进行，其他实验条件也均相同）

实验次序1 2 3 4 5 6 7 8 H2O2溶液溶质质量分数MnO2粉末用量（克）收集540m L气体所用时间（秒）

四、拓展演示实验，挖掘探究深度

教材中的演示实验，由于考虑学生的认知结构和可接受性，许多实验还“留有余地”。因此，在实验教学过程中，教师应充分挖掘原有演示实验的探究功能，可以通过拓展原有演示实验（改变实验目的要求、实验控制条件、实验仪器、实验情景等），创设实验创新的探究情景，引导学生揭示原有实验理论、实验方法的适用条件，探究适用于新实验情景的新的实验理论和实验方法，培养学生运用实验探究新方法的能力，从而使学生的创新意识得到充分的激发。如在“碱的化学性质”的演示实验中，学生对二氧化碳与澄清石灰水反应的印象很深，但对二氧化碳与氢氧化钠溶液反应这方面的知识就模糊不清。为了克服以上的不足，我向同学们提出探究任务：如何设计用实验证明二氧化碳与氢氧化钠溶液是否反应？先给同学们提供信息材料、并引导同学们思考设计实验应从节约药品，操作是否简便、安全和是否造成污染等方面考虑，并把自己设计的实验装置画成草图。同学们受到了启发，很快把实验设计方案交上来。我选择几位同学设计的实验方案（如下图2、3、4所示）进行演示实验操作：

图2

图3

图4

三个实验都是利用CO2与NaOH溶液反应，导致瓶内气体减少而压强减少，U型管中的液面出现左高右低的现象或气球膨胀或塑料瓶变瘪的现象。这证明CO2与NaOH发生了反应。通过拓展演示实验，使得化学反应的现象明显，使学生对二氧化碳与氢氧化钠溶液反应这内容留下不可磨灭的印象，有了很深刻的理解。

又如掌握了气体的制取和性质的知识后，学生对香脆署片、果蔬菜脆片等食品装在充满气体的塑料袋内，显得胀鼓鼓的，里面填充的是什么气体感动很有兴趣。他们查找资料得知：为了防止食品挤压变形，并为了防止食品腐烂，保持食品原有的色、香、味、形及其营养价值，工厂使用的包装气体是空气或空气的成分之一。学生想通过实验，确定填充气体的成分。要进行实验探究，首先要设计实验过程。如何将包装袋内的气体导出？又如何收集导出的气体？这是本实验的难点。我鼓励学生用不同的方法去收集气体，最后学生决定先用针筒将包装袋内的气体抽出，用排水法收集于集气瓶中。然后他们将收集到的气体进行如下的实验：（1）用针筒将包装袋内的气体注入澄清的石灰水，若澄清石灰水变浑浊了，则证明包装袋内的气体是CO2；（2）若澄清石灰水不变浑浊，再将包装袋内的气体用针筒抽出，用排水法收集于集气瓶中，将燃着的木条伸入集气瓶内，观察燃烧情况，若木条正常燃烧则为空气，若木条熄灭则为氮气。

责任编辑 黄日暖