改进化学演示实验可视性的有效策略

摘要：化学课堂由于受条件所限，学生往往难以清晰观察到化学演示实验现象，为了改善和提高教学演示实验的效果，从实验装置、实验仪器、实验方案、实验形式等7个方面作了探索和改进，阐述了增强演示实验可视性的有效策略。

关键词：演示实验；可视性；趣味性；有效策略；实验改进

文章编号：1005–6629（2016）5–0075–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

化学是一门以实验为基础的学科。化学实验对于帮助学生理解、巩固化学知识，形成化学概念，获得实验技能，培养实事求是、科学严谨的态度和科学方法具有不可替代的作用。平时的教学由于受实验仪器、药品、装置、设计思路等因素的影响，教师做的演示实验，学生有时因观察不到实验现象，而对实验结论产生怀疑，使实验失去应有魅力，影响了学习效果。为此，我们创新实验思路、优化实验方案，增强实验可视化，提升实验效果，积极尝试做让学生看得见的实验。

1 优化实验装置，增强实验的可视性

在实验药品不可更换的条件下，我们可以重新设计实验装置，增大可观察范围，让学生看得到、看得清。

学习分子的知识时，为探究分子具有不断运动的特性，教师按照图1所示装置进行演示实验。由于装置气密性太差，氨气散逸到空气中，学生闻到了刺激性气味，影响了学习情绪。加上受实验仪器局限性的影响，小烧杯“个头”较小，即便滴有酚酞的小烧杯内所盛液体由无色变为了红色，也影响了学生的观察，大班额教学班后几排的学生几乎无法看到。且该实验使用浓氨水的量相对较多，实验完毕后造成较大浪费，装置密封性差，氨气进入室内，造成了对环境的污染。为此，我们本着“减少药品用量，改变实验装置”的思路，对教材实验装置进行了重新设计：取四条长15厘米的细铁丝，下端拧在一起，插在一个7号胶塞上，放在玻璃片上，上端分开成树枝形。将浸有酚酞试液的棉花团绑在树枝形铁丝上制成“花树”，在玻璃片上滴一滴浓氨水，罩上大烧杯，如图2所示。过一会儿，棉花团由白色变成了红色，犹如一株盛开的鲜花，鲜艳夺目。改进后的实验，现象明显，视野增大，氨水用量减少，体现了“节约、绿色、环保”的理念[1]。

2 替代实验仪器，增强实验的可视性

寻找化学仪器的替代品，可以使我们进行的实验探究更加方便，增强实验的可视性、趣味性。

在学习“酸碱中和反应”时，通常教师向试管里加入氢氧化钠溶液，再滴入几滴酚酞，试管里呈现红色，此时再向试管里滴加稀硫酸（或盐酸），随着稀硫酸（或盐酸）的不断滴入，红色逐渐消失，以此验证酸碱之间发生了中和反应。试管实验总有它的局限性：容积小、可观察范围小，部分学生看不到。此时，如果用一水杯代替试管，在水杯的底部事先涂抹了氢氧化钠溶液，然后逐滴加入稀硫酸（或盐酸）和酚酞的混合液，随着混合液的不断加入，杯底逐渐变红，继续加入混合液，杯底的红色逐渐消失又变为无色，如图3所示。

通过颜色的变化，证明酸碱之间中和反应的发生，用水杯替代试管进行实验，拉近了化学实验与学生的距离，增大了观察视野，提高了实验效果。

3 优化实验方案，增强实验的可视性

对于原来不太完善的实验方案，我们可以通过再补充的方法使之趋于完善，实现实验效益的最大化。

物质溶于水时通常伴随有能量的变化。课堂上学习物质溶解时，教师分别取了两个100mL烧杯，向烧杯中分别加入50mL水，用温度计分别测量两个烧杯中水的温度。然后再向两个烧杯中分别放入一定质量的固体氢氧化钠和硝酸铵固体，待固体完全溶解后，再次分别测量烧杯中液体的温度，通过比较温度变化来证实物质溶于水时有热量的吸收或放出。众所周知，温度计的示数很不利于学生观察，同时，该实验设计过于平淡，缺乏趣味性。为此我们利用学生司空见惯的蜡烛融化、水结冰等生活现象来设计实验，以增加趣味性和可视化[2]。

如图4所示，用石蜡将内装适量水的烧杯与小木块粘在一起，测出水的温度，然后向烧杯中加入固体NaOH使之完全溶解，再次测出水的温度，比较温度计两次示数的变化。提起烧杯，这时会发现小木块掉下来，这是因为NaOH固体溶于水时放出热量，导致石蜡融化，木块和烧杯分离。该实验有力证明了氢氧化钠溶于水会放出热量。

如图5所示，把内装适量水的烧杯放在湿木块上，测出水的温度。然后往烧杯里加入硝酸铵使之溶解，再次测出水的温度，比较温度计两次示数的变化。此时，拿起烧杯，发现木块粘在烧杯的底部，说明硝酸铵溶解时要吸收热量，使温度降低，因而使木块上的水结冰。该实验有力证明了硝酸铵溶于水会吸收热量。

上述实验，打破了原来单一的设计思路，利用石蜡融化、水结冰等宏观现象，既有通过温度计示数变化得出的定论，又有通过实验现象得出的结论，视角虽不同，结论却一致，定性分析和定量测量融合渗透、相得益彰。既加深了学生对所学知识的理解，又增强了实验的可视化效果，实现了实验方案的优化设计。

4 改变实验教学形式，增强实验的可视性

学生实验能让学生切身体验实验探究的过程，经历知识的获取过程，学生看得清、看得真、看得全，更有利于学生观察能力和思维能力的培养。学习酸、碱、盐的性质时，教师往往用试管进行演示实验，由于受实验仪器、试剂用量等因素的影响，很多实验现象学生往往观察不到或观察不清，因此我们便改教师演示实验为学生随堂实验。

如图6所示，在讲授酸的化学性质时，按照同桌两人一组进行分组实验，在点滴板的六个空穴中分别放入镁条、碳酸钠粉末、生锈铁钉、硝酸银溶液，紫色石蕊试液、酚酞试液。通过小组实验理解知识、得出结论。

点滴板的使用，既解决了学生看不清、看不见的问题，又节约了药品、减少了污染，提供给学生动手操作、动脑思考的机会。

5 增补演示实验，增强实验的可视性

氢氧化钠与二氧化碳的反应，是初中化学学习碱的重要性质之一。对该知识的学习教材中没有安排实验探究活动，只是进行了简单的陈述。学生理解起来十分困难。为此我们补充了演示实验，让学生通过观察实验现象，增强对知识的理解。在体积相同均盛满CO2的两个集气瓶中，分别加入等体积的水和浓氢氧化钠溶液，如图7所示。实验时，把注射器内的水和NaOH溶液分别压入广口瓶，对比甲、乙两组实验中气球大小变化的程度，可以有力地说明CO2与NaOH之间确实发生了化学反应。该探究实验化抽象为具体、化无形为有形，利用气球体积的变化巧妙证实氢氧化钠与二氧化碳之间发生了化学反应。用实验事实说话，化感知为可视，避免了教师单纯的说教，真实性强。

6 改变实验思路，增强实验的可视性

比较二氧化碳与空气密度的大小，过去教师常利用“称量法”进行演示实验。即：在托盘天平的两个称盘上分别放两个等大的烧杯，调节天平至平衡。向其中一个烧杯中倾倒二氧化碳气体，观察天平的平衡情况。由于托盘天平只能进行粗略的称量，再加上实验过程中二氧化碳易散失等因素，导致实验现象不是很明显，学生几乎看不到天平指针的偏转。为此，我们改变实验思路，采用如图8所示的方法进行实验[3]：

透明塑料管内装有一根细铜丝，铜丝上等距离系有11个棉球，两端与干燥管相连。透明塑料管上段和下段的各5个棉球用紫色石蕊试液润湿，干燥管内塞入用稀NaOH润湿的棉球。0号棉球内预先包有少量K2CO3粉末，用注射器通过管壁向0号棉球缓慢注入稀H2SO4。可观察到0号棉球下面的5个球全部由紫色变为红色，0号棉球上方的1号棉球也由紫色变为红色，但颜色相对下部的棉球较浅。根据塑料管内下部的棉球颜色变红且较深，上部的棉球颜色多数不变色，有力地证明了二氧化碳的密度比空气密度大。

该实验现象明显，可视性与趣味性强，给学生强烈的视觉冲击，收到了较好的实验效果。

7 借助媒体设备，增强实验的可视性

影响化学反应现象的因素较多。有的化学反应现象明显，有的化学反应现象不明显，对于化学反应现象不很明显的实验，我们可以借助投影仪、多媒体等设备，通过放大实验现象，让学生看得见。

学习金属与酸的反应时，教师选取了铁丝、铜片、铝条三种金属和稀硫酸，以试管作为反应容器进行演示实验，探究金属与酸是否发生反应。当向盛有三种金属的试管中分别滴加稀硫酸时，盛铜片的试管内没有明显现象；铁片与稀硫酸反应也很缓慢，表面只吸附了几个气泡，这些气泡用肉眼观察都是很难看到的[4]；由于铝条未事先用砂纸进行打磨，刚上来时，没有明显现象，一段时间后才有气泡产生，这些现象也只有实验教师和坐在前排的极少数学生能够观察到，坐在教室后排的学生根本无法看到，实验效果很不理想。如果将实验置于投影仪下，通过投影仪放大的实验现象，学生观察得很清晰，这就有效地解决了后排学生看不到实验现象的问题。通过观察，学生自然会得知哪些金属能够与酸反应，哪些金属不能与酸反应，并得知做金属铝与酸反应的实验时，要提前将其表面的氧化膜除去这一注意事项。

化学是一门以实验为基础的学科，化学实验是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。只有设计可视化实验，做让学生看得见的实验，才有利于激发学生兴趣，启迪学生心智，开拓学生思维。

参考文献：

[1]王荣桥.微型实验在初中化学实验教学中的应用[J].教学与管理，2014，（6）：51.

[2]谭强.鲁教版化学教科书部分实验的改进和补充[J].中学化学教与学，2015，（11）：50.

[3]王媛.比较二氧化碳密度大小的趣味实验[J].中学化学教学参考，2014，（9）：52.

[4]潘宁.做学生看得见的化学实验[J].化学教与学，2014，（7）：88.