演示實驗在高校理化基礎(chǔ)課教學(xué)中的重要作用

摘要：物理與化學(xué)是理論與實驗并重的基礎(chǔ)學(xué)科，是從微觀的角度認(rèn)識宏觀的物質(zhì)。實驗可以幫助學(xué)生加深對理論知識的理解和認(rèn)知。本文從啟發(fā)思維、培養(yǎng)學(xué)生能力、理解鞏固學(xué)習(xí)知識和培養(yǎng)學(xué)生正確的操作技能等四個方面闡述了課堂演示實驗在物理化學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)中的重要作用。

關(guān)鍵詞：演示實驗；物理化學(xué)教學(xué)；啟發(fā)思維；培養(yǎng)能力

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-6148(2008)8(S)-0021-3

在高校特別是高職校許多專業(yè)中，物理與化學(xué)都是重要的基礎(chǔ)課，也是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。對理、化課的學(xué)習(xí)，學(xué)生普遍的反應(yīng)是既新奇、又畏難。學(xué)生感到新奇的、有興趣的是實驗，而讓學(xué)生感到困難的是理論知識的學(xué)習(xí)、理解和掌握。在教學(xué)中，如何將理論知識與實驗有機的結(jié)合起來，創(chuàng)設(shè)一種“引人入勝”的情境，使學(xué)生能通過實驗加深對理論知識的理解， 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂演示實驗起著非常重要的作用。精心設(shè)計好演示實驗的課堂程序，在教學(xué)中圍繞教學(xué)目的正確進(jìn)行演示實驗，并將演示、講解和引導(dǎo)學(xué)生觀察、思維結(jié)合起來，可以更好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)效果。演示實驗通過展現(xiàn)鮮明、準(zhǔn)確、生動的感性材料，幫助學(xué)生在認(rèn)知過程中從宏觀向微觀過渡，使概念、原理更容易理解，使知識形象化，便于記憶。

1 演示實驗是啟發(fā)式教學(xué)的一種重要手段

演示實驗在教學(xué)過程中是啟發(fā)學(xué)生思維的有效手段。一個新概念的引入或一個新問題提出時，學(xué)生往往會感到抽象、難以理解。此時，若結(jié)合教材內(nèi)容，采用一個現(xiàn)象明顯、結(jié)果準(zhǔn)確的演示實驗，會使學(xué)生注意力集中，產(chǎn)生好奇心，然后抓住時機，通過實驗現(xiàn)象給學(xué)生講解其本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生將具體感知與抽象思維相結(jié)合，用心領(lǐng)會和接受新知識。如講什么是緩沖溶液的概念時，先做演示實驗：

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蒸餾水10ml

第一組試管 各加入酚酞指示劑2滴→均無色→各加入1滴NaOH溶液→均顯紅色

NaCl溶液10ml

蒸餾水10ml 

第二組試管 各加入甲基橙指示劑2滴→均顯黃色→各加入1滴HCl溶液→均顯紅色

NaC溶液l0ml

1號試管 各加入0、5mol/LCH3COOH

第三組試管 2號試管 和0、5mol/LCH3COONa→各加入2滴甲基橙指示劑→均顯橙紅色

3號試管 混合溶液10ml

加1滴HCl溶液

→加1滴NaOH溶液→溶液顏色基本不變

對照

引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象。純水和一般溶液中加入少量強酸或強堿后，酸堿指示劑均變色；而醋酸和醋酸鈉混合溶液中加入少量強酸或強堿后，酸堿指示劑不變色。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？啟發(fā)學(xué)生透過現(xiàn)象找到問題的本質(zhì)。酸堿指示劑變色，是因為溶液的PH值發(fā)生了一定的變化，而酸堿指示劑不變色，說明溶液的PH值基本保持不變。由此得知，醋酸-醋酸鈉混合溶液具有保持溶液PH值相對穩(wěn)定的性能，這一類溶液就是緩沖溶液。將演示實驗與理論講解相結(jié)合，能使學(xué)生較快地掌握什么是緩沖溶液這一基本概念。再如基礎(chǔ)力學(xué)講解受迫振動與共振時，也可通過演示實驗來演示課程內(nèi)容。

首先，取一小車放于水平桌面上。在小車上豎直插一鋸條，鋸條上夾一小鋼夾（引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象）。

第二，用手讓小車往復(fù)運動，鋸條會來回擺動，若手由慢到快逐步增大運動頻率，鋸條的擺幅會出現(xiàn)一個由小到大，再由大到小的變化過程。

第三，重復(fù)第二過程，但改變一下鋼夾在鋸條上的位置。實驗結(jié)果與第二步類似，但擺幅極大時的頻率明顯改變。

第四，在小車上插三根相同的鋸條，鋸條上各夾一小鋼夾，注意各鋼夾要在不同位置處。給與小車多個不同頻率的周期性外力，觀察實驗現(xiàn)象。

這一實驗中是用鋼夾的位置來改變鋸條的振動頻率，鋸條在周期性外力作用下來回擺動，當(dāng)鋸條頻率與外力頻率相當(dāng)時會出現(xiàn)共振現(xiàn)象。

2 演示實驗?zāi)苡行囵B(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力和推理能力

在做演示實驗前，一般先應(yīng)給學(xué)生設(shè)問。由教師精心設(shè)計一套由表及里、由淺入深的能揭示事物本質(zhì)，難易適中，具有啟發(fā)性的問題，喚起他們的興趣和注意力后再進(jìn)行實驗。學(xué)生的注意力此時高度集中，他們會認(rèn)真地觀察實驗現(xiàn)象，并結(jié)合老師提出的問題進(jìn)行思索，這時，老師應(yīng)因勢利導(dǎo)，對現(xiàn)象進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生在觀察、思考的基礎(chǔ)上做出判斷，得出正確的結(jié)論。

如講解化學(xué)平衡移動時，濃度是影響平衡移動的因素之一。那么改變反應(yīng)物或生成物濃度，平衡會向什么方向移動呢？讓學(xué)生帶著這個問題來觀察實驗現(xiàn)象：在小燒杯中加入0.1mol/L的FeCl3溶液和KSCN溶液各1ml ，攪拌均勻，發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

FeCl₃+ 6KSCN＝K₃［ Fe(SCN)₆］(血紅色) + 3KCl

將混合溶液加蒸餾水稀釋后分裝在四只量杯中，

這時提問：為什么1、2號量杯中溶液顏色加深？3號量杯中溶液顏色變淺？結(jié)合實驗現(xiàn)象和黑板上書寫的反應(yīng)式，學(xué)生很快就能回答出：1、2號量杯中，因為在平衡體系中增大了反應(yīng)物的濃度，平衡向生成K3［Fe(SCN)6］的方向移動了；3號量杯中，增大了生成物的濃度，平衡向左，即向減小K3［Fe(SCN)6］濃度的方向移動了。由此引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：在平衡體系中，增大反應(yīng)物（或減小生成物）的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動；減小反應(yīng)物（或增大生成物）的濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動。

這種利用課堂演示實驗啟發(fā)學(xué)生觀察、思維的作法，能活躍學(xué)生的思想，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力和推理能力。

3 有利于學(xué)生理解和鞏固所學(xué)理論知識

有些理論知識比較抽象、難懂，可以先給學(xué)生講清楚原理，在學(xué)生初步掌握了一定理論知識的基礎(chǔ)上，再做演示實驗。如講影響溶解度的因素時，有一條“相似者相溶”的規(guī)則。所謂相似，是指分子結(jié)構(gòu)或分子極性相似，關(guān)于這一點，學(xué)生感覺比較抽象、難懂，可以學(xué)生比較熟悉的水分子、單質(zhì)碘、四氯化碳、乙醇分子等為例，講解它們的分子結(jié)構(gòu)，分子極性，在學(xué)生對分子結(jié)構(gòu)和分子極性有了一定的認(rèn)識的基礎(chǔ)上，再給學(xué)生做演示實驗：將單質(zhì)碘分別加到蒸餾水和四氯化碳中，可以看到四氯化碳溶液很快變成紫紅色，說明碘溶解了，而在蒸餾水中碘的溶解度極小。引導(dǎo)學(xué)生透過實驗現(xiàn)象找到問題的本質(zhì)，因為碘和四氯化碳都是非極性分子，溶質(zhì)和溶劑分子極性相似，所以相溶，而水是極性分子，所以與碘不相溶。這樣，學(xué)生對溶解度規(guī)律更易于理解，并加深了印象。 

再如，在講不同質(zhì)量的物質(zhì)在空間同一地點重力加速度相等這一知識點時，可通過下例實驗來鞏固學(xué)生的知識。

用厚為1~2mm的黃銅或鐵片剪幾個直徑為8~10cm的圓盤。再用普通的光滑的白紙剪幾個直徑稍?。ū冉饘俦P小1mm）的圓盤。然后在某一高處，同時使金屬盤與紙圓盤向地板落下，并使在開始落下時，金屬圓盤和紙圓盤都處于水平的位置。金屬圓盤下落很快，而紙圓盤則下落很慢，在空氣中“飛來飛去”，然后才落到地板上。然后，將紙圓盤放在金屬盤上，使紙盤的邊無一處是突出的?，F(xiàn)在，這兩個圓盤在水平位置下落以后，將同時落到地面上，因為此時金屬圓盤為紙盤劈開了空氣并“掃清了道路”。

4 使學(xué)生獲得正確的操作技能

物理與化學(xué)實驗是課程教學(xué)必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。學(xué)生掌握操作技能的唯一途徑是動手練習(xí)，而練習(xí)往往是從模仿開始的。在演示實驗中，教師的操作實際上對學(xué)生的實驗操作起到了示范作用，可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)正確、規(guī)范的操作技能和方法，受到良好的實驗習(xí)慣的教育。因此，教師的演示實驗操作必須規(guī)范、準(zhǔn)確、有序和協(xié)調(diào)，給學(xué)生留下深刻、良好的印象。操作時，把學(xué)生的注意力引導(dǎo)到觀察部位上來，邊示范，邊講解操作方法和注意事項。如試管操作，看似容易、簡單，但學(xué)生操作時，往往會出錯。做演示實驗時，順便給學(xué)生強調(diào)并示范手執(zhí)試管的方法，震搖試管的方法，滴加藥品的方法以及試管加熱的方法等。另外，演示實驗操作速度要快慢適中，使學(xué)生對每一個動作甚至細(xì)節(jié)都能看清楚，這樣可使學(xué)生對一些基本操作印象深刻，記得牢。

綜上所述，課堂演示實驗具有主觀性、示范性、啟發(fā)性和教育性的特征，是物理、化學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)中重要的教輔手段。正確、合理地運用演示實驗，可以顯著提高教學(xué)效率。要使演示實驗達(dá)到預(yù)期的效果，還應(yīng)注意兩個關(guān)鍵問題。一是保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。在課前，教師應(yīng)做認(rèn)真、充分的準(zhǔn)備，選擇現(xiàn)象明顯，結(jié)果最佳的實驗方案，以實事求是的科學(xué)態(tài)度，使演示實驗達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。二是要注意實驗過程的全局性。在實驗過程中，教師既要認(rèn)真操作，又要注意講解；既要組織學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象和結(jié)果，又要啟發(fā)學(xué)生積極思考，使演示實驗達(dá)到有效的培養(yǎng)其智力，能力的目的。

參考文獻(xiàn)：

［1］肖常磊，錢揚義.中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)論.化學(xué)工業(yè)出版社.2008.1

［2］從實驗中了解化學(xué).化學(xué)工業(yè)出版社.2006.7

［3］教育部，《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》

(欄目編輯黃懋恩)