中職化學(xué)演示實驗設(shè)計與分析

陽平

（湖南省耒陽師范學(xué)校湖南耒陽421800）

中職化學(xué)演示實驗設(shè)計與分析

陽平

（湖南省耒陽師范學(xué)校湖南耒陽421800）

實驗是研究問題最有效的途徑和基本方法，實驗準(zhǔn)備前，必須對整個實驗原理和教學(xué)目標(biāo)做全面系統(tǒng)的分析和研究，找出最有效的實驗方法，實驗設(shè)計要考慮其合理性和適用性，使其能更好地體現(xiàn)教學(xué)需要。

中職；化學(xué)；演示實驗設(shè)計；合理性

實驗是研究問題最有效的途徑和基本方法，也是在教學(xué)過程中最直觀的教學(xué)手段，在實驗演示過程中，學(xué)生能夠通過教師的實驗操作和在實驗過程產(chǎn)生的現(xiàn)象來理解所學(xué)的知識，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)和解決問題的能力。演示實驗的教學(xué)作用和示范性表明，實驗過程與實驗的結(jié)果必須準(zhǔn)確且具有說服力，要達(dá)到這個目的，實驗前教師就必須對整個實驗原理和教學(xué)目標(biāo)做全面系統(tǒng)的分析和研究，作出最能體現(xiàn)教學(xué)效果的實驗設(shè)計方案。

在職業(yè)學(xué)?；瘜W(xué)教學(xué)中，實驗教學(xué)大多不被重視，實驗設(shè)計與研究存在很多問題，表現(xiàn)為：教師的設(shè)計意識不強(qiáng)，教師不愿意花時間和精力去設(shè)計或改進(jìn)實驗，特別在一些非化學(xué)專業(yè)中，教師考慮用實驗的方法來闡述和分析問題的不多，由于缺乏實驗的支撐，學(xué)生學(xué)習(xí)興致不高，效率低下；部分實驗設(shè)計的水平不夠高，設(shè)計理念落后，沒有規(guī)劃性，表現(xiàn)在實驗設(shè)計的科學(xué)方法上存在的問題太多，很多教師不善于利用科學(xué)理論和原理對實驗設(shè)計進(jìn)行指導(dǎo)，在確定實驗內(nèi)容上存在依賴性和主觀性，設(shè)計中的方法簡單粗糙，有的尋找實驗方案盲目又不具體；化學(xué)實驗設(shè)計的設(shè)計理論不適合教學(xué)要求，實驗教學(xué)目的不明確，實驗設(shè)計的內(nèi)容和要表達(dá)的思想不是從職業(yè)學(xué)校的各專業(yè)特點來考慮，適用性不明確。要讓實驗在教學(xué)中發(fā)揮作用，就必須在實驗設(shè)計過程中明確設(shè)計思路，了解各實驗要素的作用，并考慮其內(nèi)容的合理性、適應(yīng)性與針對性。

了解演示實驗設(shè)計各要素及其目的要求

化學(xué)演示實驗方案的設(shè)計，是在實驗演示操作前對要演示的內(nèi)容按目的和要求綜合運用相關(guān)的化學(xué)知識和一定的操作技能，對實驗的藥品、儀器、裝置、順序、方法、條件控制、安全措施等進(jìn)行的科學(xué)完整的規(guī)劃?；瘜W(xué)實驗設(shè)計沒有固有的步驟和方案，設(shè)計前必須全面分析了解實驗的基本要素，即要了解演示的目的、實驗原理、實驗藥品、實驗設(shè)計、儀器裝置、實驗操作及操作規(guī)程、實驗結(jié)果的處理。這些要素互相關(guān)聯(lián)，任何一個因素發(fā)生變化，都會影響實驗演示的效果，其中，實驗?zāi)康氖呛诵?，是設(shè)計前首先應(yīng)該考慮的因素；實驗原理是實現(xiàn)實驗?zāi)康牡睦碚摳鶕?jù)，決定藥品與儀器裝置的選擇；實驗程序的設(shè)計以實驗原理為基礎(chǔ)，是能否完成實驗的關(guān)鍵；儀器裝置與藥品是實驗的物質(zhì)基礎(chǔ)，儀器藥品的選擇是由實驗原理和實驗程序決定的；實驗操作及注意事項是實驗得以順利、安全進(jìn)行的保證，它由實驗程序和實驗用品來確定；實驗結(jié)果的處理是對實驗是否達(dá)到預(yù)期目的所進(jìn)行的檢驗，在解釋實驗現(xiàn)象、處理所測得的數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行綜合分析。設(shè)計實驗的主要目的是為了提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力和方法。設(shè)計的基本要求是：科學(xué)、簡潔、現(xiàn)象明顯，便于學(xué)生觀察與分析。

考慮和分析演示實驗各環(huán)節(jié)的合理性

化學(xué)實驗的設(shè)計包括對教材上原有的實驗進(jìn)行改進(jìn)，使之在原來的基礎(chǔ)上更加完善，或是自己根據(jù)教學(xué)需要設(shè)計實驗來佐證一個知識點，不管哪一種情況，都應(yīng)該遵守實驗設(shè)計的基本原則，在實驗的設(shè)計過程中要特別注意分析各環(huán)節(jié)的合理性，具體應(yīng)該從以下幾個方面來考慮：

實驗原理的合理性實驗設(shè)計要根據(jù)所學(xué)的知識機(jī)構(gòu)及化學(xué)原理來分析和構(gòu)思，演示實驗的原理必須正確且在學(xué)生掌握的知識范圍內(nèi)，簡單來說，設(shè)計的實驗應(yīng)該指向明確，設(shè)計原理準(zhǔn)確，如果設(shè)計的原理錯誤或者有瑕疵，就是一個失敗的實驗，因為它沒有科學(xué)性來作保證，演示這樣的實驗會對學(xué)生造成理解上的負(fù)面影響，例如，小教大?；瘜W(xué)教材，在驗證金屬銅與稀硝酸的氧化還原反應(yīng)的實驗中，教材介紹的方法是：把銅片放進(jìn)試管稀硝酸中，再用透明的塑料袋套緊試管口進(jìn)行實驗觀察。這個設(shè)計操作簡單，但存在設(shè)計缺陷，演示這個實驗要說明兩個問題：一是銅與硝酸發(fā)生了反應(yīng)，這個可以通過觀察溶液的顏色得知；二是要說明反應(yīng)產(chǎn)生了無色的一氧化氮。在這個裝置中，因為試管和塑料袋存在空氣，把產(chǎn)生的一氧化氮氧化成棕色的二氧化氮了，觀察到試管中的氣體是棕色而不是無色，讓學(xué)生產(chǎn)生了誤解。

實驗時間安排的合理性即理論講授的時間與實驗演示需要的時間安排要有合理性。有時設(shè)計一個實驗是為了驗證一個基本原理或是說明一個問題，這就必須把時間控制在一定的范圍內(nèi)，如果一個實驗在操作上占用的時間過多，師生分析和討論的時間就不夠，教學(xué)達(dá)不到理想效果，因而在實驗設(shè)計時應(yīng)該充分評估并合理分配課堂實驗時間。

安全措施的合理性這是一個實驗首先應(yīng)該考慮的問題，要盡量防止帶有危險性的操作、避免與有毒有腐蝕性的物質(zhì)接觸，若無法避免則應(yīng)采取安全措施。如戴防護(hù)鏡，在排氣設(shè)備好的環(huán)境中操作；有毒物質(zhì)必須處理，以避免對環(huán)境造成污染。

用品選擇的合理性設(shè)計的實驗方案要切實可行，所選用的藥品、儀器、設(shè)備和方法在學(xué)校現(xiàn)有的條件下能得到滿足，有些實驗的設(shè)計原理可能盡乎完美，但實驗成本太高，或者是對儀器有特殊要求，學(xué)校現(xiàn)有條件無法滿足設(shè)計要求。因此，實驗設(shè)計應(yīng)盡可能簡單易行，應(yīng)采用簡單的實驗裝置，用較少的實驗步驟在較短的時間內(nèi)完成實驗，且效果明顯。

注意實驗內(nèi)容的適用性和針對性

一個實驗設(shè)計的好與壞是相對的，實驗在教學(xué)中的適用性主要是指設(shè)計的實驗要適合學(xué)生觀察與思考，設(shè)計的內(nèi)容符合專業(yè)需求。對不同的教學(xué)群體，設(shè)計的目的手段和方法應(yīng)有所不同，實驗設(shè)計的適用性與針對性應(yīng)主要考慮以下幾方面。

產(chǎn)生的現(xiàn)象要適合學(xué)生的觀察演示實驗與個人分析與研究實驗對可見度要求不同。在演示實驗中，教師的操作過程及產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象要讓全體學(xué)生都能觀察清楚，而大多數(shù)實驗在演示的過程中很難做到這一點，特別是在試管中反應(yīng)的演示實驗，其可見性都不太理想。這就要求教師在實驗前先有預(yù)知，找出行之有效的辦法來解決。提高實驗可見度的方法有很多，可以根據(jù)具體演示的實際情況來選擇，如可考慮把演示放在學(xué)生中心位置；觀察透明溶液顏色時，選擇能讓較強(qiáng)光線透過的位置（如窗臺邊，燈光下）；選擇合適的儀器與材料，或者借助多媒體來輔助演示。

演示方式方法要適合專業(yè)特點不同專業(yè)對化學(xué)知識的要求各不相同，實驗設(shè)計應(yīng)考慮到不同專業(yè)的實用性和實踐性，突出專業(yè)特點。例如，學(xué)前教育專業(yè)要求學(xué)生了解一些基本的化學(xué)常識，能用所學(xué)知識分析生活中的化學(xué)問題，因而，化學(xué)實驗設(shè)計選擇的材料應(yīng)盡可能來自于生活中常見物品，演示方法上可以增加一些趣味性，如學(xué)習(xí)酸與鹽的反應(yīng)時，就可以設(shè)計成一個“雞蛋游泳”的游戲?qū)嶒?，將“清水”（鹽酸）倒入大玻璃杯中，然后在里面放一個雞蛋，由于鹽酸與碳酸鈣產(chǎn)生大量的氣泡，使雞蛋上浮到液面，產(chǎn)生的氣體減少了，浮力降低就又下沉了，如此反復(fù)。學(xué)生對該實驗現(xiàn)象會產(chǎn)生濃厚的興趣。通過這樣的演示，學(xué)生不但能夠通過實驗現(xiàn)象了解所學(xué)的知識點，而且能夠?qū)W會一些實驗的方法和技巧，對他們?nèi)蘸髲氖碌墓ぷ髌鸬揭龑?dǎo)和示范作用。而模具設(shè)計專業(yè)要求學(xué)生能用化學(xué)知識解決在實際機(jī)械制造過程中的一些問題，如金屬的腐蝕與防護(hù)，設(shè)計實驗時，可選擇學(xué)生加工的零件，可設(shè)計不同材質(zhì)的鋼鐵在相同環(huán)境中的腐蝕情況比較實驗；同一材質(zhì)的鋼鐵在不同的環(huán)境（水、酸、堿、油等）中的腐蝕情況比較；同一材質(zhì)的零件與不同金屬（活潑性不同銅、鋅、鋁等）接觸在一起的腐蝕情況比較等實驗，讓學(xué)生通過觀察這些實驗結(jié)果，分析金屬腐蝕的原因，找出解決問題的方法。

對實驗現(xiàn)象的觀察應(yīng)具有針對性適合學(xué)生集中注意力觀察，產(chǎn)生的現(xiàn)象能直觀地說明和分析我們設(shè)定的問題，忌把實驗設(shè)計得花里胡哨，讓學(xué)生看得云里霧里，例如，在氨氣的噴泉實驗中，一位教師在圓底燒瓶的噴嘴處引出了兩根導(dǎo)線，再在外面連接一個紅色的燈泡，產(chǎn)生噴泉的同時，燈泡也發(fā)亮了，結(jié)果是很多學(xué)生只看到燈泡發(fā)亮，而沒有注意噴泉的形成，分散了學(xué)生的注意力，沒有達(dá)到預(yù)定的實驗?zāi)繕?biāo)。這個實驗的觀察點在于：滴管中擠出少量的水，形成噴泉；燒杯中溶液的顏色與噴泉的顏色變化，而這個發(fā)光裝置在本實驗中是多余的。同時，在實驗演示過程中，教師應(yīng)該注意指導(dǎo)學(xué)生觀察，提示學(xué)生觀察什么，怎樣觀察。有時我們?yōu)榱俗寣W(xué)生觀察其中的一個現(xiàn)象，可以采用遮蔽物（如書、紙片等）擋住其他次要現(xiàn)象，以便學(xué)生集中注意力。

如何設(shè)計一個完美的實驗，讓實驗在教學(xué)中發(fā)揮作用，是每個化學(xué)教學(xué)工作者應(yīng)該思考的問題，教師除了要了解本學(xué)科的特點外，還應(yīng)該了解職業(yè)學(xué)校的各個專業(yè)的教學(xué)需要和學(xué)生的具體情況，并進(jìn)行綜合分析。同時，教師在平時的教學(xué)和教研中應(yīng)該多總結(jié)、多學(xué)習(xí)，因為一個好的實驗設(shè)計是建立在教師扎實的專業(yè)知識和豐富的實驗經(jīng)驗基礎(chǔ)上的。

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A

1672-5727（2012）06-0134-02

陽平（1966—），男，湖南衡南人，湖南省耒陽師范學(xué)校高級講師，主要從事基礎(chǔ)化學(xué)、金屬材料與模具設(shè)計等課程教學(xué)。