淺議提高高中化學(xué)課堂演示實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度

項(xiàng)衛(wèi)源

摘要：學(xué)生只有獲得清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，才能正確的分析、探究，從而獲取本質(zhì)。清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更會(huì)激發(fā)學(xué)生探究新知識(shí)的欲望，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有利于學(xué)習(xí)的正向遷移，為化學(xué)概念提供輔證。清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能讓學(xué)生從模糊的感性認(rèn)識(shí)上升到理性思維，這對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解和掌握至關(guān)重要。如何提高實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度，這就關(guān)乎課堂效率。研究提高化學(xué)課堂演示實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)；可見(jiàn)度；清楚

文章編號(hào)：1008-0546（2017）03-0088-02 中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.03.031

化學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的生命線(xiàn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是整個(gè)化學(xué)教材的邏輯組成部分。在化學(xué)發(fā)展成為一門(mén)比較成熟的基礎(chǔ)自然科學(xué)過(guò)程中，化學(xué)科學(xué)上的任何一項(xiàng)重大突破，無(wú)一例外地要經(jīng)過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)這個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中起著舉足輕重的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是讓學(xué)生先對(duì)化學(xué)的科學(xué)現(xiàn)象獲得清晰的認(rèn)知，再通過(guò)分析、探究、歸納等科學(xué)思維方式，獲取現(xiàn)象本質(zhì)，從模糊的感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，這完全符合問(wèn)題探究性學(xué)習(xí)的目標(biāo)。然而完全按照課本的實(shí)驗(yàn)操作未必能夠讓學(xué)生看到預(yù)期的現(xiàn)象和達(dá)到預(yù)期的效果，這就需要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，下面我就從新教材高中化學(xué)（蘇教版）《化學(xué)1》的實(shí)驗(yàn)入手，談?wù)勌岣邔?shí)驗(yàn)可見(jiàn)度對(duì)開(kāi)展課堂教學(xué)的意義。

一、 平板電腦或手機(jī)鏡像輔助，提高實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度

很多情況下，部分演示實(shí)驗(yàn)往往只有前排的學(xué)生能夠看見(jiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。以往為了彌補(bǔ)不足，教師經(jīng)常在教室巡回走一圈以便讓學(xué)生觀察，這往往浪費(fèi)了寶貴的課堂時(shí)間?，F(xiàn)在可以借助于實(shí)物投影來(lái)增強(qiáng)可見(jiàn)性，來(lái)提高實(shí)驗(yàn)的直觀性?？墒菍?shí)物投影儀清晰度有限、角度也有限，隨著科技的進(jìn)步我們不妨借助于平板電腦或手機(jī)通過(guò)AirServer Connect軟件與投影儀聯(lián)通來(lái)實(shí)現(xiàn)。AirServer Connect 軟件支持將安卓設(shè)備的內(nèi)容同時(shí)鏡像至PC（電腦）設(shè)備，高清畫(huà)質(zhì)，掃碼即可鏡像。

通過(guò)AirServer 軟件可以將你的手機(jī)或平板電腦的屏幕搬到電腦上，共同分享手機(jī)或平板電腦移動(dòng)操作設(shè)備屏幕的軟件。步驟1：在手機(jī)上或平板電腦上先安裝AirServer Connect；在講臺(tái)的電腦上安裝AirServer軟件。步驟2：開(kāi)啟講臺(tái)上的電腦并用VGA線(xiàn)連接到投影設(shè)備。步驟3：把你的手機(jī)或平板電腦和你講臺(tái)上的電腦處在同一個(gè)wifi內(nèi)。步驟4：連接wifi，當(dāng)手機(jī)或平板電腦上顯示可用的設(shè)備列表，選擇你的電腦，你的手機(jī)或平板電腦上所呈現(xiàn)的屏幕就會(huì)立即呈現(xiàn)在電腦上，從而清晰地投影到屏幕上。此時(shí)你就可以用手機(jī)或平板電腦的攝像頭360度無(wú)死角，全方位掃描實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了，投影的清晰度就顯著提高了，課堂效率也就提高了。

案例1：鈉與水的反應(yīng)

鈉投入水槽的水中，浮在水面上，變成銀白色光亮的小球，小球在水面上迅速四處游動(dòng)，有嘶嘶的聲音，直至小球消失。若水中預(yù)先滴加了酚酞，則溶液變紅。

分析與思考：銀白色的鈉浮在水面上，學(xué)生不能清楚地觀察到現(xiàn)象，更不可能觀察到鈉熔成了球狀。而將水槽放到講臺(tái)上，用手機(jī)從上方進(jìn)行攝像，現(xiàn)象就非常清楚，球狀的鈉在四處游動(dòng)，鈉游動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的紅色路徑也清晰地展示出來(lái)，就如學(xué)生自己站在桌子邊上直接觀察一樣，這樣達(dá)到的效果跟學(xué)生自己親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的效果幾乎等同了。

案例2：容量瓶的定容操作

實(shí)驗(yàn)過(guò)程要求緩緩將蒸餾水注入容量瓶中，直到容量瓶中的液面接近容量瓶的刻度線(xiàn)1-2cm處，改用膠頭滴管滴加蒸餾水至溶液的凹液面與刻度線(xiàn)相切。

分析與思考：容量瓶的細(xì)頸和刻度線(xiàn)本身很難觀察，若使用實(shí)物投影儀從上投影到下，就不可能看見(jiàn)容量瓶的刻度線(xiàn)和液面。此時(shí)若利用平板電腦或手機(jī)的攝像頭對(duì)焦角度從側(cè)面進(jìn)行錄像投影，再通過(guò)軟件連接到投影儀，就可以讓學(xué)生一目了然清楚觀察到刻度線(xiàn)和液面的位置，而且能夠直觀認(rèn)識(shí)凹液面。這對(duì)學(xué)生掌握容量瓶操作具有直觀的指導(dǎo)意義。

二、 改進(jìn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度

有些情況下，部分演示實(shí)驗(yàn)往往不能觀察到明顯具體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。比如氣體的溶解，反應(yīng)中伴隨的熱量變化等等。此時(shí)若改進(jìn)與創(chuàng)新一些實(shí)驗(yàn)裝置或?qū)嶒?yàn)試劑及操作，就會(huì)有明顯直觀的呈現(xiàn)，學(xué)生觀察到了直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，那么探究該現(xiàn)象下的知識(shí)點(diǎn)，理解該現(xiàn)象下的知識(shí)就起到了至關(guān)重要的作用，對(duì)課堂效率的提高具有決定性意義。

案例1：氯氣的溶解度實(shí)驗(yàn)

書(shū)本實(shí)驗(yàn)用100mL的針筒抽取80mL氯氣氣體，然后抽取20mL水，用橡皮塞堵住針頭的前端，振蕩，觀察針筒內(nèi)氣體體積的變化。

分析與思考：氯氣畢竟在水中的溶解度不大，而且針筒的摩擦作用力會(huì)導(dǎo)致活塞的移動(dòng)變得不明顯。若我們改用小的礦泉水瓶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，效果就非常明顯。具體操作如下：在空的礦泉水瓶中預(yù)先充入氯氣，旋緊塑料瓶蓋。針筒預(yù)先吸入少量的水，將針頭針尖插進(jìn)塑料瓶蓋內(nèi)，推動(dòng)活塞將水注入礦泉水瓶?jī)?nèi)，此時(shí)我們就能觀察到礦泉水瓶好像被壓扁的樣子，同時(shí)伴有咔咔的聲音。這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀且有動(dòng)感的聲音，絕對(duì)能激發(fā)學(xué)生認(rèn)知的探究。且該實(shí)驗(yàn)還可以用針筒抽取出溶解形成的產(chǎn)物——氯水，作為后續(xù)性質(zhì)探究的實(shí)驗(yàn)試劑，該密閉性操作完全防止了氯氣所導(dǎo)致的污染。

案例2：鈉在氧氣中燃燒

書(shū)本實(shí)驗(yàn)是將鈉放在石棉網(wǎng)上加熱，觀察現(xiàn)象。

分析與思考：鈉燃燒發(fā)出黃色火焰的現(xiàn)象明顯，石棉網(wǎng)上留下黑色的斑點(diǎn)，往往觀察不到淡黃色的過(guò)氧化鈉的產(chǎn)物。為什么觀察不到淡黃色的過(guò)氧化鈉粉末呢？其實(shí)主要的原因是由于酒精燈燃燒產(chǎn)生的二氧化碳透過(guò)石棉網(wǎng)與鈉接觸發(fā)生反應(yīng)置換出碳單質(zhì)。所以實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的關(guān)鍵是隔絕二氧化碳與鈉的接觸，我們可以改用硬質(zhì)玻璃管進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，鈉在硬質(zhì)玻璃管中燃燒，鈉燃燒后留下一小堆淡黃色的固體，像一小朵盛開(kāi)的花兒一樣，形狀非常漂亮，而且硬質(zhì)玻璃管本身是透明的非常有利于學(xué)生觀察。

案例3：鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生熱量的探究

書(shū)中原來(lái)實(shí)驗(yàn)是鈉投入水槽的水中，浮在水面上，熔成銀白色光亮的小球。我們通過(guò)熔化成球狀的熔化的現(xiàn)象來(lái)解釋該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。但是若把鈉投入到裝有硫酸銅溶液試管中，則現(xiàn)象會(huì)更直觀。

分析與思考：鈉投入到盛有較濃的硫酸銅溶液試管中，鈉反應(yīng)相對(duì)更劇烈，產(chǎn)生的氫氣聚集在試管內(nèi)，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量聚集后會(huì)導(dǎo)致氫氣燃燒，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致鈉生成的氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧化銅藍(lán)色沉淀分解，生成黑色的氧化銅固體。該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，綜合了鈉先與水反應(yīng)，鈉不能直接從溶液中置換出銅的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)生成的黑色氧化銅使現(xiàn)象更直觀，更能說(shuō)明鈉與水的反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

三、 通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度

對(duì)比實(shí)驗(yàn)是常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生從相似性和差異性出發(fā)，探究各種因素與關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)本質(zhì)的理解，這樣實(shí)驗(yàn)的目的和作用才能完整體現(xiàn)出來(lái)。

案例1：碳酸鈉、碳酸氫鈉與酸反應(yīng)劇烈程度對(duì)比

必修一教材上只是簡(jiǎn)單列舉了碳酸鈉、碳酸氫鈉與酸都會(huì)反應(yīng)，表格中就直接列出結(jié)論，反應(yīng)更劇烈的是碳酸氫鈉，反之則是碳酸鈉。

分析與思考：如何證明反應(yīng)劇烈程度的強(qiáng)弱呢？若只是通過(guò)觀察試管中氣泡的劇烈程度很難分出強(qiáng)弱，畢竟兩個(gè)反應(yīng)都非常劇烈，都立即產(chǎn)生大量的氣體，肉眼根本不能區(qū)分。若在A、B兩個(gè)不同顏色的氣球中分別裝入等質(zhì)量（天平稱(chēng)量）的 Na2CO3和NaHCO3，標(biāo)記對(duì)應(yīng)物質(zhì)為Na2CO3和NaHCO3。試管中預(yù)先加入足量的濃度相同、體積相同的鹽酸，再將兩個(gè)不同顏色的氣球套在試管口上，最后兩個(gè)不同顏色的氣球中的物質(zhì)同時(shí)倒入試管中，就可以觀察到裝有碳酸氫鈉的氣球起初鼓脹快，最終裝有碳酸氫鈉的氣球更大。通過(guò)觀察這個(gè)明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生就自然地會(huì)思考為什么裝有碳酸氫鈉的氣球起初鼓脹快？通過(guò)教師的解釋?zhuān)瑢W(xué)生就能很好地掌握該知識(shí)點(diǎn)，就順利地解決了碳酸鈉與酸分步反應(yīng)機(jī)理的這一知識(shí)難點(diǎn)。那么為什么最終裝有碳酸氫鈉的氣球更大呢？這又是有關(guān)碳酸鈉、碳酸氫鈉與酸反應(yīng)的方程式的有關(guān)計(jì)算的知識(shí)點(diǎn)的掌握，這真是一舉多得。這種帶有“問(wèn)題”驅(qū)動(dòng)的探究性實(shí)驗(yàn)，不僅充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的探究欲望，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，而且培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

案例2： 鐵的鈍化生成氧化膜的驗(yàn)證

書(shū)本明確說(shuō)明了濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，常溫下鐵遇濃硫酸會(huì)發(fā)生鈍化，生成一層致密的氧化保護(hù)膜，從而阻止了反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。

分析與思考：常溫下鐵遇濃硫酸會(huì)發(fā)生鈍化生成一層致密的氧化物保護(hù)膜，若讓學(xué)生觀察表面現(xiàn)象，即使是前后對(duì)比也不可能觀察到明顯的現(xiàn)象。那么怎么來(lái)證明鈍化確實(shí)生成了氧化物保護(hù)膜呢？怎樣才能讓學(xué)生觀察到“理論上”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？我們不防增加一個(gè)鐵與硫酸銅置換反應(yīng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。取一根鐵絲剪成大小長(zhǎng)度基本一致的兩段，取其中的一段先插入事先裝有濃硫酸的試管中浸泡1-3分鐘，取出，蒸餾水淋洗后用濾紙吸干。將該段鐵絲與另一段未作處理的鐵絲同時(shí)直接插入到盛有硫酸銅溶液的試管中，一段時(shí)間后取出，對(duì)比兩段鐵絲，我們可以觀察到未作任何處理的鐵絲表面吸附有一層紅色的銅，而經(jīng)過(guò)濃硫酸浸泡處理過(guò)的鐵絲表面無(wú)明顯現(xiàn)象。通過(guò)這組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象差異的對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生從差異性結(jié)果出發(fā)探究原因，從而讓學(xué)生自己得出鈍化的存在，生成的氧化膜具有保護(hù)作用，能阻止后繼反應(yīng)的進(jìn)行。經(jīng)過(guò)這樣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就能真真切切地感受到鈍化確實(shí)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，而且生成的氧化膜確實(shí)有保護(hù)內(nèi)部不再繼續(xù)反應(yīng)的作用，這完全有助于鞏固書(shū)本上鈍化的定義。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在中學(xué)化學(xué)中的作用和地位是不言而喻的，但要把實(shí)驗(yàn)的目的和作用體現(xiàn)出來(lái)，就得讓演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清楚地呈現(xiàn)給學(xué)生。只有演示實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度提高了，才能豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，有利于問(wèn)題的生成。只有演示實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度提高了，才能給學(xué)生創(chuàng)設(shè)有趣的探究情境，有利于學(xué)習(xí)的正遷移，為學(xué)生形成化學(xué)概念提供輔證，從而發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的綜合效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘寧.做學(xué)生看得見(jiàn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)[J].化學(xué)教與學(xué)，2014（7）：88

[2] 譚強(qiáng).化學(xué)教科書(shū)部分實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和補(bǔ)充[J].中學(xué)化學(xué)教與學(xué)，2015（11）：50

[3] 黃立新. 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的協(xié)同教育研究[M].北京：科學(xué)出版社，2010.8