利用現(xiàn)代媒體技術(shù)增強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的可觀察性

王建芬 曹愛(ài)娟

摘要： 通常情況下，“比較錫、鉛和錫鉛合金的熔點(diǎn)實(shí)驗(yàn)”所顯示的現(xiàn)象可觀察性較低。為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可觀察性，利用電腦攝像頭或手機(jī)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程進(jìn)行放大和傳播。距離實(shí)驗(yàn)裝置較近的學(xué)生，可用眼睛直接觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;距離實(shí)驗(yàn)裝置較遠(yuǎn)的學(xué)生，可通過(guò)電腦大屏幕或手機(jī)屏幕同步觀察實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程及錫、鉛和錫鉛合金三種金屬熔化的先后順序。這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程還可以通過(guò)QQ群或微信群進(jìn)行無(wú)線遠(yuǎn)程教育。

關(guān)鍵詞： 金屬熔點(diǎn)比較;可觀察性;現(xiàn)代媒體技術(shù);無(wú)線遠(yuǎn)程同步傳播

文章編號(hào)： 10056629（2018）3006703 中圖分類號(hào)： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 問(wèn)題提出

在化學(xué)教學(xué)中，經(jīng)常會(huì)遇到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可觀察性低的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題直接影響到教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。筆者發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)中有些實(shí)驗(yàn)可以利用電腦、攝像頭、手機(jī)、大屏幕等現(xiàn)代媒體技術(shù)增大化學(xué)實(shí)驗(yàn)的可觀察性，我們僅以補(bǔ)充、設(shè)計(jì)的“比較錫、鉛和錫鉛合金熔點(diǎn)的高低的實(shí)驗(yàn)”為例加以說(shuō)明。

眾所周知，現(xiàn)行九年級(jí)化學(xué)教材 [1]在介紹合金的性質(zhì)時(shí)指出：“……，多數(shù)合金的熔點(diǎn)低于組成它的成分金屬。”教材中只給出了結(jié)論，并沒(méi)有給出實(shí)驗(yàn)方法加以驗(yàn)證。在教學(xué)中，好奇的學(xué)生不可避免地提出這樣或那樣的問(wèn)題，其中有些學(xué)生就提出了能否通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明多數(shù)合金的熔點(diǎn)低于組成它的成分金屬的問(wèn)題，學(xué)生提出的這一問(wèn)題引起了我們的重視。為了滿足學(xué)生的好奇心和求知欲，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶，我們利用現(xiàn)有的鐵片、鐵架臺(tái)、酒精燈、電腦、手機(jī)

圖1 使用泥三角的鐵片

等器材設(shè)計(jì)了能夠證明錫、鉛和錫鉛合金熔點(diǎn)的高低的實(shí)驗(yàn)裝置，使學(xué)生提出的問(wèn)題迎刃而解，從而滿足學(xué)生的愿望，提高了教學(xué)質(zhì)量。

2 研究現(xiàn)狀及分析

現(xiàn)行九年級(jí)化學(xué)教材中沒(méi)有設(shè)置“比較錫、鉛和錫鉛合金熔點(diǎn)的高低的實(shí)驗(yàn)”。此外，通過(guò)查閱各種化學(xué)專業(yè)期刊發(fā)現(xiàn)，有關(guān)“比較錫、鉛和錫鉛合金熔點(diǎn)的高低實(shí)驗(yàn)”的研究論文甚少且不盡如人意。有的方法 [2]是： 在錫塊、鉛塊和錫鉛合金塊釘上大頭針，大頭針?lè)謩e粘上不同顏色的紙條，然后放在鐵片上加熱，通過(guò)觀察帶有紙條大頭針傾倒的先后順序判斷三種金屬塊的熔點(diǎn)高低，進(jìn)而得到錫塊、鉛塊和錫鉛合金熔點(diǎn)從高到低的順序。此種方法增大可觀察性措施是： 使用帶有不同顏色紙條的大頭針作為金屬熔化的標(biāo)識(shí);有的方法 [3]是： 在鐵架臺(tái)的鐵圈上放上泥三角，泥三角上放上鐵片，在鐵片上放上錫塊、鉛塊和錫鉛合金塊，然后加熱，觀察鐵片上三者的熔化順序（如圖1所示），可見(jiàn)，此種方法沒(méi)有任何金屬熔化的標(biāo)識(shí)，很難觀察到金屬的熔化過(guò)程;還有的方法 [4]是： 分別取三個(gè)銅螺絲帽，在銅帽上，用細(xì)銅絲分別固定不同顏色的小旗，將錫塊、鉛塊和錫鉛合金塊分別熔化，分別放在不同的銅帽里，冷卻，拆去銅絲。然后將其放在鐵片上加熱，通過(guò)觀察小旗倒下的順序，判斷三者的熔點(diǎn)高低（如圖2所示），這種方法是利用小紙旗作為金屬熔化的標(biāo)識(shí)。以上實(shí)驗(yàn)方法盡管有所不同，但設(shè)計(jì)者們的最終目的不外乎有以下兩個(gè)： 其一，利用實(shí)驗(yàn)手段證明錫、鉛和錫鉛合金熔點(diǎn)的高低;其二，采取相應(yīng)措施增加實(shí)驗(yàn)的可觀察性。但令人遺憾的是，以上三種實(shí)驗(yàn)方法不論采取哪種措施，實(shí)驗(yàn)的可觀察性還是很小，盡管教師為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)的預(yù)期目的想盡了辦法，但對(duì)于絕大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)收效甚微，特別是座位靠后的學(xué)生，更是望眼欲穿，很難觀察到應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，到頭來(lái)只能靠死記硬背完成知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)任務(wù)。為了改變這種局面，我們采取常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法與電腦、手機(jī)、大屏幕等媒體器材相結(jié)合，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及其現(xiàn)象進(jìn)行放大、遠(yuǎn)程傳播處理，從而解決實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看不見(jiàn)或看不清的問(wèn)題，使學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察轉(zhuǎn)難為易。

圖2 錫、鉛、錫鉛合金放在銅帽里

3 設(shè)計(jì)理念

在課堂上做好“比較錫、鉛和錫鉛合金熔點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)”并不難，難的是如何讓全體學(xué)生都能觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，特別是實(shí)驗(yàn)裝置在不能隨便移動(dòng)的情況下，也可讓全體學(xué)生清晰可見(jiàn)。因此，加大實(shí)驗(yàn)的可觀察性是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。我們的設(shè)計(jì)思想是在努力做好實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮攝像頭、電腦、大屏幕、手機(jī)等媒體器材的放大功能及無(wú)線遠(yuǎn)程傳播功能，讓學(xué)生真正看得清、瞧得遠(yuǎn)，無(wú)論學(xué)生坐在汽車上還是火車上抑或是躺在病床上，人人都可以同步觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讓現(xiàn)代媒體、通信技術(shù)，成為他們學(xué)習(xí)文化知識(shí)的千里眼、順風(fēng)耳。

4 實(shí)驗(yàn)原理

錫、鉛和錫鉛合金的熔點(diǎn)分別是232℃、 327℃和200℃。那么，將三種金屬塊放在圓形鐵片上等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)凹坑里后，用酒精燈加熱圓形鐵片的中心時(shí)，由于加熱溫度一樣，鐵片熱傳導(dǎo)力相同，距離相等，首先是錫鉛合金塊熔化，其次是錫塊熔化，最后才是鉛塊熔化。

借助攝像頭、電腦、大屏幕、手機(jī)等具有的放大和傳播功能，使學(xué)生能夠非常清楚地觀察到實(shí)驗(yàn)過(guò)程及其現(xiàn)象，從而解決實(shí)驗(yàn)存在的觀察不清楚的問(wèn)題。

5 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，采用在圓形鐵片的圓坑里分別放上錫塊、鉛塊和錫鉛合金塊，在三種金屬塊上方釘上粘有不同顏色小紙旗的大頭針，然后加熱鐵片;通過(guò)固定在鐵架臺(tái)上的電腦攝像頭或手機(jī)進(jìn)行放大和傳播，對(duì)于距離實(shí)驗(yàn)裝置較近的學(xué)生，可用眼睛直接觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程及其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而距離實(shí)驗(yàn)裝置較遠(yuǎn)的學(xué)生，則通過(guò)電腦大屏幕或手機(jī)屏幕同步觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程及其現(xiàn)象。此外，在假期里，如果教師做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，還可以通過(guò)微信群或QQ群讓全體學(xué)生通過(guò)微信視頻聊天或QQ視頻聊天的方式同步接受無(wú)線遠(yuǎn)程教育。

6 實(shí)驗(yàn)用品

圓形鐵片（直徑15cm）1塊;直尺1把;碳素筆1根;鉛筆1根;鐵錘1把;鐵杵1根;大頭針3枚;酒精燈1盞;火柴1盒;鐵架臺(tái)、十字夾、鐵夾各2個(gè);電腦攝像頭（帶聲音）1個(gè);筆記本電腦1臺(tái);智能手機(jī)1個(gè);手機(jī)架1個(gè);紅、綠、黃彩色紙若干

錫塊;鉛塊;錫鉛合金塊

7 實(shí)驗(yàn)方法

7.1 實(shí)驗(yàn)方法一

利用攝像頭、大屏幕和電腦進(jìn)行放大。

圖3 有凹坑的圓形鐵片

圖4 金屬塊上插小紙旗

7.1.1 儀器加工

取一塊圓形鐵片（直徑15cm），在圓形鐵片的中央用鉛筆和直尺畫一個(gè)等邊三角形（邊長(zhǎng)為10cm），等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)用鐵杵分別砸一個(gè)圓坑（如圖3所示）。圓坑內(nèi)分別放上等質(zhì)量的錫塊、鉛塊和錫鉛合金塊，在三種金屬塊上用鐵錘分別釘上粘有

紅、綠、黃顏色的紙旗，紙旗的上方分別用碳素筆寫上Sn、 Pb、 SnPb等符號(hào)，如圖4所示。

7.1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

如圖5所示，A、 B、 C分別為紅、綠、黃顏色的小紙旗;A 1、 B 1、 C 1分別為Sn、 Pb、 SnPb金屬塊。

圖5 通過(guò)攝像頭放大傳播

7.1.3 操作過(guò)程及其現(xiàn)象

將實(shí)驗(yàn)裝置按圖組裝好后，打開(kāi)電腦、攝像頭和大屏幕上的開(kāi)關(guān)，調(diào)整攝像頭的焦距和角度，使攝像頭對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)裝置;點(diǎn)燃酒精燈，加熱圓形鐵片的中心位置。過(guò)一段時(shí)間后，從大屏幕上可以非常清楚地觀察到插在錫鉛合金塊上的黃色小紙旗首先倒下，其次是插在錫塊上的紅色小紙旗倒下，插在鉛塊上的綠色小紙旗最后倒下，由此說(shuō)明錫鉛合金的熔點(diǎn)最低，其次是錫，而鉛的熔點(diǎn)最高，可見(jiàn)合金的熔點(diǎn)低于組成它的成分金屬。

7.2 實(shí)驗(yàn)方法二

利用手機(jī)、電腦和大屏幕進(jìn)行放大。

7.2.1 儀器加工

同7.1.1。

7.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置

如圖6所示，A、 B、 C分別為紅、綠、黃顏色的小紙旗;A 1、 B 1、 C 1分別為Sn、 Pb、 SnPb金屬塊。

圖6 通過(guò)手機(jī)放大傳播

7.2.3 操作過(guò)程及其現(xiàn)象

將裝置按圖組裝好后，打開(kāi)教師手機(jī)上的QQ或微信的視頻聊天功能，將教師的手機(jī)用手機(jī)支架固定在鐵架臺(tái)上;打開(kāi)電腦中某學(xué)生QQ或微信的視頻聊天功能后，使電腦與大屏幕連接好;調(diào)整教師手機(jī)攝像頭的角度和焦距，當(dāng)攝像頭對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)裝置后，點(diǎn)燃酒精燈，加熱圓形鐵片的中心位置，從大屏幕上可以非常清楚地觀察到相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

7.3 實(shí)驗(yàn)方法三

利用手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳播，儀器加工同7.1.1，操作過(guò)程及其現(xiàn)象如下：

將裝置按圖組裝好后，打開(kāi)教師與學(xué)生的QQ群或微信群;教師和學(xué)生都設(shè)置成QQ或微信視頻群聊的功能;教師將自己的手機(jī)用手機(jī)支架固定在鐵架臺(tái)上，調(diào)整手機(jī)攝像頭的角度和焦距，將攝像頭對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)裝置后，點(diǎn)燃酒精燈，加熱圓形鐵片的中心位置，學(xué)生能夠從手機(jī)屏幕上清楚地看到相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。除此之外，還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)并借助于攝像頭實(shí)現(xiàn)電腦與電腦之間的傳播、電腦與手機(jī)之間的傳播等。

8 相關(guān)說(shuō)明

（1） 借助攝像頭、大屏幕、電腦和手機(jī)完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增大化學(xué)實(shí)驗(yàn)的可觀察性及推廣多媒體傳播形式起到了拋磚引玉的作用。

（2） 利用手機(jī)和QQ群、微信群，教師可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行可移動(dòng)式同步遠(yuǎn)程教育，無(wú)論學(xué)生在何地，都可以觀察到同步完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程及其現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，手機(jī)不僅可用于通訊，而且還可用于學(xué)習(xí)，極大地提高了手機(jī)的利用率。

（3） 通過(guò)手機(jī)和QQ群、微信群，教師利用假期也可同步互動(dòng)交流，方便師生，為學(xué)校節(jié)省開(kāi)支，提高了教學(xué)效益。

（4） 通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程傳播化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及其現(xiàn)象，開(kāi)發(fā)了手機(jī)在教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)用價(jià)值，方便了師生，使其能夠很好地為教學(xué)服務(wù)。

（5） 對(duì)于實(shí)驗(yàn)時(shí)間較短的其他實(shí)驗(yàn)，教師也可以錄制成小視頻，發(fā)到QQ群里或微信群里，隨時(shí)讓學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)過(guò)程，方便溫故知新。

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