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怎样做好演示实验
  作者:学科编辑   发布者:学科编辑   来源:学科网  发布时间:2014-04-11

    化学实验可分为演示实验、并进式实验(或称随堂实验)和学生实验三类,其中演示实验的数量最多。

  演示实验是教师进行表演,并引导学生观察和思维的教学双方协调活动的实验。演示实验在各种教学场合都可使用。

  一、演示实验的教学功能

  1.演示实验具有特殊的魅力,它容易激发学生的兴趣,提高教学效果。

  2.演示实验可以为学生提供鲜明、准确、生动的感性材料,帮助学生从宏观向微观的过渡,使概念、原理容易理解,使知识形象化,便于记忆。

  3.通过演示实验的教学可以帮助学生学习正确、规范化的操作技术和方法,并能受到良好的实验习惯的教育。

  4.通过演示实验的教学可以培养学生的观察能力、分析能力和推理能力。

  二、演示实验的教学要求

  (一)目的明确

  教材中规定的演示实验是根据大纲对基础知识、基本技能的要求和教材重点而设置的。教师应仔细钻研大纲,通览教材,深刻领会教材的体系和重点,在这个基础上弄清每个演示要给学生

  什么知识?建立什么概念?揭示什么原理?要示范哪些实验操作?要发展哪种能力?对于这些,教师必须做到心中有数。否则,做演示实验,就仅是为了完成教材中的规定,让学生看看而已。其结果必然缺乏对学生的引导或引导不当而降低教学效果。

  教师根据设备条件或学生实际可以补充一些实验。但补充的演示实验应注意必须符合大纲要求和教材深广度的阶段性。补充实验的选择须符合下列原则:

  (1)更容易揭示教材中的概念、原理的实验,而不是扩充教材的范围。

  (2)使教材中的重要知识形象化,便于学生感知、理解的实验。

  例如:有的教师讲实验室制氯气,除了课本上要求的二氧化锰跟浓盐酸反应外,又补充了重铬酸钾、高锰酸钾、氯酸钾等跟浓盐酸的反应,并且做了简易演示。教师的用心是求“完整”和“一次到位”。这显然是忽视了知识的阶段性,违背了大纲和教材对学生现阶段的要求。若补充的这些化学反应和实验如果是课外小组对少数学生的辅导提高或高三总复习则另当别论。

  如果在讲完卤素一章后的复习课中,补充氯化钠、二氧化锰跟浓硫酸混合加热也能生成氯气的实验是可以的。因为这些属于教材中的基本知识,是概念的灵活运用,并没有超出教材。

  有的教师常常认为物质的物理性质没什么难懂的,即便是重要物质也常是让学生看看课文或由教师讲述一遍就过去了。例如,初中课本对硫酸物理性质的描述是:纯净的浓硫酸是没有颜色、粘稠、油状液体,不容易挥发。常用浓硫酸的浓度是98%,密度是1.84克/厘米3。学生当然全能看懂这些文字,但却不能给予学生感知,不能在学生头脑中形成表象。因此,“看得懂”却“难记住”。如果在讲述浓硫酸的物理性质后,随即增补几个演示实验,让学生动动脑子,效果就不一样了。

  用两个不贴标签同样大小的试剂瓶,一个盛半瓶水,另一个盛半瓶浓硫酸,让学生不使用化学方法而应用浓硫酸的物理性质分辨哪个盛的是浓硫酸?这样就有启发性。学生必须想一想——把两个瓶分别用手拿起,看哪个重,因之,对浓硫酸“密度大”就印象深刻了。再展示不贴标签大小不同的两个试剂瓶,一个盛半瓶水,另一盛半瓶浓硫酸,要求学生还是应用物理性质分辨哪瓶盛的是浓硫酸?学生想一想之后,会发现若把瓶拿起轻轻摇动,看哪个瓶内液体显得粘稠,就可断定哪瓶是浓硫酸了。因之,浓硫酸呈“油状”,日后就能记忆犹新。如果,再采取每桌上都放一瓶浓硫酸,让每个学生都打开盛浓硫酸的瓶塞,闻一闻有没有气味,对浓硫酸“难挥发”的性质就轻而易举地解决了。学生亲自实践,获得了感知,头脑贮存有实验表象,当然印象深刻,经久不忘。

  又如:吸氧腐蚀是很重要的知识,但没有相应的化学实验配合。学生一般的想法是:铁失电子,接受电子的应该是溶液中的某种阳离子(氢离子或金属阳离子),对于得电子的是氧气很不容易接受。为此,补充一个能够说明得电子的确是氧气的吸氧腐蚀的演示实验则属必要的了。关于这个实验的做法,后面有详细说明。

  总之,补充演示实验的选择应紧扣章、节的教学目的、要求,不能脱离教材追求新奇。

  (二)保证成功

  学生对演示实验总是感兴趣的,他们总想看看将要发生什么新奇的现象。如果演示实验失败了会怎样呢?从教师方面说,即使补做成功,也会影响课时计划的完成,也影响教学效果,教师威信也必然下降,从学生方面说,不仅他们的心理要求没有得到满足,更重要的是对学生学习心理产生不良影响——学习热情下降。所以教师对演示实验的自我要求应该是万无一失的。

  为了保证演示实验的成功,应注意以下几点:

  1.坚持课前预试

  课堂演示实验的成功率,确与教师本人的经验多少有直接关系。所以我们经常看到,初教化学课的教师比较认真课前预试,教过几遍的教师有的倒不太认真,可能自认为已经有把握了。但真正到了课堂上,不是因为大意而操作不当,就是因为仪器的清洁、干燥,试剂的纯度、浓度,装置的气密性,管路不通畅或其他事先未估计到的偶然因素造成实验失败。因此,即使有经验的老师,也应坚持预试。把导致实验失败的各种因素都在课前解决,对可能的偶然因素也须充分估计并采取可靠的防范措施。对于易损件,课上应有备件。

  2.教师开列演示实验用品单,对于所用仪器药品,必须有明确的、具体的要求

  各校的一般情况是教师开列实验用品单,化学实验员给准备。因为实验员不完全清楚任课教师对该演示实验仪器、药品的具体要求,因此而导致实验失败的情况是有过的。例如教师开列的稀硝酸(浓度有要求,纯度没说明),实验员可能给拿来一瓶学生实验用的稀硝酸,里面完全可能早已混入杂质,用它在课堂上演示实验,有时就会发生一些不该发生的现象。如果所用仪器和试剂都有具体要求,实验员按要求准备,那么上述不该有的失败是可以避免的。

  3.各年级要有教师专用的演示用仪器和药品

  为了演示实验的成功,也为了减少准备演示实验所用的时间,应将试剂跟学生用的分开,而且对浓度、纯度有一定要求的演示实验的试剂和专用仪器要配套单独存放。

  4.课前再检查

  已经准备好的演示用品,临上课前还应再逐件检查,防止课上缺少什么,如火柴等。

  当然,就上述做了充分准备的实验,万一还失败了,怎么办?要实事求是地向学生说明真相,千万不要文过饰非,而且一定要补做。

  (三)确保安全

  演示实验过程中如发生炸伤、烧伤、中毒等事故,不但会影响师生身心健康,而且会造成学生对化学实验的恐惧心理。所以,教师对可能发生危险的实验,如燃氢实验,必须切实掌握操作关键。

  对于有毒或有强烈刺激性气体(如一氧化碳、氯气等)用量要少并尽量少逸入教室空间。即使没有危险发生,也应该防止因刺激气味使学生萌发对化学实验或化学学科的厌恶心理。如演示实验时,打开门窗,用毕及时移到室外等。

  对于虽经采取严格措施仍不能完全防止可能造成伤害事故的实验,则不能选作演示实验。

(四)注意示范性

  演示实验所用的仪器及其他用品都应该整洁。如玻璃器皿(包括玻璃导管)的内外壁不能有污痕;破旧的配件如胶管、角匙、镊子等不宜再用于演示实验。这样做的目的是,不但给学生以美的教育,更重要的是逐渐使学生形成一种观念:化学实验是一项严肃、认真,来不得半点“凑合”的工作。这对于培养学生整洁习惯和一丝不苟的科学态度是有利的。

  教师的实验操作速度要快慢适中,使学生对每一个动作甚至动作细节都能看清。对于第一次接触的较复杂的操作要先示范分解动作,然后再示范连续动作。这样容易使学生在头脑中形成完整的操作表象。

  掌握操作技能的唯一途径是练习,而练习往往是从模仿开始。因此,教师的演示必须操作规范、准确、有序和协调。否则,将给学生留下不正确的“第一印象”,产生不良影响。操作必须一丝不苟,要和课本对学生的要求一致。取用试剂要注意操作准确,如要向试管中倒入2~3毫升液体试剂,不能一倒却是少半试管(约5—7毫升),不能给学生造成“老师也没准儿”的感觉。有的演示实验使用的仪器、药品种类较多,教师更应该注意从容不迫,有条不紊,取放有序。总之,如果学生感觉教师的操作规范、熟练、准确而内心表示赞赏的话,那么他们在以后的独立实验中,就会有意效仿,这正是我们所期望的效果。

  (五)做示范,讲道理

  在初三教学中,教师往往只要求记熟某一项操作应该怎样做。例如,给试管加热,要先夹上试管夹。教师只告诉学生夹试管夹时,要将试管夹从试管底部往上套,夹在试管的中上部。学生不明白,既然夹在离管口近的地方,为什么不能从上套入?因而只能硬记或根本不这样做。如果教师讲给学生,为了防止试管夹(特别是旧的)上的灰尘杂物从试管口落入管中而使药品不纯,因此须从试管底部往上套的道理,学生就会按要求做了。又如做过滤实验,教师讲“三低一靠”。同理若不讲清原因,学生很难记住其内容,也不能熟练地应用于化学实验中。在高中教学里常常要花大气力培养学生基本操作技能,原因之一可能是开始学习时不能理解,甚至误认为是“小题大做”不肯照办的结果。

  (六)尽量提高可见度

  演示实验必须使最后一排学生看得清楚,这是对演示实验应有的要求。我们曾见有的教师在预试过程中,常要站到离实验台7、8米的地方亲自看看是否清楚。为了提高可见度,演示实验应尽量使用大型仪器。

  有些演示实验,需要观察的是一些细微现象,如少量小气泡。全班绝大多数是根本看不见的,这种情况就需用投影仪放大。

  演示实验既然是给学生看的,那么,教师还应时时注意:

  (1)演示实验过程中自己站的位置以及手和手臂是否挡住了某些学生的视线?

  (2)观察的现象与背景的颜色是否适合。如观察气体、溶液或沉淀的颜色,如背景是黑板或老师的深色服装,学生往往看不清深色的产物。所以,教师应根据情况考虑使用白纸板或黑纸板来衬托。

  (3)光线亮度不够,常常不能使学生看得很清楚。这种情况下,教师可以把仪器举到窗前明亮的地方。

  (七)注意引导、启发

  学生对教师的演示实验都能看清楚,操作方法和现象也记住了,教师的教学任务是否就算完成了呢?不是,因为实验(包括演示实验)教学的目的不仅是给学生头脑中留下实验表象。实验教学的根本目的是教会学生“思维”。思维能力是各行各业、时时处处起核心作用的因素。所以,随即来一番“由表及里”的功夫才是演示实验教学的最重要环节。

  如果仅由教师罗列现象并逐条阐述,看起来既清楚又节省时间,但从教学目的上说,不应看作是全成功的。

  演示实验的鲜明、生动、新奇的现象使学生们兴奋甚至赞叹,继而出现了“这是怎么回事”的心理要求,于是猜想、思索……。就是说,学生的心理活动是处在观察→兴趣→疑问→思维的积极状态,“注意”和“思维”达到了高度集中和活跃。教师应充分理解“机会只对有准备的思维才有意义”这句名言。就是说,有思维的观察和没有思维的观察,其效果是大不相同的。抓住这个时机,发挥主导作用,启发、诱导学生自己分析、推理、判断、概括。把感性知识上升为概念和理论。把着眼点放在培养学生的思维能力上。

  抓住了这个时机,怎样启发学生呢?如果引导学生思考的问题过易、过难或未针对他们疑问的焦点,仍然会出现“启而不发”的窘况。因此,教师需根据本实验的具体教学目的,事先精心设计一套由表及里、能够揭示事物本质的思考题。这些思考题要难易适当、要求明确并富有启发性。在这个基础上,师生双方富有情感交流的协调活动,一定能把学生的积极性推向高潮。争取教师的主导作用和学生的主体作用的最佳结合,充分发挥实验教学的教学功能。

  下面举个例子,供参考和讨论。

  吸氧腐蚀演示实验的教学过程:

  在U型管中注入5%~10%的NaCl溶液,在U型管的一侧下部松松塞入一小团脱脂棉,并放入一个无锈大铁钉,管的另一侧插入碳棒,在碳棒一侧的溶液中滴入2~3滴酚酞试剂并用碳棒轻搅动均匀。当用鳄鱼夹分别夹持铁钉和碳棒并经导线串联在演示用毫安计时,立即看到指针从铁钉侧向碳棒侧大幅度偏转(如图15)。表明铁失电子,经导线至碳棒。撤去毫安计,把铁钉和碳棒直接用导线相连。约2分钟,在碳棒周围特别是液面附近的溶液变红。酚酞变红色表明碳棒附近溶液由中性转成碱性。(装置不撤去)

  设问:是否因碳棒周围的水电离出的H+自碳棒表面接受了自铁钉来的电子,打破了水的电离平衡,导致[OH]->[H+]的结果呢?

  学生经片刻沉思或议论之后,多数学生会以为是的。如果学生是这种状况,那么可再追问:如果是H+接受了来自铁的电子,那么在本实验中理应还伴随什么其他现象呢?

  学生可以推理出在碳棒表面应出现气泡。随即让两名学生到实验装置前仔细观察,结果是没有任何气泡。从而否定了H+接受了电子的设想。

  再设问:溶液表面附近的红色深,这意味着什么?(再观察U型管碳棒一侧)

  然后教师逐步导出正极的反应是:

  O2+2H2O+4e→4OH-

  教师根据情况,可再继续选用以下演示并设计教学过程。

  1.正极上反应的再验证。

  拿出另一套U型装置,告诉学生注入的是经煮沸再冷却至常温的NaCl溶液。把用导线连接的铁钉和碳棒分别浸入U型管两侧溶液中,向碳棒一侧滴入酚酞,随即在两侧的液面上各加约1厘米厚的煤油。两分钟后,未见酚酞变红。指出这是用反证法肯定了接受电子的是氧气。

  2.铁负极的反应。

  铁原子失电子后是成为Fe2+还是Fe3+?(凭铁钉一侧溶液的颜色无法确定,因浓度太小)

  用胶头吸管小心地吸取第一个U型管中脱脂棉处的溶液1毫升并注入干净的试管中,向试管中滴入1滴稀盐酸和1~2滴KSCN溶液,无颜色变化。再加2~3滴氯水(或硝酸),溶液立即呈现红色。从而证明铁失电子确实转化成Fe2+。

  总之,演示实验在鲜明、准确的基础上,把着眼点放在培养学生思维能力上,是提高实验教学质量的最重要的方面之一。

 
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