优化课堂演示化学实验

PAGE61-优化课堂演示实验初探电白县东城中学姚珍东［摘要］演示实验是化学教学中最常用的直观手段之一，直接关系着化学教学的质量。创设科学、高效的演示实验，以化学实验充实教学，是化学学科中体现现代素质教育思想的重要方面，有利于学生科学素养的形成。本文总结归纳了在教学过程中如何对高中化学课堂演示实验进行优化，提高化学演示实验的教学效果。［关键词］化学课堂演示实验问题情境实验现象异常演示实验的主体多媒体教学平台化学是一门以实验为基础的自然科学，化学的教学，离不开课堂演示实验。化学课堂演示实验，其特点是操作简便，现象明显，具有较强的直观性与示范性。通过演示实验，它可以为学生提供鲜明、准确、生动的感性材料，培养学生的观察能力、分析能力和推理能力，可以使学生比较容易地接受新知识，还可以使学生了解正确使用仪器及试剂的方法和操作过程，以便在学生独立进行实验时能使用或容易学会使用这些仪器和试剂，并进行正确的实验操作。因此，演示实验是化学教学中最常用的直观手段之一，直接关系着化学教学的质量。创设科学、高效的演示实验，以化学实验充实教学，是化学学科中体现现代素质教育思想的重要方面，有利于学生科学素养的形成。本文从以下几个方面浅谈优化高中化学课堂演示实验的教学。一、创设问题情境,让学生带问题看实验在教师演示时，学生在干什么呢？有的只看热闹，由于“事不关己”，思维不活跃；有的虽然对教师的演示实验都能看清楚，操作方法和现象也记住了，但由于观察点不集中，对实验的原理未能作进一步的判断、分析；有的根本不知道应看什么，现象一出来，只会兴奋甚至赞叹，但毫无收获……这主要是因为学生注意力不集中或因学生距离讲台太远，使学生观察点不集中，不知道该看什么，等现象出来时，已经来不及了。因此在进行演示实验之前，教师应当创设一定的问题情境，让学生带着问题去看实验。如：“应该怎样设计?”“为什么要这样设计?”“换一种方法能不能做?”等，有意识地创造一种探索的氛围，尽量展现实验的过程，使之成为师生共同参与的“亚研究”过程，以此来渗透化学思想，启迪学生运用科学的研究方法对待化学实验。例如：在氯气的制备实验时，由于学习过氧气、氢气，二氧化碳等气体的制备，我们可提出如下问题，引导学生思考。问题1：要设计一个制备气体的实验，你要考虑哪些方面?问题2：设计怎样的装置可使实验操作简便易行?问题3：你能否设计一个随用随制的气体发生装置?这时学生可能会设计出各种各样的方案，然后教师引导学生进一步考究哪些方案是科学合理的？哪些是存在缺陷需要改进的？鼓励学生开动脑筋大胆设想，积极主动地参与实验设计过程，充分展示实验的设计思想。制取氯气的实验完成后，除了要求学生掌握整套装置的安装顺序及注意事项之外，可再设计如下两个问题予以延伸。问题1：这样制得的氯气纯净吗?问题2：氯气能与水反应，能否用水来处理尾气?在学生观察完教师的演示之后，通过这两个问题，可再次激起学生思维的波澜，克服因满足于对实验现象的观察而表现出的涣散状态。二、利用实验现象异常，培养学生分析、解决问题的能力在化学实验教学过程中，无论是教师课堂演示还是学生实验，由于种种原因，有时会出现一些与预料的正常实验结果不相符合的现象，其中有颜色变化的异常，生成物气味的异常，事故发生的异常等等。如果教师抓住实验中的意外，也就抓住了学生旺盛的求知欲，若能积极引导并给予合理的分析解释，反而能因化腐朽为神奇的“意外”给学生留下更深刻的记忆，教学目的也就能轻易实现，使师生双方在探索活动中相互得到提高。例如：在学习元素周期表时，探究“同周期、同主族元素性质递变的递变规律”，分别用镁条和铝片与稀硫酸反应，发现铝片与稀硫酸几乎不反应，基本上看不到气泡。而改用稀盐酸与铝片反应，产生气泡的速率由慢逐渐加快，这一现象与金属活动性顺序表和酸的通性等是矛盾的，引起了学生的认知冲突，在疑惑中激发了学生强烈的求知欲。于是我鼓励学生去对此现象大胆猜想、探究，进行了一系列的假设和实验设计：疑问：根据离子反应方程式的分析，反应的实质是单质铝与氢离子反应，那么为什么氢离子浓度相同的稀盐酸与铝片反应的速率却比稀硫酸要快得多?猜想与假设：溶液中除氢离子外的其他离子(Cl-、SO42-)可能会影响反应速率。稀盐酸中产生H2速度比稀硫酸中快，那么，是否Cl-对反应有促进作用，SO42-对反应有抑制作用呢？。在做氢氧化亚铁的制取时，我在实验前事先作了结论性说明：“硫酸亚铁溶液中滴入NaOH溶液将生成白色的Fe(OH)2沉淀。”可照此操作，实验结果几乎看不到白色沉淀，而是看到灰绿色沉淀，慢慢变成红褐色沉淀。这一现象与事先的说明不符合，学生一片哗然。而后我将盛FeSO4溶液的试管中先加入苯，然后再将滴管伸入液面以下滴加NaOH溶液，这时得到的白色沉淀现象就十分明显。同时我向学生提出问题：问题1：实验室里是如何保存易被氧化药品的？问题2：该实验过程中生成的Fe(OH)2易被氧化，采取怎样的措施可避免其被氧化？这样一来，既优化了演示实验过程，又强化了学生对易被氧化药品的保存意识。三、改变演示实验的主体，学生参与实验传统的演示实验教学中，实验的主体是教师，学生大多扮演一个被动观察者的角色，原中国科学院院长卢嘉锡教授曾将优秀化学人才应具备的素质归纳为C3H3（ClearHead,CleverHands,CleanHabit）,即清晰的头脑、灵巧的双手和清洁的习惯，可见动手实验的能力对一个学化学的人来说是多么的重要。所以，我在条件许可的情况下，将部分现象明显、安全、操作简单的演示实验改为学生上台演示，提高台上台下学生的积极性，实验过程或结束时，我与学生一起进行讨论，纠正操作错误，这样，可以使学生感觉到他们是“学习的主体”地位。学生更仔细地观察实验现象，增加了他们的参与程度并且培养他们的实验操作技能、敏锐的观察和以及发现问题，分析问题，解决问题的能力。例如：在卤素的教学过程中，让学生扮演教师的角色，动手示范如何闻氯气的味道，观察颜色，如何验证它的毒性等等，取得良好效果。此外，将演示实验范围扩大化，多准备几套仪器和药品，让更多的学生参与到实验中来，作成实验小组，分工合作，共同探讨，也能培养学生合作学习和独立完成的能力.四、教学面向全体学生，充分利用多媒体教学平台。实验是化学教学中的重要部分，既可培养学生的动手能力和科学态度，又能使学生更好地掌握所学知识。但由于传统演示实验的局限性，在课堂演示实验中无法演示的宏观的、微观的、极慢的、极快的化学过程，以及无法揭示化学反应过程中的中微观粒子运动的本质规律。因此充分利用多媒体教学平台，可以使这些问题得到很好的解决。１、一些学校要么苦与资金匮乏没有标准的实验室，要么人数太多，很多演示实验，一般老师只能在讲台上演示。这样，只有讲台前面几排的学生才看得清楚实验现象，后面很多学生都看不清楚，堂上都不能很好地演示。此时使用专用化学实验投影仪既保证实验的真实性,让细微变化清楚地展示在学生面前，如钠与水的反应等等；２、也有一些实验过程需时较长的演示实验(如氯水见光分解)；一些危险性较大的或产生有毒物质,严重污染环境和危害学生身体健康的演示实验(如硫化氢的制取)，或一些无法实际操作的实验，如果运用多媒体技术模拟实验就可以弥补这一不足。如模拟错误实验造成的后果：在试管加热时，试管口向上倾斜，加热后生成的水倒流回试管，使试管炸裂；启谱发生器被堵塞引起的爆炸；氢气点燃爆炸等等。３、在一些化学反应中含有大量一般化学仪器和人眼不能观察的变化因素，比较抽像、讲解困难，运用计算机多媒体系统,明显比单纯用语言讲解更生动、易懂。这些不可观察的因素可通过形象化的手段进行模拟展现，来揭示这些化学过程的本质规律。例如，有机化学中羧酸和醇的反应，羧酸是提供氢还是提供羟基？学生根据已有的经验，很容易把中和反应跟酯化反应类比，认为酯化反应中，羧酸提供氢而醇提供羟基，为突破这一教学难点，可利用电教媒体模拟含18OH的醇跟羧酸起酯化反应，形成含有18O的酯这一反应历程，证明羧酸提供羟基而醇提供氢。再如在讲原电池的原理时（以稀硫酸为电解液的铜—锌原电池为例），用小黑点表示电子，用小圆圈和内标离子符号、分子式来表示离子、分子，当连接好原电池装置后，大量的锌离子离开锌片，大量的氢离子在铜片