增强化学演示实验可视性的策略研究

陈女婷+洪兹田

化学实验可以为学生学习化学知识、技能提供实证基础和感性材料，是化学教学的重要内容和必要手段。演示实验是由教师进行的表演和示范操作，是指导学生观察和思考的课堂实验，它是化学教学中最常用的直观手段之一。它能化抽象为具体，化枯燥为生动，帮助学生从宏观向微观过渡，使概念、原理容易理解并集中学生的注意力；它能启发学生的思维，帮助学生理解物质变化的本质和规律，获得新的化学知识；它能培养学生科学的思维方法以及观察能力、实验能力、分析问题解决问题的能力，达到事半功倍的效果。

一、演示实验的现状及成因分析

演示实验一切功能的发挥都不能离开观察，学生只能在教师演示所给现象的基础上进行观察。目前，演示实验教学最突出的问题之一是演示过程中可视性差，实验现象不明显，效果不理想。学生无法看清楚操作过程和实验现象，尤其是坐在后排的学生连药品、仪器都看不到，这样不仅不能创设较好的化学学习环境，使学生形成技能、理解概念和规律，更不能激发学生的学习兴趣和求知欲。

化学演示实验中存在可视性差的主要原因有：①外界因素，即教师在课堂上对学生的关注度不够，课堂上虽做了演示实验，但受时空的限制，学生观察的视角小、清晰度低；②演示实验本身因素，即由于实验本身存在的缺陷，如实验药品、实验仪器、实验方案、实验结果输出形式等导致演示实验的可视性差，而一些教师教学理念陈旧，仅仅按照教材的实验设计按部就班地开展演示实验教学，没有针对实验存在的缺陷进行改进。

二、增强演示实验可视性的策略

基于此，笔者在化学实验教学过程中不断思考，并进行实践，让学生反馈各个演示实验的效果，以最大程度提升演示实验的可视性。要增强演示实验的可视性，除了教师自身要提高课堂上对学生的关注度和更新教学观念外，还可以从改变外界因素和改进演示实验本身这两个方面改进实验技术。

（一）改变外界因素

1.利用位置变换

所谓位置变换，就是改变学生（或教师）与实验仪器的位置，以达到增强实验可视性的目的。位置变换包括：学生（或教师）的位置变换、实验仪器的位置变换等。在演示实验的过程中，如果实验仪器不便移动则可变换学生的位置，让学生到讲台附近观察，拉近学生与实验之间的距离，从而增强可视性；如果实验仪器很容易移动且学生必须近距离才能看清，教师则可将实验的结果拿到学生面前让每位学生观察，让他们有更直观的认识。

在做“水的沸腾”的演示实验时，可将学生聚集到实验仪器附近，让学生近距离观察并记录实验前后发生的现象，从而认识水的沸腾是物理变化。

在做“氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应”的演示实验时，为了让学生观察到生成沉淀的现象，可将生成的蓝色氢氧化铜絮状沉淀和原来蓝色的硫酸铜溶液一起拿到学生的座位上，让学生在对比观察中对沉淀和溶液有清晰的认识。

在做“二氧化碳的实验室制取”的演示实验时，由于教师和学生处于“面对面”的位置，此时教师可将演示实验仪器变换位置，使讲台桌上实验仪器的摆放与学生座位保持同一个方向，同时为了不遮挡学生的视线，教师反向或侧身操作示范，这样可以保证学生模仿实验操作时与教师的示范操作一致。除此以外，有时还需将实验器材垫高以达到增强可视性的目的。

2.利用背景衬托

做演示实验时，反应体系颜色的深浅有时会影响到观察效果。遇到反应的体系颜色浅时，可在此体系背后加上黑色的衬幕；遇到反应的体系颜色深时，可在此体系背后加上白色的衬幕。从而使学生清楚观察到实验现象。

在做“二氧化碳使澄清石灰水变浑浊”的演示实验时，可在装石灰水的试管后面加上一块黑色硬纸板，此时学生在讲台下可清楚地看到白色浑浊。

在做“酸、碱中和滴定”的演示实验时，以酚酞为指示剂用标准的氢氧化钠溶液滴定盐酸，通常在盛放盐酸的锥形瓶下方垫一张白纸，可方便观察滴定时锥形瓶内溶液颜色的变化，有利于准确判断滴定终点。

3.利用多媒体展台或摄像头

很多演示实验必须在讲台上完成，由于反应装置规模小而教室范围大，多数学生对实验中的细微现象的观察较为模糊，特别是距离讲台较远的学生更是如此。教师可充分利用多媒体展台，通过大屏幕投影，实时展示实验过程。也可以在多媒体电脑上连接QQ摄像头，在学生的协助下，教师调整摄像头，针对实验中的重点内容，有目的地进行“直播”，提高细微现象的可视性，极大程度地照顾班级“边远”座位的学生。对于实验要求较高、在课堂演示成功率较低，或者反应进行比较缓慢、耗时太长，且伴随着一些无关紧要的环节的实验，可以事先拍摄成视频或图片，把最佳的实验现象和实验结果或者重要的实验片段呈现给学生，还可以进行“快放”或“慢放”，重复地进行重点观察。

在做“金属钠和水的反应”的演示实验时，在讲台上演示时，坐在后面的学生普遍会感觉现象不明显，而改用多媒体展台并通过大屏幕实时展示实验过程，学生可以在投影大屏幕上清晰地观察到“浮、游、熔、响、红”等现象，实验效果明显提高。

在做“氮气和氧气的反应”的演示实验时，由于此反应耗时长且伴随着一些无关紧要的环节，采用视频拍摄和剪辑技术，既可为学生提供实验全过程，又能突出重要的实验片段。

（二）改进演示实验本身

1.利用染色

实验时，将水、酒精等无色透明或不易观察的液体，染上易刺激学生视觉的颜色，能使实验的可视性增强。

在做“空气中氧气含量的测定”的演示实验时，在烧杯中装入一定量的水，实验结束后后排的学生看不清楚水倒吸入集气瓶的现象。若事先在烧杯的水中滴入几滴红墨水，就能很好地解决这个问题。

2.利用强化（或弱化）法endprint

强化（或弱化）法是指通过改变原有实验方案中的某些实验条件或实验装置，使正实验的效果得到强化（或负实验的效果得到弱化）的方法。

在“用普通手电筒做丁达尔效应”演示实验时，由于普通手电筒光柱太大，必须在黑暗的地方或者天黑的晚上才能看到明显的实验现象。若改用强度大、单色性好、频率可调节的激光代替普通手电筒做丁达尔效应演示实验，即使不遮光，在明亮的教室也能看到明显的实验现象。

在做“分子间有间隔”的演示实验时，旧教材是将100 mL的水与100 mL的酒精混合，由于量筒太粗，总体积变化不太明显，这样既浪费药品，实验现象又不明显。可以将实验改进如下：用胶头滴管代替量筒，用胶头滴管吸入二分之一的红墨水；再用注射器将胶头滴管注满水；用手堵住胶头滴管管口，上下晃动几下，可明显看到液柱下降了很大距离。改进后的实验仪器易得，操作简便，用量很少，现象明显[1]。

3.利用替换法

替换法是通过对实验药品或实验装置中的某一部分进行替代，来达到增强实验效果等目的的方法。此法往往与强化（或弱化）法结合在一起，替换的结果也就是强化或弱化某一因素。

在做“铁丝在氧气中燃烧”的演示实验时，一般的铁丝不易燃烧，可视性较差，若改用从石棉网上拆下的细铁丝替代，则效果显著提高。

在做“一定温度下氯化钠的饱和溶液是否还能继续溶解其他溶质”的演示实验时，若把蔗糖加入到该溶液中，学生几乎看不到什么变化，若改用高锰酸钾代替蔗糖加入饱和氯化钠溶液中，学生可明显观察到溶液由无色变为紫红色，实验效果显著提高。

4.利用变换输出法

由于实验结果较多通过视觉传递，对于“没有实验现象”的化学变化，可将其转化为“可视化”的实验过程，增强演示实验的教学效果[2]。变换输出法是一种通过改变实验结果的表现形式，使实验现象“看不见”的表现形式转化为另一种实验现象“看得见”的表现形式的方法，从而增强演示实验的教学效果。例如，通过气球膨大来表现反应中放热现象；通过添加色素来表现液体的分层现象；通过有色液柱的高度落差来表现反应体系的压强变化；通过电流计指针的偏转或者是发光二极管的亮光、音乐贺卡的乐曲声来表现原电池中电流的产生；通过直接用数字显示的方法来表现化学反应变化的温度、浓度、色度、pH、气压等各种数据的变化，如手持技术设备的使用。

在做“溶解时的吸热或放热现象”的演示实验时，教材是利用温度计测物质溶解前后溶液的温度变化来探究的。用温度计测量，不仅读数慢，而且只能由几个学生上台读数，这种观察方式学生参与度不高，课堂松散，教学效果不好，且大多数同学失去了观察的机会。[3]改进后实验（如图1所示）将烧杯改为具支锥形瓶，并装有插入小试管的单孔橡皮塞，在支管口接上U型玻璃管。实验前在小试管中注入四分之一的水，U型玻璃管中注入红墨水（共三套），然后分别往小试管中加入两药匙NaCl、NH4NO3、NaOH三种待测固体。改进后，实验结果的表现形式由温度计读数变化情况变换为有色液注的变化情况，有利于增强实验现象的可视性。

在做“酸和碱之间会发生什么反应”的演示实验时，除了借助指示剂指示氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸过程中溶液酸碱性的变化外，还可以借助手持技术，用 pH传感器实时测出溶液的酸碱度变化，也可在多媒体屏幕上实时生成变化曲线，让学生更直观地理解反应过程中溶液酸碱性的变化情况，促进学生对中和反应原理的理解，从而增强演示实验的教学效果[2]。

利用改进演示实验本身增强演示实验可视性的方法远不止上面列举的那些，还有其他多种方法，有时候也可能是多种方法的组合。

在今后的实验教学中教师应当深度研究、勇于探索、不断创新，设计出精良可视性强的演示实验并将演示实验与精彩的讲解相结合，最大限度地展示化学演示实验课堂的魅力，帮助学生提升对理论知识的感性认识。

参考文献：

[1] 洪兹田，陈女婷.初中化学实验创新设计的新视角[J].实验教学与仪器，2015（2）：35-36，56.

[2] 王锋.提升化学实验教学有效性的策略探讨[J].教育理论与实践，2014（11）：48-50.

[3] 洪兹田.捕捉实验教学生成资源 让化学课堂焕发活力[J].化学教与学，2013（10）：36-37.endprint