化学演示实验的教学价值研究

张婉佳，熊丹丹

(上饶师范学院，江西 上饶 334001)

化学演示实验贯穿在整个中学化学的教学中，是教师通过经典的实验装置、科学的操作方法、鲜明的实验现象引导学生认识所用仪器的种类和连接方式、了解实验过程的具体步骤、分析化学变化的原理、从而训练思维方法、培养化学问题解决能力的重要教学手段。对于高师化学专业的学生来说，明确化学实验在教学中的各种功能，了解演示实验在中学化学教学中的价值是十分必要的。

1　化学演示实验的概念及其特点

从当前中学化学课堂教学情况来看，实验教学通常为三大类：演示实验、探究性实验和设计性实验。演示实验是指在课堂上进行表演示范的实验，主要是教师根据化学教学内容进行示范操作，学生则观察思考，如：氧气性质的教学；也可以是个别学生做实验，其他同学观察讨论的形式，如：二氧化碳气体的检验。演示实验具有易于操作、现象鲜明，针对性强、示范性好等特点，是中学化学课堂教学中用的最多、最生动有趣的直观教学形式。学生对演示实验过程及结果的感知往往会留下较深刻的印象，有利于形成正确的化学概念和基本理论，可以很好的帮助学生理解和记忆相关的化学知识。所以，演示实验是一种基本的科学教育和教学的方法，作为中学化学教师必须对其有较深入地理解和能灵活的运用。

2　化学演示实验的分类[1]

化学演示实验根据其辅助教学的功能不同，可以分为探究性演示实验、验证性演示实验和指导性演示实验。

2.1　探究性演示实验

探究性演示实验主要是教师引导学生带着问题观看实验现象、在教师的边操作、边讲解中分析和推理，

进而认识事物发生的本质原因的教学模式。教师先要依据教学目标创设教学情境、预测问题解决的实验方法，然后讲述实验原理、实验条件、操作步骤和注意事项，再边讲边实验边讨论，最终得出正确的结论。这类教学模式通常用于新课学习，以学生获取新知识为目的。从认识规律上看，是一种由个别到一般的认识过程。

2.2　验证性演示实验

验证性演示实验是教师在讲授完新知识以后，为了证明某种物质的存在，或进行物质之间的区别而进行的实验。教师在运用化学知识解决具体问题时，需要对所涉及的化学知识或变化规律进行梳理和辨别，再运用演示实验进行验证，来获得正确的结论。这种教学模式通常用于复习课或其它化学问题的解决，以验证或巩固已学过的化学知识为目的，既可以是教师演示，也可以是学生演示。从认识规律上看，往往是由一般到个别的认识过程。

2.3　指导性演示实验

指导性演示实验是在实验室或实习时指导学生正确操作的实验。例如，在上学生实验课时，教师通常需要就某些实验内容进行演示，起一个示范作用，通过这种指导性的演示操作，能使学生正确而迅速地习得实验操作方法，明确观察要点，避免在实验过程或使用实验仪器和试剂方面出现大错误。这类演示实验需要教师说明实验要求、操作要领和应注意的安全事项。

无论是哪一类演示实验，都要求教师的示范动作要规范、装置要美观，操作要熟练，能把握实验成败的关键，并得到预期的实验结果。

3　化学演示实验的教学价值

化学演示实验的教学价值主要体现在四个方面：即引导学生在化学变化的事实中学习化学知识的价值、在具体的化学实验中训练学生操作技能的价值、在化学现象的分析和推理中启迪学生思维的价值及在化学知识运用中认识化学知识的社会应用价值。

3.1　化学演示实验的知识教学价值

从心理学角度看，知识分为狭义知识和广义知识。狭义知识是指能储存在语言文字符号或言语活动中的信息或意义，如各门学科的事实、概念、公式、定理等，不包括技能和策略等调控经验。广义的知识是指个体通过与其环境相互作用后获得的一切信息及其组织，心智技能和认知策略也包含在其中，泛指人们所获得的经验[2]。此外，在认知领域的教育目标分类系统中，布鲁姆把知识分为具体的知识，方式方法的知识和普遍原理的知识[3]。下面，我们就布鲁姆对知识的分类方式阐述中学化学教材中演示实验的知识教学价值。

3.1.1化学演示实验在化学具体知识教学中的价值

化学学科的具体知识包括物质所呈现的客观事实、物质的化学性质、化学元素符号、化学术语及基本概念等方面的知识。在中学化学教材中都尽可能地把这些知识穿插在化学演示实验中，让学生在实验现象的观察中学习具体的化学知识。例如：人教版初中化学教材上册第二单元课题2氧气，这节课需要进行3次演示实验，它们分别为实验2-2(让带火星的小木条在氧气中复燃)、实验2-3(比较硫粉在空气中和氧气中燃烧现象的异同)、实验2-4(观察在空气中不能燃烧的铁丝却能在氧气中剧烈燃烧、火星四射)[4]。这3次演示实验的目的是让学生在实验观察中知道氧气具有助燃性、可燃物在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈，让学生在实验观察和分析中写出化学变化的文字表达式并进行比较，从中导出化合反应和氧化反应的概念，引导学生对氧气是一种较活泼的气体、氧气具有氧化性的理解。氧气的这些性质都属于具体的化学知识，这些知识的教学都来自于氧气发生化学变化的实验事实，可见，化学演示实验是学生在直观感知中认识化学具体知识的重要媒介。

3.1.2化学演示实验在化学方式方法教学中的价值

化学演示实验是一种课堂实践活动，不同的实验过程会展示不一样的方式方法。学生在观察实验过程和对现象的探究中，既能获得有关的化学知识、也能学习相关的化学实验技能，还能认识化学学习的科学方

法，如：观察法、实验法、实验记录法、对实验数据和事实的处理方法、假设演绎法、模型法等。通过长时期的训练和积累，可以促使学生逐渐掌握学习化学的基本方法，促进科学素养的不断提高。例如：人教版高中化学必修2第二章第3节，学习影响化学反应速率的因素这节课要进行二次演示实验，分别为实验2-5(将两支装有相同浓度、相同体积H2O2溶液的试管分别放在5℃和40℃的水中，观察试管中产生气泡数量的多少、是否能使带火星的木条复燃等现象，判断温度对H2O2分解速率的影响情况，列表记录实验现象，比较后得出结论)、实验2-6(在3支试管中装入相同体积相同浓度的H2O2溶液，一支不加催化剂、一支滴入1-2滴1 mol/L FeCl3溶液、另一支加入少量MnO2粉末，观察3支试管中产生氧气的气泡数量的多少，判断催化剂对H2O2分解速率的影响情况，列表记录实验现象，比较后得出结论)[5]。这二个演示实验中涉及到多种实验方法，如：变量控制法(控制其它条件不变的情况下改变反应的温度、控制其它条件不变的情况下加入不同的催化剂)、表格记录法及实验结果归纳和处理法等。经历这样的学习，不仅能得出影响化学反应速率的主要因素有哪些，这些因素是怎样影响化学反应速率的，还能体验科学探究的一般过程，学到基本的化学实验处理方法—变量控制法，并在不断训练和积累中掌握这些化学科学方法。可见化学演示实验是学生认识化学科学方法的必要途径。

3.1.3化学演示实验对形成化学原理、概念的教学价值

化学学科的原理知识主要包括化学概念、化学定律和化学基础理论及物质结构理论等。这些知识的学习，有利于学生对物质的本质属性和变化规律的认识，其特点是具有严密的逻辑性和严格的科学性，是学生今后自身发展所需的化学基础知识。中学化学课堂中常常要借助化学演示实验所表达的事实进行直观地分析、综合、类比和归纳来形成化学概念或化学基础理论。例如：教师在人教版初中化学教科书上册第五单元课题1质量守恒定律的教学中，常借用以下探究性演示实验：如图1，2所示:

图1　红磷燃烧前后质量的测定 图2　铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的测定

图1：在锥形瓶的底部铺一层细沙，细沙的正中放一小撮红磷。锥形瓶用带有玻璃管的橡皮塞塞紧，玻璃管的上端系牢一个小气球，玻璃管的下端与红磷接触，然后放到托盘天平上用砝码平衡，记下所称的质量m1。取下锥形瓶，小心拔出塞子，将玻璃管的下端放到酒精灯火焰上灼烧至红热，迅速插入锥形瓶塞紧，红热的玻璃管将红磷引燃。反应后待锥形瓶冷却，将其重新放到托盘天平上称量，记下所称的质量m2。比较m1和m2的大小。

图2：在锥形瓶中注入少量蓝色的硫酸铜稀溶液，塞好橡皮塞，将其与两根洁净的铁钉一起放到托盘天平上称量，记下所称的质量m1′。将铁钉浸入硫酸铜溶液中反应片刻，待溶液蓝色变淡、铁钉上有红色固体生成时，重新放到托盘天平上称量，记录所称的质量m2′。比较m1′与m2′的大小。

通过上述反应前后的质量比较，你能根据实验结果得出什么结论？[4]

教师引导学生讨论，指出m1= m2、m1′= m2′的实验结果说明：不管反应物的状态是气态还是固态或是液态，也无论反应在什么条件下发生，大量实验证明，参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。这个规律叫做质量守恒定律。教师用实验事实为依据，论证化学反应中的质量守恒规律，可以充分地说服学生接受和理解质量守恒定律，从而了解常见化学反应中各物质的质量关系，把感性的知识

上升到理性的知识。可见，化学演示实验是学生进行化学推理和判断的重要依据。

3.2　化学演示实验的技能训练价值

技能是运用已有的知识或经验解决实际问题的能力，包括智力方面的技能和操作方面的技能。学生的化学技能需要在不断练习中形成，在经常运用中完善。化学演示实验可以展示详细的操作方法和步骤，学生在不断地观察、思考和练习中可以发展智力技能，也可以引导学生在模仿的基础上发展操作技能。

3.2.1化学演示实验对学生智力技能发展的价值

化学演示实验教学，常常要进行数据、现象的记录与处理，让学生在观察、分析、比较、交流、推断与归纳中获得结论，所以，可以发展学生数据处理、组织和传播科学信息的能力；也可以发展学生实验探究的能力，如：收集信息的能力、比较辨别的能力、问题的陈述与解释的能力以及知识迁移的能力。例如：人教版初中化学教材上册第六单元课题3第一课时中二氧化碳与水反应的教学所采用的演示实验[4]：

实验6-5将四朵纸花用石蕊溶液染成紫色后晾干。实验时将第一朵喷上稀醋酸，第二朵喷水，第三朵直接放入装满二氧化碳的集气瓶中，第四朵先喷上水，再放入装满二氧化碳的集气瓶中，观察四朵纸花的颜色变化。然后将第四朵纸花取出，小心地用吹风机烘干，观察现象。并填写表格。

ⅠⅡⅢⅣ现象纸花由紫色变红色纸花呈紫色纸花呈紫色纸花先由紫色变红色,烘干后又变回紫色结论醋酸能使石蕊溶液变红水不能使石蕊溶液变红CO2不能使石蕊溶液变红色CO2与水一起能使石蕊溶液变红,说明CO2与水反应生成了一种酸,叫碳酸,碳酸不稳定,受热易分解

在该演示实验中，学生通过观察实验现象、记录实验结果以及对四个实验现象中纸花的颜色变化进行比较、分析和归纳得出：CO2与水发生了化学反应，生成了一种类似于醋酸的物质，这种物质叫碳酸，其化学式为H2CO3，它象醋酸一样能使石蕊溶液变红；但是，碳酸不稳定，受热易分解。学生把醋酸能使石蕊溶液变红的现象迁移到二氧化碳的水溶液也能使石蕊溶液变红的实验中，判断出二氧化碳与水反应生成了碳酸的结论，经历了一次科学探究的过程，发展了实验信息记录、实验现象比较、实验结果分析和处理等智力技能。

3.2.2化学演示实验对学生操作技能发展的价值

培养学生的化学实验操作技能，常常需要在教师的实验示范中了解实验仪器的组装、实验操作的步骤、实验的方法和技巧，实验应注意的事项等，学生在此基础上进行实验才可以保证安全、有序和规范，避免实验事故的发生。所以，化学演示实验是培养学生操作技能的有效手段。例如：人教版高中化学必修1第一章第一节混合物的分离和提纯中为了使学生初步学会过滤的操作方法，采用了粗盐提纯的演示实验[7]。

实验1-1　粗盐的提纯

教师在演示该实验时要介绍实验的装置、在表格中强调实验的步骤、在实验演示中展示操作的方法(一稳二低三靠)；学生可在此基础上亲自动手模仿操作，进行过滤装置的安装、过滤方法的训练，从而学会相应的化学实验操作技能。由此可知，化学演示实验是发展学生实验操作技能的范例。

3.3　化学演示实验的思维引导价值

思维是在大量感性经验的基础上，将一类事物的共同特征抽取出来加以概括，形成对事物的本质认识。思维包括三个过程[2]：“分析和综合，比较、概括和系统化，抽象和具体化。”根据个体思维的水平和凭借的不同划分，思维可以分为直观动作思维、具体形象思维和逻辑抽象思维。对学生而言，这些思维方式都可以在相应的化学演示实验教学中给予引导。

3.3.1化学演示实验对学生直观动作思维的启发

化学演示实验的教学中教师的规范操作能够启发学生的直观动作思维，让学生在实验观察的过程中了解操作方法，记住操作步骤从而得到思维训练。例如：在人教版初中化学实验操作启蒙教学时，为了使学生学会固体药品的取用，安排了以下实验[4]。

实验1-3。(1)用镊子夹取少量颗粒状石灰石(或大理石)放入试管中，并将试管放在试管架上备用。(2)取少量碳酸钠粉末放入另一支试管中，并将试管放在试管架上备用。

教师在实验示范中要启发学生，固体有不同的状态(颗粒状和粉末状)，在放入试管时，颗粒状药品要用药匙或镊子夹取，试管应横放，待放入药品后慢慢竖起，让块状固体沿着试管壁滑下，避免砸破试管底；粉末状药品应用纸槽，操作时，试管也应先横放，待放入装有药品的纸槽后再竖起，这样可以将药品干净利落地送到试管底部。学生在观察教师的操作和启发中思考：如何取用颗粒状和粉末状的药品，为什么要这样操作，并在教师的直观动作中模仿操作，学会固体药品的取用。此类教学过程，可以发展学生的直观动作思维。

3.3.2化学演示实验对学生形象思维的培养

教师在化学演示实验教学中对实验方案的设计、实验装置的组装、实验产物的收集等，都有利于培养学生的形象思维。例如：初中化学教材上册第六单元课题2二氧化碳制取的研究，让学生从反应物的状态、实验室制取氧气的发生装置和收集装置的构型、气体产物密度与空气密度大小的比较三方面，探究实验室制取二氧化碳气体的实验装置，并在制取二氧化碳的实验演示后，将实验装置的形状与反应物的状态和反应的条件及气体产物的物理性质联系起来，如图所示，总结出实验室制取气体的一般思路和方法：

图3　实验室制取氧气的装置图 图4　实验室制取二氧化碳的装置图

图3是固体与固体加热反应制取气体通用的实验装置，图4是固体与液体反应常用的实验装置；当生成的气体难溶于水时，可采用左边的排水集气法，当生成的气体密度大于空气时，可采用右边的向上排气集气法。使学生懂得实验室制取气体时应根据反应的原理、反应物的状态、气体产物的性质来思考使用什么仪器、如何连接、实验装置的整体构型等，促进学生形象思维的提高。

3.3.3化学演示实验对学生抽象思维的训练

中学化学教学中，教师常常需要通过对化学演示实验中所展示的现象进行本质原因的分析，从中抽取出共同的变化特征加以概括，得出化学学科的一些基本概念或定律，这样的教学过程，能引导学生进行有序的逻辑思维和理性的抽象思维。例如：人教版高中化学必修2第一章第三节介绍化学键的概念时就采用了这样的教学方法[5]：

实验1-2取一块绿豆大的金属钠(切去氧化膜)，用滤纸吸尽煤油，放在石棉网上，用酒精灯微热。待钠熔成球状时，将盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在钠的上方，观察现象，并分析氯化钠的形成过程。

实验演示后，教师引导学生对集气瓶中钠燃烧，产生黄色火焰且有白烟，反应停止后，瓶壁上附着白色固

体的现象进行分析：在反应中，钠原子为了达到8电子的稳定结构，失去1个电子，变成钠离子Na+；氯原子正好得到这个电子也达到稳定结构，变成氯离子Cl-，带相反电荷的Na+和Cl-通过静电作用结合起来，形成了氯化钠。化学上把这种带相反电荷的离子之间因静电作用而形成的化学键叫离子键，由离子键构成的化合物叫离子化合物。该教学用原子结构知识对钠与氯气反应的表象进行了微观推理，科学地解释了氯化钠形成的原理，再抽取出这类反应的共同特征是阴阳离子的静电作用，从中得出离子键和离子化合物的概念，是一次典型的逻辑思维和抽象思维的认识过程。

3.4　化学演示实验的社会应用价值

为了让中学生体会化学对提高生活质量和保护环境的积极作用，了解化学在工农业生产中的具体应用，认识化学科学与技术进步和社会发展的关系[7]，中学化学教材还安排了不少演示实验来促进学生认识化学科学与技术在人类的日常生活、工农业生产和科学研究中的社会应用价值。

3.4.1化学演示实验在生活中的应用价值

生活处处有化学，把化学演示实验与生活实际联系起来学习，让学生尝试运用化学知识与技能解决生活中的具体问题，可以使学生懂得学以致用，体会化学科学在日常生活中的积极作用。例如：人教版初中化学教材下册第八单元课题3金属资源保护的教学就安排了探究铁钉锈蚀条件的实验[8]：

探究实验演示：取三支洁净的铁钉放入3支编号为A、B、C的试管中，往A试管中加入蒸馏水把铁钉完全浸没，再加入少量的植物油；B试管中也加入蒸馏水，但使铁钉只是部分浸没；而C试管加入的是棉花和干燥剂，并塞上橡皮塞。一周后观察铁钉锈蚀的情况，将现象和分析的结论记录在表格中。

铁钉锈蚀实验现象记录及结论

教师让学生在实验探究中对铁制品锈蚀的条件进行小结，得出铁生锈实际上是铁与空气中的氧气、水蒸汽等发生了化学反应，若没有水或没用空气，铁就不容易发生锈蚀。随即提出：为了防止自行车生锈，可以采取哪些防护措施？让学生运用学得的化学知识解决面对的生活问题，既能巩固金属锈蚀条件的知识，还能对生活中自行车的防护采取正确的措施。

3.4.2化学演示实验在生产中的应用价值

人类的工农业生产离不开化学，无论是种植农产品所需的化肥和农药，还是金属的冶炼或纺织品的加工以及新材料的开发，都离不开化学知识或技术。为了让学生了解化学科学在工农业生产中的应用，中学化学教材安排了有关的演示实验。例如：高中化学必修1第四章第二节介绍了氯水的漂白性演示实验[5]：

实验4-4将有色纸条或布条、有色花瓣放入盛有1/3容积新制氯水的广口瓶中，盖上玻璃片，观察现象。

实验4-5将有色纸条或布条、有色花瓣放入盛满干燥氯气的集气瓶中，盖上玻璃片，观察现象。

教师让学生陈述所看到的实验现象，并解释原因，得出氯气的水溶液具有漂白作用的结论。接着，教师讲解，将氯气通入氢氧化钠的水溶液可以制得漂白液，而将氯气通入冷的消石灰中则可以制得漂白粉，若氯气与消石灰充分反应还可以制得漂粉精。漂白液、漂白粉、漂粉精都是漂白剂，在纺织工业和造纸工业中都是重要的漂白用料，也是游泳池和环境的消毒剂。通过这类内容的学习，学生能了解化学在工农业生产中的具体用途，知道化学试剂在生产应用中的原理，学习利用化学知识解决生产问题的简单方法，关注所面临的与化学有关的生产问题。

3.4.3化学演示实验在科学创新中的价值

化学演示实验的知识与方法是化学创新的基础。因此，教师在化学演示实验教学中应该联系最新的化

学研究成果，为今天的学习与未来的创新架起桥梁，体现化学课程的时代特色，培养学生可持续发展的观念。例如，在演示水电解实验时，引导学生观察正负极玻璃管产生的气体在体积上的差异，再用燃着的木条检验两极的气体，得出V(H2)∶V(O2)=2∶1，并以此结果用图示解释水电解的微观原理；然后告诉学生，水电解产生的氢气可以燃烧并产生大量的热，其燃烧产物是水，不会污染环境，是一种绿色能源，有的科学家正致力于研究如何在催化剂的作用下将水变为可以燃烧的物质，为远航的海轮解决能源问题。目前，美国海军在实验室研究出一种可将海水在催化剂的作用下变为“燃油”的新技术，这项新技术的第一环节就是在催化剂的作用下将海水分解得到氢气，若这项技术能得到实际的使用和推广，那将大大解决人类面临的能源危机问题，推动人类物质文明的进步。以此来激励学生努力学好化学，增强创新意识，为世界变得更加美好而奋斗。

综上所述，化学演示实验是学生探索化学知识不可替代的媒介，是训练化学学习技能必不可少的手段，是引导形象思维和抽象思维的良好载体，也是化学应用与创新的基础。教师在化学教学中，要理解所演示实验的教学价值，创造性地运用演示实验，有针对性地培养学生的各种能力，激发学生学习化学的兴趣，促进学生化学问题解决的主动性，达到有效提高中学生科学素养的目的。

参考文献：

[1] 朱裕祥.浅议化学课堂演示实验[J].科学咨询(教育科研)，2008,(3):89.

[2] 陈琦.刘儒德.当代教育心理学[M].北京：北京师范大学出版社，2007.

[3] 布鲁姆.教育目标分类学[M].北京：外语教学与研究出版社，2009.

[4] 人民教育出版社课程教材研究所.义务教育课程标准实验教科书.化学.九年级.上册[M].北京：人民教育出版社,2012.

[5] 人民教育出版社课程教材研究所.普通高中课程标准实验教科书.化学.必修2[M].北京：人民教育出版社,2012.

[6] 人民教育出版社课程教材研究所.普通高中课程标准实验教科书.化学.必修1[M].北京：人民教育出版社,2012.

[7] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准[M].北京：人民教育出版社,2009.

[8] 人民教育出版社课程教材研究所.义务教育课程标准实验教科书.化学.九年级.下册[M].北京：人民教育出版社,2012.