利用现代媒体技术增强化学实验的可观察性

王建芬 曹爱娟

摘要： 通常情况下，“比较锡、铅和锡铅合金的熔点实验”所显示的现象可观察性较低。为增强实验现象的可观察性，利用电脑摄像头或手机对整个实验的过程进行放大和传播。距离实验装置较近的学生，可用眼睛直接观察实验现象;距离实验装置较远的学生，可通过电脑大屏幕或手机屏幕同步观察实验的操作过程及锡、铅和锡铅合金三种金属熔化的先后顺序。这个实验过程还可以通过QQ群或微信群进行无线远程教育。

关键词： 金属熔点比较;可观察性;现代媒体技术;无线远程同步传播

文章编号： 10056629（2018）3006703 中图分类号： G633.8 文献标识码： B

1 问题提出

在化学教学中，经常会遇到实验现象可观察性低的问题，这个问题直接影响到教学效率和教学质量。笔者发现，在教学中有些实验可以利用电脑、摄像头、手机、大屏幕等现代媒体技术增大化学实验的可观察性，我们仅以补充、设计的“比较锡、铅和锡铅合金熔点的高低的实验”为例加以说明。

众所周知，现行九年级化学教材 [1]在介绍合金的性质时指出：“……，多数合金的熔点低于组成它的成分金属。”教材中只给出了结论，并没有给出实验方法加以验证。在教学中，好奇的学生不可避免地提出这样或那样的问题，其中有些学生就提出了能否通过实验证明多数合金的熔点低于组成它的成分金属的问题，学生提出的这一问题引起了我们的重视。为了满足学生的好奇心和求知欲，增强学生的感性认识，激发学生的学习兴趣，加强学生对该知识点的理解和记忆，我们利用现有的铁片、铁架台、酒精灯、电脑、手机

图1 使用泥三角的铁片

等器材设计了能够证明锡、铅和锡铅合金熔点的高低的实验装置，使学生提出的问题迎刃而解，从而满足学生的愿望，提高了教学质量。

2 研究现状及分析

现行九年级化学教材中没有设置“比较锡、铅和锡铅合金熔点的高低的实验”。此外，通过查阅各种化学专业期刊发现，有关“比较锡、铅和锡铅合金熔点的高低实验”的研究论文甚少且不尽如人意。有的方法 [2]是： 在锡块、铅块和锡铅合金块钉上大头针，大头针分别粘上不同颜色的纸条，然后放在铁片上加热，通过观察带有纸条大头针倾倒的先后顺序判断三种金属块的熔点高低，进而得到锡块、铅块和锡铅合金熔点从高到低的顺序。此种方法增大可观察性措施是： 使用带有不同颜色纸条的大头针作为金属熔化的标识;有的方法 [3]是： 在铁架台的铁圈上放上泥三角，泥三角上放上铁片，在铁片上放上锡块、铅块和锡铅合金块，然后加热，观察铁片上三者的熔化顺序（如图1所示），可见，此种方法没有任何金属熔化的标识，很难观察到金属的熔化过程;还有的方法 [4]是： 分别取三个铜螺丝帽，在铜帽上，用细铜丝分别固定不同颜色的小旗，将锡块、铅块和锡铅合金块分别熔化，分别放在不同的铜帽里，冷却，拆去铜丝。然后将其放在铁片上加热，通过观察小旗倒下的顺序，判断三者的熔点高低（如图2所示），这种方法是利用小纸旗作为金属熔化的标识。以上实验方法尽管有所不同，但设计者们的最终目的不外乎有以下两个： 其一，利用实验手段证明锡、铅和锡铅合金熔点的高低;其二，采取相应措施增加实验的可观察性。但令人遗憾的是，以上三种实验方法不论采取哪种措施，实验的可观察性还是很小，尽管教师为了达到实验的预期目的想尽了办法，但对于绝大多数学生来说收效甚微，特别是座位靠后的学生，更是望眼欲穿，很难观察到应有的实验现象，到头来只能靠死记硬背完成知识点的学习任务。为了改变这种局面，我们采取常规实验方法与电脑、手机、大屏幕等媒体器材相结合，对整个实验过程及其现象进行放大、远程传播处理，从而解决实验现象看不见或看不清的问题，使学生对整个实验过程及其实验现象的观察转难为易。

图2 锡、铅、锡铅合金放在铜帽里

3 设计理念

在课堂上做好“比较锡、铅和锡铅合金熔点的实验”并不难，难的是如何让全体学生都能观察到实验现象，特别是实验装置在不能随便移动的情况下，也可让全体学生清晰可见。因此，加大实验的可观察性是实验设计的关键。我们的设计思想是在努力做好实验的基础上，充分发挥摄像头、电脑、大屏幕、手机等媒体器材的放大功能及无线远程传播功能，让学生真正看得清、瞧得远，无论学生坐在汽车上还是火车上抑或是躺在病床上，人人都可以同步观察实验过程及实验现象，让现代媒体、通信技术，成为他们学习文化知识的千里眼、顺风耳。

4 实验原理

锡、铅和锡铅合金的熔点分别是232℃、 327℃和200℃。那么，将三种金属块放在圆形铁片上等边三角形的三个顶点凹坑里后，用酒精灯加热圆形铁片的中心时，由于加热温度一样，铁片热传导力相同，距离相等，首先是锡铅合金块熔化，其次是锡块熔化，最后才是铅块熔化。

借助摄像头、电脑、大屏幕、手机等具有的放大和传播功能，使学生能够非常清楚地观察到實验过程及其现象，从而解决实验存在的观察不清楚的问题。

5 设计方案

根据实验的特点，采用在圆形铁片的圆坑里分别放上锡块、铅块和锡铅合金块，在三种金属块上方钉上粘有不同颜色小纸旗的大头针，然后加热铁片;通过固定在铁架台上的电脑摄像头或手机进行放大和传播，对于距离实验装置较近的学生，可用眼睛直接观察实验过程及其实验现象，而距离实验装置较远的学生，则通过电脑大屏幕或手机屏幕同步观察实验过程及其现象。此外，在假期里，如果教师做该实验时，还可以通过微信群或QQ群让全体学生通过微信视频聊天或QQ视频聊天的方式同步接受无线远程教育。

6 实验用品

圆形铁片（直径15cm）1块;直尺1把;碳素笔1根;铅笔1根;铁锤1把;铁杵1根;大头针3枚;酒精灯1盏;火柴1盒;铁架台、十字夹、铁夹各2个;电脑摄像头（带声音）1个;笔记本电脑1台;智能手机1个;手机架1个;红、绿、黄彩色纸若干

锡块;铅块;锡铅合金块

7 实验方法

7.1 实验方法一

利用摄像头、大屏幕和电脑进行放大。

图3 有凹坑的圆形铁片

图4 金属块上插小纸旗

7.1.1 仪器加工

取一块圆形铁片（直径15cm），在圆形铁片的中央用铅笔和直尺画一个等边三角形（边长为10cm），等边三角形的三个顶点用铁杵分别砸一个圆坑（如图3所示）。圆坑内分别放上等质量的锡块、铅块和锡铅合金块，在三种金属块上用铁锤分别钉上粘有

红、绿、黄颜色的纸旗，纸旗的上方分别用碳素笔写上Sn、 Pb、 SnPb等符号，如图4所示。

7.1.2 实验装置

如图5所示，A、 B、 C分别为红、绿、黄颜色的小纸旗;A 1、 B 1、 C 1分别为Sn、 Pb、 SnPb金属块。

图5 通过摄像头放大传播

7.1.3 操作过程及其现象

将实验装置按图组装好后，打开电脑、摄像头和大屏幕上的开关，调整摄像头的焦距和角度，使摄像头对准实验装置;点燃酒精灯，加热圆形铁片的中心位置。过一段时间后，从大屏幕上可以非常清楚地观察到插在锡铅合金块上的黄色小纸旗首先倒下，其次是插在锡块上的红色小纸旗倒下，插在铅块上的绿色小纸旗最后倒下，由此说明锡铅合金的熔点最低，其次是锡，而铅的熔点最高，可见合金的熔点低于组成它的成分金属。

7.2 实验方法二

利用手机、电脑和大屏幕进行放大。

7.2.1 仪器加工

同7.1.1。

7.2.2 实验装置

如图6所示，A、 B、 C分别为红、绿、黄颜色的小纸旗;A 1、 B 1、 C 1分别为Sn、 Pb、 SnPb金属块。

图6 通过手机放大传播

7.2.3 操作过程及其现象

将装置按图组装好后，打开教师手机上的QQ或微信的视频聊天功能，将教师的手机用手机支架固定在铁架台上;打開电脑中某学生QQ或微信的视频聊天功能后，使电脑与大屏幕连接好;调整教师手机摄像头的角度和焦距，当摄像头对准实验装置后，点燃酒精灯，加热圆形铁片的中心位置，从大屏幕上可以非常清楚地观察到相关实验现象。

7.3 实验方法三

利用手机进行远程传播，仪器加工同7.1.1，操作过程及其现象如下：

将装置按图组装好后，打开教师与学生的QQ群或微信群;教师和学生都设置成QQ或微信视频群聊的功能;教师将自己的手机用手机支架固定在铁架台上，调整手机摄像头的角度和焦距，将摄像头对准实验装置后，点燃酒精灯，加热圆形铁片的中心位置，学生能够从手机屏幕上清楚地看到相关实验现象。除此之外，还可以通过网络并借助于摄像头实现电脑与电脑之间的传播、电脑与手机之间的传播等。

8 相关说明

（1） 借助摄像头、大屏幕、电脑和手机完成化学实验，对于在化学实验教学中增大化学实验的可观察性及推广多媒体传播形式起到了抛砖引玉的作用。

（2） 利用手机和QQ群、微信群，教师可以对学生进行可移动式同步远程教育，无论学生在何地，都可以观察到同步完整的实验过程及其现象。由此可见，手机不仅可用于通讯，而且还可用于学习，极大地提高了手机的利用率。

（3） 通过手机和QQ群、微信群，教师利用假期也可同步互动交流，方便师生，为学校节省开支，提高了教学效益。

（4） 通过手机远程传播化学实验过程及其现象，开发了手机在教学中的应用价值和实用价值，方便了师生，使其能够很好地为教学服务。

（5） 对于实验时间较短的其他实验，教师也可以录制成小视频，发到QQ群里或微信群里，随时让学生看到实验过程，方便温故知新。

参考文献：

[1]中学化学国家课程标准研制组.义务教育教科书·化学（九年级上册）[M].上海： 上海教育出版社，2012： 119.

[2]齐俊林.比较锡、铅和锡铅合金熔点的实验[J].化学教学，1994，（5）： 15.

[3]苗西兴.比较锡、铅、锡铅合金的熔点实验探索[J].实验教学与仪器，1999，（6）： 12.

[4]高智超，杨国田.“金属及其合金熔点比较”的创新实验[J].中学化学教学参考，2016，（2）： 62.