初中化学演示实验教学功能的运用

曹美玲

(江苏省南京市江宁区汤山初级中学,江苏 南京 211131)

化学是一门以实验为基础的科学.2022版新课标中提出,认识实验是科学探究的重要形式和学习化学的主要途径,在科学探究中增强学生的实践能力.实验教学一般分为演示实验和学生实验,演示实验是指教师在课堂教学的过程中,配合所讲授的知识,由教师或个别学生做演示而其他学生观察的一种实验形式,演示实验在化学教学中作用很大,使用的频率很高,运用演示实验,可以将抽象的化学问题直观显现出来,使课堂锦上添花,教学效果良好,所以教师要注重演示实验教学功能的设计.

1 创造性地进行教师演示实验,提高学生的学习兴趣

初中学生刚接触化学,在课上创造性地增添一点演示实验,就能增加课堂的趣味性,从而提高学生的学习兴趣,最终达到提高课堂教学效率的目的.

例如,在学习第八单元《金属和金属材料》,引导学生认识金属的物理性质,可以根据教学内容创造性地设计演示实验:教师手拿一小块银白色的铝箔,学生根据实物描述金属铝的颜色,然后迅速将其揉成一团,再慢慢地铺展开来,在教师的演示实验中,延展性、银白色等物理性质不讲自明.然后用坩埚钳夹住一块铝箔纸在酒精灯上加热至熔化,轻轻晃动,观察现象.再用坩埚钳夹住一块用砂纸打磨过的铝箔纸在酒精灯上加热至熔化,轻轻晃动,又会有什么现象呢?根据两组现象,学生自主探索、分析、讨论、交流,大大激发学生兴趣,培养学生的探究精神.又如,在《水的净化》这节新授课上,教材上只用了一句话介绍明矾的作用,学生理解比较困难,因此在讲解明矾净水的实验时,除了播放视频,还可以增加课堂演示实验,为了使明矾净化效果更明显,教师可以课前提前准备一份净化后的水样,上课时进行对比,有助于提高学生的学习积极性,也有助于学生在实验中发现问题,加深对课堂上所学内容的印象[1].

由于演示实验在课堂教学中具有点睛之笔的妙处,因此,创造性地演示实验可以激发学生的求知欲望,从而提高学生有意义学习的趋向,教师如能将演示实验的功能发挥到极致,恰当地运用演示实验,就能使课堂效果显著增强.

2 精心准备演示实验,有效培养学生科学方法

教师应该认真地研究教材中的实验,挖掘实验的内涵,找准切入点,适时地引导学生进行创造性思维,培养学生的观察能力、分析能力和逻辑推理能力的培养.

例如,教材探究铁制品生锈的条件的活动中,教师精心准备了演示实验, 这个实验需要一周前做.实验内容如图1所示.

(1)试管①中加入稀硫酸或醋酸溶液,浸没铁钉后,倒去溶液;

(2)在试管②中加入少量氯化钠溶液,使铁钉的一半浸没在溶液;

(3)在试管③中把铁钉放在一团湿棉球上;

(4)在试管④中注满经煮沸迅速冷却的蒸馏水,塞紧橡皮塞;

(5)在试管中加入少量干燥剂(生石灰或无水氯化钙),再将铁钉放在干棉球上,塞紧橡皮塞.

图1 探究铁制品锈蚀的条件

分析导致铁制品锈蚀的因素:水和氧气同时存在,酸与盐溶液能加快铁制品的生锈.在学生讨论完教师的演示探究后,心里肯定会想自己体验探究一下.于是,可以激发学生设计实验方案探究铜制品的生锈条件,当然,教师可以辅助给出一些相关资料帮助学生完成.这样的演示实验,需要教师提前精心准备,不仅拓展了教材的探究内容,还有效培养学生科学的探究方法,有助于学生思维能力的提升.

3 改进演示实验,开发利用环保趣味实验

教材上的演示实验是课堂教学的保证,但是一味地严格按照教材的实验内容,往往实验效果一般.

比如学习《分子和原子》时,为了探究分子运动现象,教材上设计了如图2所示的实验.这个演示实验,能达成教学要求,但是从环保和试剂的使用量方面看,有一定的局限性.基于此,为了增强演示实验的功能,将此实验进行改进,如图3所示.教师选择一个密闭容器,用滴管吸取少量的浓氨水,然后在容器底部的海绵上插1支用铁丝做成的“树枝”,“树枝”上缠有事先沾有酚酞溶液的棉花,演示实验开始,挤压滴管,让少量的浓氨水低落到海绵上,一会就能看到“铁树开花”的神奇美景,学生的视觉效果相比改进前,有了更好的体验.

图2 探究分子运动现象的实验 图3 趣味实验“铁树开花”

再如,学习“氢氧化钠溶液和CO2发生反应”这个重要的性质,二者发生反应时没有明显的实验现象,学生不容易理解.因此,在教学中设计演示实验,让氢氧化钠和二氧化碳之间来一场“显行之旅”,设计了如图4所示的实验.实验操作简单,现象明显,学生在感受气球的变大过程中,学生求知欲和探究热情得到激发,课堂气氛高涨,教学效果良好,发挥了演示实验的教学功能.同时,根据该实验原理,教师可以让学生设计原理相似的实验,并对实验方案进行简单的分析和评价.课堂思维容量提升,学生的科学思维也随之得到锻炼.

图4 氢氧化钠与二氧化碳“显行之旅”趣味实验

4 利用多媒体辅助演示实验,增强实验效果.

演示实验是最直观的教学手段,教学中,学生通过观察演示实验,能获得知识和能力的提升.因此,教师做演示实验时,要尽可能地做到现象明显,准确直观,可见度大,以求最佳效果.但现实中,有些演示实验,无法直接呈现给学生,如果结合现代先进的教学设备,采用多媒体电化教学手段进行演示实验,可以增强实验效果.

例如,在讲解“CO还原氧化铜”实验时,为何要强调先通CO气体,再开始加热,对于这个操作顺序是个难点,教师可以采用视频动画加以突破.视频中演示如果操作反了,即先加热氧化铜,后通CO气体,会出现试管爆炸的危险,这个爆炸效果从听觉上给学生印象深刻.

再如,学习“分子、原子”的概念时,如何让学生理解分子破裂、原子重组这一变化过程呢?也可以借助于多媒体视频动画,播放电解水的微观视频动画,让学生直观感受到微观世界的化学变化和物理变化的不同,同时也能将分子和原子的概念理解清楚.

当然,多媒体视频只是充当辅助演示实验的角色,不可能替代演示实验,有些教师为了所谓的节约时间,将视频实验代替演示实验,这种做法是不可取的.在实际教学中,教师要根据教学需要,进行合理安排,使演示实验和多媒体视频二者相得益彰,发挥最大的教学效果.

5 演示实验时注意排除干扰因素

学生参与演示实验教学时,如果实验过程中出现与所学反应不相符合的实验现象,就容易使学生感到困惑,不利于学生进行分析.譬如,实验药品不纯,或者仪器本身存在问题,干扰现象时常会出现.这就要求教师要广泛阅读有关资料,积极钻研探索,努力排除实验中的干扰因素.

例如,演示点燃纯净的氢气,在玻璃导管口点燃氢气,发现火焰颜色不是淡蓝色,而是发出黄色火焰,这是为什么呢?这就需要教师在准备演示实验时,做好充分的预设,查阅相关资料,结合真实的实验结果进行合理地解释很有必要.玻璃里含有钠离子,钠离子被灼烧时会显示出黄色,这是高中将学到的焰色反应,教师在此可以做一个资料补充,给学生释疑,既能很好地处理意外的实验现象,又能激发学生探究化学奥秘的兴趣.

再如,“探究金属活动性顺序”实验中,把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中,过一会,观察现象,有什么现象发生?学生观察到铝丝表面有气泡产生,这是什么缘故呢?学生对这个意外现象感到很吃惊.教师此时适当介入,做一些补充和解释非常有必要,不可以视而不见或者搪塞一带而过.资料显示,硫酸铜溶液会水解,呈酸性,溶液中存在H+,H+会与铝发生反应,所以会有少量气泡.同时,这个实验在课堂上演示,短时间内没有出现明显的红色物质生成,可能需要提前一天准备,提前做好样品.演示实验遇到这样“迟到”的红色物质出现,教师可以排除干扰,提前做好文献查阅工作,查找到排除干扰的方法后再进行实验.排除实验的意外和干扰只是为了获得明晰的实验现象,以满足实验需求[2].

6 观察与指导有机结合

教师在做演示实验时,要达到的预期效果,演示时必须把实验观察与实验讲解相结合起来,用讲解来指导观察,以观察来推动思维的发展.因此,开展演示实验,必须设计问题,让学生带着问题观察实验现象,切不可盲目地把演示实验变成学生看热闹的时机,应及时引导定向思维,围绕教学目标,建立一个向未知境界不断探索的学习环境.

如利用红磷燃烧测定空气中的氧气含量,整个实验中需要关注几个方面,如实验现象、实验误差、药品的选择、实验原理等,教师在演示过程中,可以将关键点设计成问题,在演示的每一个节点进行提问,引导学生思考并观察,做出合理的解释,如果演示实验进行完了再提问,可能就错过了观察的最佳时机,也没有发挥出该演示实验的最大作用.

同时,演示实验要有一定的针对性、有序性和灵活性,要把握好实验的层次和时机,讲解应详略得当,总结要简明扼要,充分发挥教师的主导作用、引导学生认识化学现象的发生和变化过程,做到演示实验的观察与分析紧密结合.对于一些复杂的实验原理,教师还可以根据需要设计小组讨论环节,利用组内集体的智慧解决问题,往往会收到意想不到的效果.