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1、初探化学演示实验可观性的研究杨松辉 袁彩美（江苏仪征市南京师范大学第二附属高级中学 211900）摘要：高中化学教学中演示实验的可观性是衡量化学演示实验效果的重要指标，本文探讨了在研究过程中对化学演示实验可观性概念的界定，以及增强演示实验可观性的措施。关键词：化学演示实验的可观性 增强 措施 误区实验是化学的基础，在中学化学教学中，化学演示实验占了化学实验教学很大的比重，它是学生获得直接经验、体会化学魅力的重要途径之一，也是教师进行教学情景设计、引入教学内容、传授化学课程知识的重要手段。因此对演示实验的教学研究非常重要。通过增强化学演示实验的可观性研究，增强化学演示实验的效果，一直是化学教学工
2、作者长期以来致力解决的问题。1 化学演示实验可观性概念的界定首先是教师呈现的演示实验要直观、简洁、有效。直观是指人们在实践中对客观事物的直接的、生动的反映，演示实验要求现象明显，让学生可直接观察到相关现象，充分调动学生的五官感知；简洁是步骤设计不繁琐，操作线条流畅、明晰，紧扣实验目的，简单明了，可操作性强；有效是指演示实验充分结合学生的知识水平和思维能力来设计，使学生观察到相关现象后引起思考，掌握演示实验所要表达的内容。这是从学生观察层面上的要求。其次是教师呈现的演示实验要融入教师对课堂所教授知识的理解，通过演示实验使学生充分理解教师的理念，积极调动学生的主体参与性。要求原理要准确，操作要到位
3、，引入要自然，现象要明显。在教材内容基础上对实验进行合理的创新与设计，能够拓展学生的思维又不显牵强。这是做好演示实验对学生思维层面上的要求。再次是演示实验要充分体现化学知识在生活中运用的原则。在演示实验的设计中，充分运用各种手段，考虑化学与生活、化学与环境的关系，探究“绿色化学”在化学演示实验中的应用，力求演示实验小型化、绿色化，既能让演示实验教给学生知识，又能使学生体会化学实验的趣味性、可观赏性和美感。这是演示实验拓展层面上的要求。2 苏教版化学教材对演示实验可观性的设计例举仔细研读苏教版化学教材，可以体会到教材编写者对演示实验编排的独具匠心。除了注重实验编排由浅入深，循序渐进外，编者以大量
4、的实验彩图（装置或实验现象）、实物图片增强了实验教材的可观性。内容安排上，也体现出编者非常注重对演示实验可观性的设计，力求演示实验有更好的直观效果。在此略举二个特征。特征一、通过改变实验呈现的方式体现演示实验的可观性旧教材中，实验呈现主要以性质验证为目的，通常是由老师讲解完相应的知识后，再进行相应的实验，以验证性质是否准确。由于学生已经形成了思维定势，因而失去了探究思考的主动性，把观察重点放在能否得到与实验结果一致的对比上，学生的参与性大打折扣。新教材把实验穿插在教学过程中，以“观察与思考”、“活动与探究”栏目呈现在知识传授前，通过学生先对实验现象进行观察、分析、思考后，再进行知识的传授，因为
5、现象是未知的，从而使学生对实验的观察更细致和到位，增强了实验的效果，学生思维得到激发，学生成为课堂的主导，学生的潜力在实验的过程中得以挖掘和体现。特征二、通过实验细节处理强化演示实验的可观性苏教版化学教材在实验细节上，既吸取了旧版教材的优点，又在很多细节方面作了很好的处理，使实验现象更加明显，实验更具可观性。比如：苏教版化学2为比较钠、镁、铝的金属活泼性强弱，设计如下的对比实验。实验 物质NaMgAl与水的反应与冷水反应-与热水反应-与盐酸反应-在比较钠镁的金属性时，先在水中滴入酚酞，再加入钠、镁分别与水反应，通过放出气体的快慢和溶液的颜色变化体会两种金属金属性的差异；而在比较镁与铝金属性的强
6、弱时，避开了铝与水是否反应的现象及讨论，改用盐酸代替水进行实验，使实验现象的观察更加明显，有效地增强了实验的可观性。再如：电化学部分电解氯化铜溶液的实验，把旧教材用的不透明的电解槽，改成了透明的U型管；能量转化部分把旧教材中用温度计测量镁与盐酸反应的温度升高、把氢氧化钡晶体与氯化铵反应的吸热过程用沾有水的木板被粘住表现，改为用手触摸试管外壁。既减少了测温度这样的无意义操作（学生只要知道反应吸放热情况就行了，不必知道温度升高了多少度），又节省了时间，更使实验操作流畅简单，还增加了学生的感知（用手触摸试管外壁感知温度的变化）。3 增强演示实验可观性的措施如前所述，演示实验的可观性不仅应表现在操作和
7、现象的层面上，还应体现在对学生思维能力的引导和启发上。鲜明的实验现象能激发学生对实验本质的强烈的探求欲望，在调动学生感官的同时，也在调动着学生的主动思维。提高实验的可观性，突出实验效果的震撼力，需要改进和创新实验。3.1 通过实验设计增强实验的可观性3.1.1情境引入式实验设计引人入胜的有趣情境能有效激发学生主动探求的意识。在教授三价铁的检验时，展示一张白纸（课前用KSCN溶液在白纸上写好字），用喷头喷上硫酸铁溶液，出现的红色字迹顿时吸引住了学生的眼球；取一小团脱脂棉，蘸取氯化钾溶液直接置于酒精灯火焰上燃烧，能明显观察到紫色火焰的出现（晚上演示效果更佳），减少了洗涤金属丝的繁琐操作，集中了学生
8、的注意力；灼热的表面发黑的螺旋状铜丝接触到酒精灯内焰时竟然会恢复铜的红色。这些设计，简单有效，操作性强，省时省事, 能够直达目的，减少了学生不必要的好奇心导致的注意力分散现象，强化了演示实验的可视性。3.1.2根据教学内容创新实验设计实验难在创新，创新实验的要点是不能违反实验的基本原理，又能体现出实验的新颖性。如:盐类的水解内容教学中，设计在氯化铵溶液中加入除去表面氧化膜的镁条，同时用镁与水的反应作对比，能明显地观察到氯化铵溶液中有气体产生，收集气体后检验，气体为氢气，根据性质可推知：氯化铵溶液呈酸性。再加热反应后的溶液，可检验到氨气的逸出。分析溶液中情况得出NH4Cl+ H2O NH3H2O
9、 + HCl ,由于发生反应Mg+2HCl= MgCl2+ H2,致铵根离子的水解平衡向右移动，加热溶液时NH3H2O分解放出氨气。此实验加深了学生对盐类水解及水解平衡知识的理解和运用，取得了良好的效果。通过对教学内容进行整合，创新实验，提高了学生的兴趣和思考空间，大大地增强了实验的有效性，强化了实验的可观性。3.1.3改演示实验为半演示实验或学生实验苏教版教材中，设置了“观察与思考”、“活动与探究”栏目，前者主要为演示实验，后者为学生实验，实际上这样的设置弱化了演示实验与学生实验的界限，对教师在教学中灵活地进行实验的安排提供了广阔的空间。教学中，教师可以根据本校实验室条件把部分“观察与思考”
10、改为学生实验，采用边做实验边传授新知的方式教学，使学生与实验零距离亲密接触，使实验现象的观察更加到位明显，有效地提高了本来由教师演示作主导的实验的可观性程度，激发学生的兴趣，突出了学生的主体性。对一些做学生实验条件不具备的演示实验，也可以尽可能增加学生参与的程度，如让部分学生上讲台演示等。多年的教学证明，学生自已操作实验，不仅能注意操作过程和动作、实验现象和结果、注重实验的成败，并能指出操作过程中的优缺点，还非常注意自我能力的展示，如操作出现失误，改正后印象特别深刻，并能做到长久记忆。观看的学生也非常注重对实验过程和现象的观察，这种实验方式增强了学生的亲身体验，学生思考“为什么”的主动性思维增
11、强。3.1.4演示实验（或现象）适当放大化直观、鲜明是对演示实验的基本要求。设计演示实验需要考虑变化是否显著,现象是否鲜明。为了便于观察，可以用较大尺寸的仪器，药品的用量适当多些，同类型的实验中要选择现象鲜明的来实施。如让学生观察产生沉淀现象或沉淀颜色时，采用大型号试管。另外，考虑到被观察主体与背景的色调对比会影响观察的效果时，通常采用衬托背景的方法来增强观察的效果,如演示生成颜色较深的生成物时用白纸或光线亮处作衬托，演示生成颜色较浅的生成物时如乳白色、肉红色、淡黄色沉淀等用黑板或光线暗处作衬托。这样使学生通过观察,形成一个清晰而直观的印象。有时也为了提高实验的教学效果，演示实验力求生动，如把
12、HCl、NH3等溶于水的实验做成喷泉实验，极大地提高了学生的学习兴趣,刺激了他们的直观和思维。再如对原电池原理演示中电子的定向移动的展示，使用教学用演示电流计比用普通小型万用表效果要好得多。3.2 通过使用多媒体增强实验的可观性3.2.1动画摸拟演示实验微观过程化学中的很多概念和原理抽象难理解，通过多媒体设备将微观过程形象化，能取得事半功倍的效果。在原子课中，氧化汞受热分解成汞原子和氧原子的实验，目的是使学生建立原子的概念，教材呈现了图示和讲解，但对学生理解原子的概念仍有一定的难度，把实验微观过程用多媒体进行形象逼真的动态演示，极大地增强了实验的可观性，顺利突破了教学重难点。再如：物质溶解微观
13、过程的演示，很多有机反应原理的动画模拟如乙烯与溴的加成反应、酸与醇的酯化反应等通过大屏幕展示给学生，减少了冗长的讲解说明，使实验可观性大大增强。3.2.2放大演示实验效果，增强可观性让学生亲身实践，靠前观察，固然是措施之一，而对学生不便直接观察的实验，则可以用信息技术等电教手段投影放大等措施增强可观性，使观察对象突出、清晰。对有些需要观察细微现象的演示实验，大多数学生无法看清，用投影仪、电脑放大等则效果明显。如电解饱和食盐水的实验，要观察电解时电极上产生的少量气体，可用摄像头连接电脑后在大屏幕上投影，现象突出。滴定实验中，滴定管读数的读取演示，经投影放大后可观性大大增强。增强演示实验的可观性的
14、方式有很多，从根本上看，要求教师本身增强对实验内容的研究，注重自身的实验操作等方面的基本功的提升，不同的实验把握好不同的节奏，如实验操作速度要快慢适中，使教教室每个学生对每一个动作甚至细节都能看清楚，充分调动学生的非智力因素，力求演示实验能符合可观性的基本原则。4 增强演示实验可观性误区分析4.1 误区一、为了增强演示实验的可观性，不适合推广微型实验诚如上述分析，为了保证实验的可观性，往往要对实验现象采取放大处理等措施，但这并不妨碍微型实验的推广。微型实验安全、用药量少，是普及化的方向。教学过程中，把一些演示实验转化为学生微型实验。既节约成本，又符合绿色化学的理念，可很好地减少污染，具有现实意
15、义。4.2 误区二、为了增强演示实验的可观性，要多用多媒体设备因为多媒体设备在放大实验现象、模拟微观过程等增强实验可观性方面的优势非常明显，有些老师对有一定的毒性、危险性或操作比较复杂、成功率低等的实验，往往采用多媒体技术模拟实验或播放录像取而代之，有些教师甚至连基本的实验操作也用多媒体代替，这就过分夸大多媒体教学的效果，违背了演示实验设置的基本目的，因此，多媒体电教设备要恰当地使用，在实验现象明显时，少用或不用。参考文献1 张松.对比旧教材，在教学中探究苏教版高一化学实验的特点.2006（04）2王韩冰.从新老教材对比看苏教版高一化学实验的优缺点.考试周刊，2009，（26），23-243王
16、祖浩.化学1、化学2.江苏教育出版社.2007第四版4王祖浩.化学反应原理.江苏教育出版社5侯前进. 化学演示实验的设置、功能类型以及运用技巧.科技资讯， 2011，(02)6杨金美、闵信宏. 让多媒体成为提高初中化学课堂效率的载体. 扬州市2008现代教育技术优秀论文7常晓娥. 对高一化学演示实验的改进及设计三则. 延安化学教研网. 2010，（04）8叶萍萍. 做好教师演示实验，提高实验教学质量. 淮阴师范学院教育科学论坛，2006，019马立军.怎样运用化学实验培养学生的能力.学苑教育2010，（23）10刘剑军.化学实验是否需要研究.新作文(教育教学研究), 2011,(02)二O一一
17、年五月作者简介：杨松辉，男，1968年07月出生，江苏省仪征市南京师范大学第二附属高级中学，中学化学高级教师。邮编：211900。电子邮箱：yhyqq。Editors note: Judson Jones is a meteorologist, journalist and photographer. He has freelanced with CNN for four years, covering severe weather from tornadoes to typhoons. Follow him on Twitter: jnjonesjr (CNN) - I will alway
18、s wonder what it was like to huddle around a shortwave radio and through the crackling static from space hear the faint beeps of the worlds first satellite - Sputnik. I also missed watching Neil Armstrong step foot on the moon and the first space shuttle take off for the stars. Those events were way
19、 before my time.As a kid, I was fascinated with what goes on in the sky, and when NASA pulled the plug on the shuttle program I was heartbroken. Yet the privatized space race has renewed my childhood dreams to reach for the stars.As a meteorologist, Ive still seen many important weather and space ev
20、ents, but right now, if you were sitting next to me, youd hear my foot tapping rapidly under my desk. Im anxious for the next one: a space capsule hanging from a crane in the New Mexico desert.Its like the set for a George Lucas movie floating to the edge of space.You and I will have the chance to w
21、atch a man take a leap into an unimaginable free fall from the edge of space - live.The (lack of) air up there Watch man jump from 96,000 feet Tuesday, I sat at work glued to the live stream of the Red Bull Stratos Mission. I watched the balloons positioned at different altitudes in the sky to test
22、the winds, knowing that if they would just line up in a vertical straight line we would be go for launch.I feel this mission was created for me because I am also a journalist and a photographer, but above all I live for taking a leap of faith - the feeling of pushing the envelope into uncharted terr
23、itory.The guy who is going to do this, Felix Baumgartner, must have that same feeling, at a level I will never reach. However, it did not stop me from feeling his pain when a gust of swirling wind kicked up and twisted the partially filled balloon that would take him to the upper end of our atmosphe
24、re. As soon as the 40-acre balloon, with skin no thicker than a dry cleaning bag, scraped the ground I knew it was over.How claustrophobia almost grounded supersonic skydiverWith each twist, you could see the wrinkles of disappointment on the face of the current record holder and capcom (capsule com
25、munications), Col. Joe Kittinger. He hung his head low in mission control as he told Baumgartner the disappointing news: Mission aborted.The supersonic descent could happen as early as Sunday.The weather plays an important role in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm
26、 - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. It will climb higher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilome
27、ters), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause), he can expect a lot of turbulence.The balloon will slowly drift to the edge of space at 120,000 feet (22.7 m
28、iles/36.53 kilometers). Here, Fearless Felix will unclip. He will roll back the door.Then, I would assume, he will slowly step out onto something resembling an Olympic diving platform.Below, the Earth becomes the concrete bottom of a swimming pool that he wants to land on, but not too hard. Still, h
29、ell be traveling fast, so despite the distance, it will not be like diving into the deep end of a pool. It will be like he is diving into the shallow end.Skydiver preps for the big jumpWhen he jumps, he is expected to reach the speed of sound - 690 mph (1,110 kph) - in less than 40 seconds. Like hit
30、ting the top of the water, he will begin to slow as he approaches the more dense air closer to Earth. But this will not be enough to stop him completely.If he goes too fast or spins out of control, he has a stabilization parachute that can be deployed to slow him down. His team hopes its not needed.
31、 Instead, he plans to deploy his 270-square-foot (25-square-meter) main chute at an altitude of around 5,000 feet (1,524 meters).In order to deploy this chute successfully, he will have to slow to 172 mph (277 kph). He will have a reserve parachute that will open automatically if he loses consciousn
32、ess at mach speeds.Even if everything goes as planned, it wont. Baumgartner still will free fall at a speed that would cause you and me to pass out, and no parachute is guaranteed to work higher than 25,000 feet (7,620 meters).It might not be the moon, but Kittinger free fell from 102,800 feet in 1960 - at the dawn of an infamous space race that captured the hearts of many. Baumgartner will attempt to break that record, a feat that boggles the mind. This is one of those monumental moments I will always remember, because there is no way Id miss this.
