中学化学演示实验的技巧
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化学是一门以实验为基础的科学,具有很强的实验性。在化学教学中,许多概念、原理、规律的引入都是从实验展开并最终由实验加以论证的。可以说,化学实验也是化学教学的基础,是教师和学生学习化学知识、技能的重要的方法。演示实验,是教师通过实际的实验演示,引起学生观察、思维,从而认识物质的性质及变化规律的一种教学方法。精心设计合理布局的演示实验具有高度的艺术性,是化学教学艺术的重要组成部分。
一、演示实验艺术的功能
教师使用演示实验的技巧,可以起到很好的辅助教学的作用。艺术化的演示实验具有特殊的魅力,它容易激发学生的兴趣,提高教学效果;它还可以位学生提供鲜明、准确、生动的感性材料,帮助学生从宏观向微观过渡,使概念、原理容易理解,使知识形象化,便于记忆;它可以培养学生的观察能力、分析能力和推理能力;它可以帮助学生学习正确、规范化的操作技术和方法,并能受到良好的实验习惯的教育。
例如:根据日常生活的经历可知,酒精灯是用火柴点燃的。那么有没有不用火种就可以点燃酒精灯的方法呢?学生受到前科学概念的影响,往往认为没有其它方法。但用玻璃棒蘸取少量高锰酸钾和浓硫酸的混合物,往酒精灯的灯芯上一碰时,酒精灯立即被点燃了。鲜明的实验事实与学生原有的经验所形成的观念发生了矛盾,产生认识失调,于是心理上就出现不平衡的感受,形成心理紧张和压力。由于个体总是有使自己的知识、信念、态度与当前的问题保持一致性和一惯性的强烈欲望,因此在认识不平衡的情况下,就必然产生认知动机,并采取认知行为,使之趋于协调。
演示实验中,教师正确、规范的操作,有条不紊、镇静自若的演示,对学生形成正确的操作技能、方法、严谨的科学态度和一丝不苟的学习作风以及良好的心里品质等都具有潜移默化的影响。
演示实验中,晶莹剔透的玻璃器皿,和谐有序的仪器装置,色态万千、变化无穷的实验现象,以及蕴含于其中深邃而简明的规律,充分展示出化学实验动静交错、内外和谐的美。可使学生对化学实验美产生新奇、愉快和向往的审美感受,获得美的熏陶,培养审美的能力。
二、演示实验的艺术原则
1.要有明确的目的,并富有针对性
教师演示实验时,许多学生不知道往哪儿看,看什么,更不知道观察的目的,常常出现看“热闹”不看“门道”的现象。因此,教师选择的演示实验必须服务于教学目的,有利于突出重点,突破难点。通过演示实验,揭示概念、原理、规律。使重点、关键、难点知识形象化,使学生便于观察,容易理解记忆。
例如:白磷燃烧的实验。如果实验目的是为了说明质量守恒,那么反应前后物质质量总和是否相等的实验现象是观察的重点;如果实验目的是为了说明缓慢氧化,那么白磷慢慢燃烧起来就是观察重点;如果实验目的是为了说明空气的组成,那么水面上升至五分之一是观察的重点。这就要求学生既要观察到主要的现象,又要能迅速发现容易消失的现象,同时也要教师在演示实验时,应该使学生明确实验的目的及观察的对象。
2.操作鲜明直观,现象易于观察
(1)演示实验的现象鲜明清晰,便于学生观察
为此,教师应选择那些在反应中有颜色变化、气体产生、沉淀生成、物质溶解、发光、发热、燃烧、爆炸等能给学生较强的感官刺激、鲜明的实验作为演示实验。
例如:介绍“酸和碱反应生成盐和水”这一反应规律是,就不宜选用H2SO4和NaOH的反应,因为反应物和生成物均是无色的,反应前后无颜色的变化,很难有说服力。而用Cu(OH)2固体中加入H2SO4溶液,效果就很好。因为在反应过程中,既可观察到到反应物Cu(OH)2固体的溶解,又可观察到H2SO4溶液由无色变为美丽的蓝色CuSO2溶液,现象非常鲜明,十分有利于说明酸和碱反应的规律,且给人以视觉的美感。
(2)演示操作直观
教师的实验操作速度要快慢适中,使学生对每一个动作甚至动作细节都能看清。对于第一次接触的较复杂的操作要先示范分解的动作,然后再演示连续动作。这样容易使学生在头脑中形成完整的操作表象。
同时,演示实验时,教师应采取一些使观察对象突出、清晰的措施。如:在保证演示时间的情况下,选用较大的实验仪器,加背衬,作空白对比,或用投影仪放大等。一般而言,在选择背衬时,对透明液和深色物质用白色背衬,对浅色物质,如乳白色、肉红色、淡黄色沉淀则用黑色背衬。作空白对比时应注意条件一致,否则没有说服力。如有的老师,在做用石蕊试液检验NaCl溶液的酸碱性时,不作空白比较,或虽然作空白比较,但NaCl溶液和对比的蒸馏水的量却不一样。这些都缺乏说服力。
(3)仪器装置的整洁、直观、协调
演示实验所用的仪器及其它用品都应该整洁。如玻璃器皿的内外壁不能有污痕;破旧的配件如胶皮管、角匙、镊子等不宜再用于演示实验。这样做的目的是,不但给学生以美的享受,更重要的是逐渐使学生形成一种观念:化学实验是一项严肃、认真、来不得半点“凑合”的工作。这对培养学生整洁习惯和一丝不苟的科学态度是有利的。
仪器的安装要求按观察顺序,从左到右、从下到上合理安装,突出主要的观察部分。仪器的大小、高低、长短要协调,布局合理,重心沉稳。暂不用的仪器、药品不要摆放到实验桌上,以免干扰学生的注意力。
3.简洁明了 内容精炼
简洁明了就是要求实验事实有利于直接说明问题。因此,某些伴随有其它副反应的实验就不宜作演示实验。
例如:在说明盐和碱反应生成新盐和新碱这一规律时,就不能用FeSO4和NaOH反应作演示实验,因为该反应的生成物之一Fe(OH)2很不稳定,很快被氧化成Fe(OH)3红褐色沉淀由于副反应的发生,就给根据实验现象来说明反应规律造成麻烦。如果用Fe2(SO4)3和NaOH反应就直接生成Fe(OH)3红褐色沉淀。用作演示实验时,就避免了上述的缺陷。
同时,也不要选择装置复杂、操作难度大、时间长的实验作演示实验,避免因装置过于复杂,操作难度大而分散学生的注意力,甚至造成失误。同时也是为了保证短时间内完成演示实验,以免影响其它正常的教学活动。
4.安全可靠 充分准备 力求成功
演示实验必须确保安全,不允许有任何可能伤害师生的事故发生。否则,不但有害师生的身心健康,还会造成学生对化学实验的恐惧心理,进而导致失去学习化学的兴趣和信心。因此,教师在选择、准备和演示实验时,必须树立安全第一的思想。为了确保实验的安全性,教师应做到:第一,改革实验的方法,消除不安全因素。H2、O2混合气体的爆炸实验如在玻璃瓶或铁皮罐内进行,有一定的危险性。如改在塑料瓶或用混合气体吹肥皂泡,再点燃,则没有危险性。第二,操作力求正确、规范、熟练。这既是安全的需要,也是实验成功的保证,更是学生的一种示范,是学生获得实验操作表象的关键。第三,采取必要的针对措施。有害气体要有吸收装置,以防外逸。第四,演示实验必须做到内容科学、方法合理、可靠性高,否则可能会造成事故或知识上的误解。
教师课前应进行预备实验,其目的在于探索影响实验成功的因素,掌握好成功的条件和关键,从而保证课堂上演示的成功。
5.引导和启发相结合
演示实验中,教师考虑问题的出发点不应该仅仅是“怎样讲”,更重要的应该是“如何导”,这样才能体现教师的“主导”和学生的“主体”关系,才符合现代教学论强调培养能力的观点。教师除了演示,还要把演示与讲授完美的结合起来。完整的实验教学过程一般包括:介绍主要仪器的名称、用途、使用方法及装置原理,引导学生观察现象,启发学生把各种感知转化为积极的思维活动,并通过分析综合,揭示出蕴含在现象后面的实质。
6.精心设计 富有趣味
有些实验,只要教师略加设计,就变得饶有趣味,富有艺术感和美感。
例如:讲电解质概念的时候,教师用音乐卡代替小灯泡,接入导电性实验装置。当美妙的音乐响起来的时候,学生感觉到异常欣喜、惊奇,进而产生了了解“为什么溶液中会产生音乐”的强烈的欲望。
三、演示实验艺术的类型
演示实验的教学可分为两种类型,一种是探究型,一种是验证型。
1.探究型
探究型教学的模式是按“问题-实验-原理-结论”的程序进行教学。以电解水为例,先提出问题:水是由什么组成的?然后进行实验,并加以分析,在弄清原理的基础上,经过归纳概括得出结论。探究型实验教学的过程,同科学研究过程在认知规律和逻辑思维上具有共同性。这种教学模式,无疑对发展学生的能力特别是思维能力以及培养学生的科学研究素质有重要作用。因此,演示实验的教学应该以探究型实验教学模式为主。
2.验证型
验证型的教学模式是按“问题-结论-原理-试验”的程序进行教学的。同样以电解水为例,先提出问题:水是由什么组成的?然后给出结论:水是由氢、氧两种元素组成的。再讲清原理,最后进行实验予以验证。验证型实验教学模式,主要用于实验原理以及装置、操作比较复杂的演示实验教学。例如:氢气和氧气的实验室制法。
当今社会,新技术革命的浪潮滚滚而来,反映在教学上,就是要求学校培养具有探究能力和创新精神的人才。这就必然要求教学过程与科研过程的统一。传统教学是传授科学已知的真理,而对学生来说,真理是未知的,这正是教学过程的本质特征,也为在教学中引导学生独立的“探究”未知创造了广泛的可能性。因此,化学教师应该转变观念,在实验教学中为学生提供独立“探索”的机会,进行启发式教学。
四、结束语
作为一名化学教师,仅仅只懂得学科文化知识是远不够的,还要懂得教育学知识。在实践教学过程中不断地发掘、总结化学教学的艺术,特别是实验的艺术,这对于培养学生的兴趣,发展学生能力,提高学生的素质是十分有利的。
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