做好科学演示实验,启发学生思维

摘 要：演示实验是科学课堂实验教学中最主要的实验形式之一。在日常演示实验的教学过程中，有时会出现实验现象直观性不强、实验操作难度大、难以出现预期的效果、实验等待时间过长、学生对实验的操作不理解等现象。通过增强实验的直观性、降低实验操作难度、合理缩短实验时间、改变实验呈现方式等对策力求提高演示实验教学中学生的有效参与程度。

关键词：演示实验；启发思维；思考及对策

科学是一门以实验为基础的学科，实验是学生获得感性知识的重要源泉，也是科学教学中理论联系实际的重要方面。演示实验是科学课堂实验教学中最主要的实验形式之一，演示实验是教师操作，学生观察、思考的一种实验形式。以下是笔者在教学体验和课堂观察中发现的一些有关演示实验教学中存在的问题，对此做出的思考和自己的一些对策。

一、部分现有演示实验中存在的问题及思考

1.实验现象不直观，学生难以通过现象得出结论

实验现象是演示实验中最重要的部分之一，是学生观察的主体。在演示实验中，如果实验现象本身指向不明了，不利于学生的理解，对学生建立感性认识的效果将会大打折扣。同时针对实验现象所进行的分析、思考的难度将大大提高，特别是对于基础薄弱、知识储备不足、分析能力较弱的学生更是如此。

2.实验操作难度大，难以出现预想的现象

实验过程是实现实验目的的途径。在实验过程中，如果实验操作的难度大，容易引起操作的偏差，达不到所预想的效果。此时，如果教师重做实验依然难以保证实验的成功，且不说重新实验耗费时间，影响整个课堂教学计划的实施，若是教师放弃实验，改为由教师讲述实验现象，就失去了实验本身的意义，也不利于学生培养通过实验观察来认识科学本质的科学素养。因此，在课堂的演示实验中，这种现象应该是极力避免的。

3.实验过程时间长，降低课堂学习效率

所谓学习效率，是指在单位时间内获得的学习内容。实验过程中，如果因为实验过程太长而让学生进行没有观察内容和思考内容的等待，这是低效、甚至无效的学习。比如在电解水实验中，为了聚集足够量的氢气和氧气，需要长达十几分钟的时间，而这十几分钟内除了气体量的变化，再无新的现象，这样的观察显然是低效的。

4.实验呈现方式简单，学生对实验意图不理解

在演示实验的教学中经常出现这样的情况，教师直接把实验器材展现在学生面前，或者直接开始实验的操作，学生缺少了对实验过程的思考。结果导致学生对实验的操作意图不理解。这样既不符合探究的程序也不符合人的认知规律，最终严重影响到学生对课堂参与的积极性。

笔者认为，以上这些演示实验中出现的问题都将降低学生学习科学的兴趣，降低学生在课堂上的专注度，同时对学生学习科学带来了困难，这样就把一部分有学习意愿的同学挡在了学习的大门之外。为此，我们有必要针对这些问题采取相应的对策，以期提高演示实验的教学效果。

二、对实验中存在的问题采取相应的对策

1.增强实验现象的直观性，降低实验现象的思考难度

案例1：物体对外做功实验

实验中，实验者――教师不断向瓶内充气即对瓶内气体做功，实验观察者――学生通过观察产生的白雾认识到气体内能的减少。这一实验中，容易引起学生学习困难的地方：

（1）现象不容易观察，观察对象――水珠的量并不多，且本身不容易被观察到，所以对大多数同学来说看不到有水珠出现，只是听老师或个别同学说有水珠出现；

（2）本实验的研究对象是瓶内的气体，内能减少通过气体发生液化来反映（转换法），即使看见了有小水珠出现，但对展现的本质（温度的降低）之间的关系不直观。学生对于温度降低这一实验现象的感性认识不足，内心深处总有不真实的感受。且学生理解本实验必须知道“降低温度，气体发生液化”这一知识。若将这点知识遗忘，或者分析能力不够，学生就难以理解该实验了。

对此，我们可以从增强实验直观性的角度对该实验做相应改进。

器材：（如图甲）启普发生器、灵敏温度计、橡胶塞三个、橡胶管、打气筒、气球。

组装：如乙图所示。

同时用摄像头对准灵敏温度计的读数，并将显示的图像投影到多媒体展示屏幕上。

操作方法：

用打气筒快速打气5～10次。打开阀门，气球胀大，同时观察到灵敏温度计读数下降。得出：气体对外界做功，温度下降，内能减少。

气体对外做功通过气球的膨胀来展现，气球的弹性势能增加，势必有物体对它做功，而做功的物体就是气体。

实验中内能的减少通过温度的降低来体现，这一点学生比较清楚，而且不需要通过转换思想、也不需要温度降低使气体发生液化这一知识储备。这样一来，实验结论的得出就变得简单了，即使是没有“温度降低使气体发生液化”这一知识储备的同学也能理解在这一过程中气体内能减少。同时也让学生建立良好的感性认识，并为进一步的实验分析打下基础。

2.降低实验操作难度，提高实验的成功率

有的演示实验之所以看不到预想的实验现象，是因为实验的操作难度大，在实验操作中，老师难以控制，最终导致实验失败。

案例3：“二氧化碳密度大于空气密度”实验

实验中，我们通常会进行如右图所示的实验，在实验中很容易出现两支蜡烛同时熄灭，甚至下方的蜡烛先熄灭的现象。与所设想的现象截然不同，导致进一步的学习无法开展。

导致这些现象出现的原因有以下两点：

（1）在实验操作过程中，由于二氧化碳是看不见的，很难从预想的位置按预想的方式将二氧化碳倒入瓶中。

（2）实验中由于蜡烛上方有热气流影响，导致二氧化碳气体不能正常下降。

针对以上两个原因，我们可以在实验中如右图所示增加一个漏斗，这样二氧化碳可以通过漏斗均匀地落入我们所预想的位置。同时，漏斗有一定的隔热效果和限制二氧化碳运动路径的效果，这样就避免了大面积的二氧化碳受热空气影响无法下落的现象。

实验是否成功对实验教学来说是最重要的环节，如果实验不成功，那么围绕实验所展开的学习就无从谈起。而降低操作难度可以有效提高实验的成功率。

三、合理缩短反应时间，提高课堂学习效率

有些演示实验必须经过比较长的时间才能得到一定量的产物，而没有一定量的产物，实验将无法继续进行。这时，等待就变成必须的了。如果让学生进行没有观察内容和思考内容的等待，是低效、甚至无效的学习。会大大降低学生学习的积极性和观察的专注度。

案例2：“电解水”实验

如果实验中产生的氧气和氢气的量不够，就无法进行带火星木条复燃实验和氢气点燃实验。而在实验中，要想得到足够量的氧气来完成复燃实验，大约需要15分钟。

该实验中的关键问题就是实验需要等待的时间太长，为此，我们可以从缩短反应时间、加快反应速度的角度来解决问题。针对该实验，可以从3个方面来加快反应速度：

（1）增加实验中电源两端的电压

（2）选择反应速度相对较快的电解质

由于纯净的水是不导电的，所以在该实验中为了让水带电，需要在水中加入电解质。常用的电解质有三种：氯化钠、稀硫酸、氢氧化钠溶液。笔者的经验是，相同浓度的以上三种溶液，氢氧化钠的反应速度是最快的。

（3）增加实验中电解质的浓度

该实验中，当电压为8伏时，在水中加入约3毫升质量分数为20%的氢氧化钠溶液，3分钟即可收集到氧气约3.5毫升、氢气约7毫升。如此剂量的氢气和氧气进行燃烧和氧气复燃实验效果非常明显，而且对实验的观察及对实验现象的思考来说，3分钟的时间是必要的。这样一来，就不会出现漫长的等待时间，大大提高了学习效率。

当然，需要在合理范围内尽量有效地缩短实验时间，不能以牺牲实验观察效果为代价。

合理缩短实验时间可以很好地抓住学生观察的兴奋点，提高学生的学习兴趣，同时也能很好地保持学生学习的专注度，更是提高课堂学习效率的有效途径。

四、改变实验呈现方式，让学生参与到实验过程的设计中来

科学中有一些实验是通过科学家们不断思考，不断积累而设计出来的。仅仅由教师介绍实验仪器和实验步骤，学生的参与程度不高。以学生现有的认知水平和实验经验的积累，设计出或想到如此经典的实验是不现实的。如测量空气中氧气含量的演示实验就是如此。

案例3：“测量空气中氧气含量”实验

实验中，我们采用直接将图一所示的装置呈现在学生面前的操作存在的问题：

这时学生有一系列的疑惑：“我们为什么要点燃红磷？为什么要在瓶子上划5等份？右边为什么要放水？”在这里学生并不理解我们为什么要这么做。这时学生的思维就跟不上我们的教学了。

解决措施：

改直接呈现为间接呈现，先进行如图二所示的实验。通过对实验的分析、思考，最终引出预设的实验步骤：

接下来引导学生分析实验：红磷现在这么快就熄灭了？这说明了什么？你能解释为什么这个燃烧匙现在很难吗？（同时出示如图三所示的图片）

进一步的师生思考、探讨，最终呈现出如图一所示的实验方案。

在演示实验中，学生对实验的参与既有对现象的观察，也有对教师实验操作的理解、领会。而学生对教师实验操作的领会往往需要一个思维过程，特别是一些离学生思维起点比较远的实验操作步骤（如以上3个实验中教师给出的操作步骤），学生绝非通过告知就可以理解、领会。

演示实验是一种教师操作，学生观察、思考的实验形式。教师的“做”是学生观察的起点，没有高效、成功的演示，学生的高效学习就无从谈起。而实验的实效、效率，既是教师自身素养的体现，更是关注学生学习过程的体现。以上就是笔者对课堂演示实验中一些问题的思考以及一些粗浅的想法，望起到抛砖引玉的作用。

参考文献：

[1]王洪伟.课堂“有效教学”的实施要点，上海教育科研[M].2007（02）.

[2]薛会娟.浅谈在化学实验中培养高中生的观察能力[J].中小学教育，2011（02）.