改进演示实验,提高实验教学效果

【摘要】教师的演示实验具有较强的直观性和示范性，教学中对实验不足之处进行合理改进，有利于提高实验教学效果。通过改进实验装置和操作方法、整合多个实验开发综合实验等手段，提高了初中科学演示实验的成功率，取得了良好的实验教学效果。

【关键词】演示实验教学效果

教师的演示实验是中学科学实验的主干，它不仅是课堂教学中为学生释疑解惑的重要手段，而且可以激发学生学习的积极性，培养学生细致的观察能力、综合分析能力和逻辑思维能力，是学生获得感性认识的重要源泉。教师的演示实验具有较强的直观性和示范性，演示实验的成功与否，直接影响学生学习的积极性，也影响实验教学的效果。在多年实验教学过程中，发现教科书上的部分实验结果不太理想，如：氢气还原氧化铜的实验，往往由于还原不充分，导致不能观察到光亮的红色；空气中氧气含量的测定，由于红磷在空气中点燃后，再伸入到集气瓶中，有部分空气逸出，不能得到准确的实验结果；二氧化碳的性质实验，如果操作不当容易失败等。为此，本人对这些实验在操作方法或实验装置上进行了改进，改进以后，实验的成功率显著提高，实验现象明显，取得了良好的实验教学效果，其中二氧化碳的性质实验改进在200年初中科学新课程实验调研中获得市三等奖、区一等奖。

一、 改变实验操作方法，增强实验的直观性

氢气还原氧化铜的实验是初中科学教学的重点，实验目的是让学生掌握氢气具有还原性，能将化合物转化为单质。按照教材操作：将黑色的氧化铜斜铺在试管底部，先通入一会儿氢气排出试管内的空气，再加热，反应一段时间后停止加热，等试管内的固体冷却后观察：黑色固体变成光亮的红色，同时试管口出现水珠。但实验中发现仅仅是在试管壁上部分和导管口上看到少量光亮的红色，试管内大部分的固体是砖红色的，并没有如教材描述的实验现象，分析其中原因是中间的氧化铜没有与氢气充分的反应，部分生成的是氧化亚铜，学生对老师的实验现象产生疑问：为什么大部分的固体是砖红色，而不是光亮的红色？教师对学生的疑问往往忽视或告诉学生只要记住光亮的红色就行，让学生死记硬背实验现象。实验中如果减少氧化铜的用量，虽然氧化铜能与氢气充分反应，但由于量少观察到的现象不是太明显，特别是坐在后排的同学，无法看到实验现象。显然，作为教师的演示实验存在明显的不足。为了让实验现象更加直观、清晰，本人对实验操作方法进行了改进：在试管中加入少量的氧化铜粉末，用滴管滴入几滴水，慢慢的转动试管，使氧化铜粉末均匀的附在试管内壁，为了防止加入的水对实验现象的影响，将该试管在酒精灯上烘干，然后通入氢气再加热，由于经过这样处理后粘附在试管壁上的氧化铜比较薄，很容易被氢气完全还原，因而黑色固体很快变成了光亮的红色，像一面铜镜，实验现象非常明显，后面的学生也能很清楚的看到实验结果，实验所需时间短，教学效果明显提高。下表是改进前后的实验效果的比较。

改进前 改进后

药品用量 一药匙 四分之一药匙

反应时间 长 短

实验现象 砖红色，少量红色 光亮的红色

通过实验的操作方法的改进，不但实验现象非常明显，便于学生观察，而且节约了药品的使用量、缩短了实验时间，更重要的是让学生养成实事求是的学习态度。

二、 改进实验装置，提高实验的科学性

测定空气中氧气含量的实验，是中学科学中的一个重要实验，按照教材的实验操作：将红磷在空气中点燃后，伸入到集气瓶中，与瓶内空气中的氧气反应，生成五氧化二磷固体，由于消耗氧气生成了固体，因而瓶内气体体积减少，压强减小，冷却后打开弹簧夹水进入瓶内，水进入多少体积就是消耗的氧气体积，从而测定出空气中氧气的体积分数。在实际教学中用此装置进行实验，进入水量往往不足五分之一或超过五分之一。教师经常会从装置存在的缺陷来分析可能存在的原因：装置的气密性不好，部分空气在反应过程中排出瓶外；或者红磷量不够，导致氧气没有充分的反应；或没有完全冷却等等。学生将信将疑，似懂非懂。实际上，即使达到五分之一，也不能说明这些量就是空气中氧气的含量，因为，燃着的红磷伸入瓶内的一瞬间，瓶内空气受热膨胀，有一部分空气会排出，排出的部分气体中包括了氮气，这样把这部分氮气也当作了氧气的含量，这是该实验装置欠缺的地方。同时，红磷需要先在空气中点燃，等红磷燃烧后再伸入到集气瓶中，产生的五氧化磷固体在空气中形成白烟，污染了空气，对师生的身体健康都是不利的。为此，本人对该实验装置进行了改进（见图）；取一大的带橡皮塞的具支试管，橡皮塞上套一气球，防止气压过大，试管炸裂，用四支不同颜色的记号笔将试管容积画分成五等分。支管口连接橡皮管，并用夹子夹紧。实验时取一定量（黄豆大小）的白磷于试管中，用带气球的橡皮塞塞紧，固定在铁架台上，用酒精灯稍加热试管，白磷燃烧，产生大量白烟，冷却后，挤出气球中的气体，并扎紧气球，使其总体积还是燃烧前的试管的体积；将具支口放入盛水的烧杯中，打开夹子，流入试管的水量刚好占容积的五分之一。这样测得的实验数据更加准确，更具有说服力。经过改进后实验的优点：操作简单，无污染，数据准确，课堂教学更加有效。因此，教师应该重视实验的科学性，培养学生严谨的科学态度。

三、整合多个实验，体现实验的综合性

课堂教学中的演示实验，最能调动学生的情绪，活跃课堂气氛，激发他们学习的兴趣和求知欲。教师在改进演示实验方面多动些脑筋，增加部分趣味实验，穿插于科学课堂教学之中，同时能整合多个实验，那将能更好地调动学生的学习积极性，变枯燥学习为快乐学习。

二氧化碳的性质实验是继氧气性质后的又一个重要实验，也是初中科学中应该掌握的常见的气体性质之一。教材中二氧化碳的性质实验存在以下缺陷：1、验证二氧化碳的密度比空气大，不能燃烧也不支持燃烧。操作方法：向带有两支燃着的蜡烛（高低不同）烧杯中倾倒二氧化碳，要求看到蜡烛自下而上熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大，不能燃烧也不支持燃烧。在合科教学后，非化学专业的教师在倾倒二氧化碳时，由于倾倒角度控制不好，蜡烛常常同时熄灭，或上面先熄灭，导致实验失败，同时由于蜡烛放在烧杯内，坐在后面的同学观察蜡烛熄灭的过程也有一定的困难。2、验证二氧化碳与水反应生成碳酸，使紫色石蕊试液变红色。实验方法：用矿泉水瓶收集一瓶二氧化碳，然后倒入水振荡，发现瓶子变瘪，再滴入紫色石蕊试液变红，该实验不能说明是二氧化碳气体还是生成的碳酸使紫色石蕊变色；鉴于此，本人对上述两个实验进行综合改进，利用身边废弃的矿泉水瓶作为器材，自制了实验装置，如图所示，并增加了二氧化碳的另一个性质，即二氧化碳不能供给呼吸的性质，这是教材没有的实验项目。同时将二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊的实验与其他三个实验整合在一起。

自制装置过程如下：用烧红的玻璃棒在矿泉水瓶上戳三个孔，插入三根导管，中间导管与二氧化碳制取装置相连，另两支导管口分别放上两支蜡烛，形成一高一低的装置，在瓶内装少量的新配制的饱和石灰水；用软玻璃自制一多孔的玻璃管，套在矿泉水瓶口上，玻璃管口做成莲花状，防止玻璃管滑入瓶内，玻璃管底部放入几条面包虫，管外壁贴两张蓝色石蕊试纸，一张用水湿润，一张保持干燥，玻璃管内套一小试管，用橡皮筋固定，试管口与外界相通，小试管内也放入几条面包虫，作为对比实验。

将二氧化碳气体由矿泉水瓶的中间支管通入到矿泉水瓶子中，如果气体密度比空气大，就会沉入到瓶子的底部，这样观察到放在下面支管边上的蜡烛先熄灭，随着通入的二氧化碳气体不断的增加，放在上面支管口边上的蜡烛也随之熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大，不能燃烧也不支持燃烧。由于蜡烛放在瓶外，学生观察到的现象更加清楚。玻璃管壁上接触二氧化碳的干燥的蓝色石蕊试纸不变色，说明二氧化碳气体不能使试纸变色，而湿润的蓝色石蕊试纸变红，说明是二氧化碳与水反应，生成了碳酸，碳酸使蓝色蕊试纸变红，将变红的石蕊试纸取出，接近酒精灯烘干，又变为蓝色，原因是碳酸受热分解成二氧化碳，则试纸又呈蓝色。通过对比实验，学生真正理解了二氧化碳气体不能使蓝色石蕊试纸变红色，只有溶于水与水反应生成碳酸，才能使石蕊试纸变红色。二氧化碳气体从玻璃管管壁的小孔进入与面包虫接触，随着二氧化碳量的增加，学生观察到放在玻璃管内的面包虫呼吸急促，不停的挣扎，直到窒息死亡，而小试管与外界空气相通，其中的面包虫没有接触二氧化碳，呼吸正常，两者对照，从而验证了二氧化碳不能供给呼吸的性质。与此同时，瓶内的石灰水变浑浊，证明二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀。通过实验改进不但提高了实验的成功率，而且该装置可以同时完成二氧化碳的四点性质实验，实验时间少而紧凑，实验效果良好，提高了课堂教学的效率。同时实验中设置了两个对比实验，实验更具有说服力。教师利用学生身边废弃材料改进实验，学生兴趣更加浓厚。

四、实验改进的几点体会

1．教科书不是绝对的权威。在传统的教学观念中，教材是绝对的权威，教师和学生都不能冒犯教材，这样学生的思维被压制了，教师的教学也被教材支配着。教材虽由专业人事编写，但由于种种原因也会存在这样那样的问题，受传统教学的影响，教师会无所适从。在信息化时代，教师应引导学生利用知识源的多元化查找资料，对教材中缺乏科学性的实验，鼓励学生大胆质疑，注重实验的科学性。除了上述改进的实验，教材中还有很多实验需要教师引导学生去发现、解决。例如氢氧化钙与氯化铁、碳酸钠溶液反应的实验，按照教材实验步骤操作，将氢氧化钙溶液滴入氯化铁或碳酸钠溶液中，却看不到教材描述的实验现象，我们让学生带着问题去思考，去查资料，为什么没有沉淀？怎么样才会有沉淀？然后再用实验进行验证。通过实验的改进让学生形成批判性思维，破除学生对权威的迷信，正确引导学生提出问题和质疑，提高学生发现问题和解决问题的能力。

2、科学实验应发挥其激趣功能。“兴趣是最好的老师”，有了兴趣，学生就会主动去接触事物，去提出问题，去探究问题的解决方法，同时，随着一个个问题的解决，学生的信心也不断提高。初中科学合科教学后，由于内容多，难度大，学生容易产生厌学情绪，因此，兴趣的培养格外重要。教师在实验设计过程中应注重趣味性，寓教于乐，使学生在轻松、有趣的氛围中学习。二氧化碳的性质实验改进以后，学生兴趣浓厚，课堂气氛活跃，取得了较好的教学效果。利用废弃物品进行实验的改进，与学生的生活密切结合，学生兴趣明显提高。从中得到启发，也尝试了利用生活中常见物品，开发丰富多彩的学生实验，丰富学生的课外实验，激发了学生学习科学的积极性，同时将科学知识应用于实际生活中，提高了学生的实践能力。

3、科学实验应注重设计的严密性。实验过程可能会出现由不同原因引起的实验结果，为了实验的严密性，我们应该设置必要的对比实验。对比是实验所控制的手段之一，目的在于消除无关变量对实验结果的影响，增强实验结果的可信度。在二氧化碳性质的实验中，设置了两个对比实验，通过对比实验，使学生更好的理解知识，培养学生严谨的学习态度，有助于学生形成正确的概念，提高学生设计实验能力和学生的创新能力。

4、科学实验应关注实验的简约性。教师的演示实验是在课堂有限的时间内完成的，教师要尽可能采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，在较短的时间内来完成实验。因此实验改进应化繁为简，操作容易，现象力求明显，便于学生观察。空气中氧气含量的测定实验装置改进后，操作简便，实验时间短，提高了课堂教学效率。

综上所述，演示实验是科学实验教学的重要组成部分，也是课堂教学中最常用的教学辅助手段。加强和改进演示实验，有利于培养学生的学习兴趣和启发学生的思维，有利于培养学生的各种能力和提高学生的综合素质，有利于提高课堂教学效率，从而提高教学质量。

[参考文献]

[1] 科学（7－9年级）课程标准

[2]张克龙 中学化学实验教学方法探讨〔J〕