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浅议提高高中化学课堂演示实验的可见度

乐虎国际娱乐:项卫源 更新时间:2017-3-28 11:23:07

  化學是一门实验科学,实验是化学的生命线,化学实验是整个化学教材的逻辑组成部分。在化学发展成为一门比较成熟的基础自然科学过程中,化学科学上的任何一项重大突破,无一例外地要经过化学实验这个环节,实验在教学中起着举足轻重的作用。实验教学是让学生先对化学的科学现象获得清晰的认知,再通过分析、探究、归纳等科学思维方式,获取现象本质,从模糊的感性认识上升到理性认识,这完全符合问题探究性学习的目标。然而完全按照课本的实验操作未必能够让学生看到预期的现象和达到预期的效果,这就需要对实验进行适当的改进,下面我就从新教材高中化学(苏教版)《化学1》的实验入手,谈谈提高实验可见度对开展课堂教学的意义。 
  一、 平板电脑或手机镜像辅助,提高实验的可见度 
  很多情况下,部分演示实验往往只有前排的学生能够看见实验现象。以往为了弥补不足,教师经常在教室巡回走一圈以便让学生观察,这往往浪费了宝贵的课堂时间。现在可以借助于实物投影来增强可见性,来提高实验的直观性。可是实物投影仪清晰度有限、角度也有限,随着科技的进步我们不妨借助于平板电脑或手机通过AirServer Connect软件与投影仪联通来实现。AirServer Connect 软件支持将安卓设备的内容同时镜像至PC(电脑)设备,高清画质,扫码即可镜像。 
  通过AirServer 软件可以将你的手机或平板电脑的屏幕搬到电脑上,共同分享手机或平板电脑移动操作设备屏幕的软件。步骤1:在手机上或平板电脑上先安装AirServer Connect;在讲台的电脑上安装AirServer软件。步骤2:开启讲台上的电脑并用VGA线连接到投影设备。步骤3:把你的手机或平板电脑和你讲台上的电脑处在同一个wifi内。步骤4:连接wifi,当手机或平板电脑上显示可用的设备列表,选择你的电脑,你的手机或平板电脑上所呈现的屏幕就会立即呈现在电脑上,从而清晰地投影到屏幕上。此时你就可以用手机或平板电脑的摄像头360度无死角,全方位扫描实验现象了,投影的清晰度就显著提高了,课堂效率也就提高了。 
  案例1:钠与水的反应 
  钠投入水槽的水中,浮在水面上,变成银白色光亮的小球,小球在水面上迅速四处游动,有嘶嘶的声音,直至小球消失。若水中预先滴加了酚酞,则溶液变红。 
  分析与思考:银白色的钠浮在水面上,学生不能清楚地观察到现象,更不可能观察到钠熔成了球状。而将水槽放到讲台上,用手机从上方进行摄像,现象就非常清楚,球状的钠在四处游动,钠游动时出现的红色路径也清晰地展示出来,就如学生自己站在桌子边上直接观察一样,这样达到的效果跟学生自己亲自动手做实验的效果几乎等同了。 
  案例2:容量瓶的定容操作 
  实验过程要求缓缓将蒸馏水注入容量瓶中,直到容量瓶中的液面接近容量瓶的刻度线1-2cm处,改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹液面与刻度线相切。 
  分析与思考:容量瓶的细颈和刻度线本身很难观察,若使用实物投影仪从上投影到下,就不可能看见容量瓶的刻度线和液面。此时若利用平板电脑或手机的摄像头对焦角度从侧面进行录像投影,再通过软件连接到投影仪,就可以让学生一目了然清楚观察到刻度线和液面的位置,而且能够直观认识凹液面。这对学生掌握容量瓶操作具有直观的指导意义。 
  二、 改进与创新实验,提高实验的可见度 
  有些情况下,部分演示实验往往不能观察到明显具体的实验现象。比如气体的溶解,反应中伴随的热量变化等等。此时若改进与创新一些实验装置或实验试剂及操作,就会有明显直观的呈现,学生观察到了直观的实验现象,那么探究该现象下的知识点,理解该现象下的知识就起到了至关重要的作用,对课堂效率的提高具有决定性意义。 
  案例1:氯气的溶解度实验 
  书本实验用100mL的针筒抽取80mL氯气气体,然后抽取20mL水,用橡皮塞堵住针头的前端,振荡,观察针筒内气体体积的变化。 
  分析与思考:氯气毕竟在水中的溶解度不大,而且针筒的摩擦作用力会导致活塞的移动变得不明显。若我们改用小的矿泉水瓶进行实验,效果就非常明显。具体操作如下:在空的矿泉水瓶中预先充入氯气,旋紧塑料瓶盖。针筒预先吸入少量的水,将针头针尖插进塑料瓶盖内,推动活塞将水注入矿泉水瓶内,此时我们就能观察到矿泉水瓶好像被压扁的样子,同时伴有咔咔的声音。这样的实验现象直观且有动感的声音,绝对能激发学生认知的探究。且该实验还可以用针筒抽取出溶解形成的产物——氯水,作为后续性质探究的实验试剂,该密闭性操作完全防止了氯气所导致的污染。 
  案例2:钠在氧气中燃烧 
  书本实验是将钠放在石棉网上加热,观察现象。 
  分析与思考:钠燃烧发出黄色火焰的现象明显,石棉网上留下黑色的斑点,往往观察不到淡黄色的过氧化钠的产物。为什么观察不到淡黄色的过氧化钠粉末呢?其实主要的原因是由于酒精灯燃烧产生的二氧化碳透过石棉网与钠接触发生反应置换出碳单质。所以实验改进的关键是隔绝二氧化碳与钠的接触,我们可以改用硬质玻璃管进行同样的实验,钠在硬质玻璃管中燃烧,钠燃烧后留下一小堆淡黄色的固体,像一小朵盛开的花儿一样,形状非常漂亮,而且硬质玻璃管本身是透明的非常有利于学生观察。 案例3:钠与水反应产生热量的探究 
  书中原来实验是钠投入水槽的水中,浮在水面上,熔成银白色光亮的小球。我们通过熔化成球状的熔化的现象来解释该反应为放热反应。但是若把钠投入到装有硫酸铜溶液试管中,则现象会更直观。 
  分析与思考:钠投入到盛有较浓的硫酸铜溶液试管中,钠反应相对更剧烈,产生的氢气聚集在试管内,反应产生的热量聚集后会导致氢气燃烧,同时也会导致钠生成的氢氧化钠与硫酸铜反应产生的氢氧化铜蓝色沉淀分解,生成黑色的氧化铜固体。该实验的改进,综合了钠先与水反应,钠不能直接从溶液中置换出铜的知识点,同时生成的黑色氧化铜使现象更直观,更能说明钠与水的反应为放热反应。 
  三、 通过对比实验,提高实验的可见度 
  对比实验是常见的实验教学策略,通过对比实验现象和实验结果,引导学生从相似性和差异性出发,探究各种因素与关系,引导学生对实验本质的理解,这样实验的目的和作用才能完整体现出来。 
  案例1:碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应剧烈程度对比 
  必修一教材上只是简单列举了碳酸钠、碳酸氢钠与酸都会反应,表格中就直接列出结论,反应更剧烈的是碳酸氢钠,反之则是碳酸钠。 
  分析与思考:如何证明反应剧烈程度的强弱呢?若只是通过观察试管中气泡的剧烈程度很难分出强弱,毕竟两个反应都非常剧烈,都立即产生大量的气体,肉眼根本不能区分。若在A、B两个不同颜色的气球中分别装入等质量(天平称量)的 Na2CO3和NaHCO3,标记对应物质为Na2CO3和NaHCO3。试管中预先加入足量的浓度相同、体积相同的盐酸,再将两个不同颜色的气球套在试管口上,最后两个不同颜色的气球中的物质同时倒入试管中,就可以观察到装有碳酸氢钠的气球起初鼓胀快,最终装有碳酸氢钠的气球更大。通过观察这个明显的实验现象,学生就自然地会思考为什么装有碳酸氢钠的气球起初鼓胀快?通过教师的解释,学生就能很好地掌握该知识点,就顺利地解决了碳酸钠与酸分步反应机理的这一知识难点。那么为什么最终装有碳酸氢钠的气球更大呢?这又是有关碳酸钠、碳酸氢钠与酸反应的方程式的有关计算的知识点的掌握,这真是一举多得。这种带有“问题”驱动的探究性实验,不仅充分调动了学生学习新知识的探究欲望,激发了学生学习化学的兴趣,而且培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。 
  案例2: 铁的钝化生成氧化膜的验证 
  书本明确说明了浓硫酸具有强氧化性,常温下铁遇浓硫酸会发生钝化,生成一层致密的氧化保护膜,从而阻止了反应的继续进行。 
  分析与思考:常温下铁遇浓硫酸会发生钝化生成一层致密的氧化物保护膜,若让学生观察表面现象,即使是前后对比也不可能观察到明显的现象。那么怎么来证明钝化确实生成了氧化物保护膜呢?怎样才能让学生观察到“理论上”的实验现象呢?我们不防增加一个铁与硫酸铜置换反应的对比实验。取一根铁丝剪成大小长度基本一致的两段,取其中的一段先插入事先装有浓硫酸的试管中浸泡1-3分钟,取出,蒸馏水淋洗后用滤纸吸干。将该段铁丝与另一段未作处理的铁丝同时直接插入到盛有硫酸铜溶液的试管中,一段时间后取出,对比两段铁丝,我们可以观察到未作任何处理的铁丝表面吸附有一层红色的铜,而经过浓硫酸浸泡处理过的铁丝表面无明显现象。通过这组实验现象差异的对比,引导學生从差异性结果出发探究原因,从而让学生自己得出钝化的存在,生成的氧化膜具有保护作用,能阻止后继反应的进行。经过这样的对比实验,学生就能真真切切地感受到钝化确实发生了化学反应,而且生成的氧化膜确实有保护内部不再继续反应的作用,这完全有助于巩固书本上钝化的定义。 
  实验教学在中学化学中的作用和地位是不言而喻的,但要把实验的目的和作用体现出来,就得让演示实验现象清楚地呈现给学生。只有演示实验的可见度提高了,才能丰富学生的感性认识,有利于问题的生成。只有演示实验的可见度提高了,才能给学生创设有趣的探究情境,有利于学习的正迁移,为学生形成化学概念提供辅证,从而发挥演示实验在教学中的综合效应。 [ www. dylW.net 乐虎国际娱乐场提供毕业论文代写和代写论文服务]  
  参考文献 
  [1] 潘宁.做学生看得见的化学实验[J].化学教与学,2014(7):88 
  [2] 谭强.化学教科书部分实验的改进和补充[J].中学化学教与学,2015(11):50