二、演示实验的教学要求
(一)妥善地选择演示实验
中学化学教材中编入的演示实验,教师应当尽量创造条件去做。此外, 还可根据教学内容,学生实际和实验设备条件等增加或调换一些演示实验。在选择演示实验时,还要考虑有利于突出教学内容的重点、讲清难点,以及符合直观、简单、安全、可靠等基本条件。
直观:就是要求现象鲜明而又能说明问题。为此,就应该选择那些在反应中有颜色改变、气体产生、沉淀生成、物质溶解、热量变化、发光发热、燃烧爆炸等鲜明现象的实验。例如,有经验的教师在讲硫酸与碱发生化学反应(不是讲中和滴定)时,所选用的演示实验不是用硫酸溶液与氢氧化钠溶液反应,而是用向盛有氢氧化铜沉淀的试管中加入硫酸溶液,使沉淀溶解生成蓝色硫酸铜溶液的反应,这就使实验更富于直观性。
简单:就是要求装置和操作尽可能简易。这是为了避免装置、操作过于复杂可能带来分散学生注意力以及易出实验差错等弊病,也为了保证在短时间内能完成演示,以利于配合讲解和课堂练习。除个别特殊者外,演示的时间一般控制在几分钟内较适宜,否则就应研究改进实验装置或操作。但是, 在简化实验装置或操作时,必须注意科学性,决不能无原则地追求简单化而造成科学性上的错误。
安全:演示实验必须确保安全,不允许任何有可能伤害师生的事故发生。否则,除有损师生的健康外,还会使学生对化学实验产生畏惧心理,从而降低学习化学的兴趣和信心。因此,在选择或设计演示实验时,必须树立“安全第一”的思想。例如,演示爆鸣气时,常选用在肥皂泡或纸盒内充满氢、氧混合气体进行实验的方法,因为这比用玻璃瓶或铁盒做容器进行实验安全得多。又如,做氯气的制备实验,要避免有毒气体在教室中弥散,应设计尾气的处理。再如,做铝热剂的实验,为了避免反应过于猛烈发生烧伤事故, 设计时就要控制药品的用量。
可靠:就是要求演示实验的效果应万无一失。因此,在选择或设计演示实验时,必须多方考虑,反复试验,以确保选入的演示实验肯定是成功的。万一演示时没有成功,(这本来是不允许的)一般应重做。当重做仍不成功时,教师则应以科学的态度,实事求是地进行说明。决不允许自欺欺人,敷衍过去。否则,将会给学生造成极为不良的影响。
(二)课前要认真作好准备
首先要对演示实验反复预试,掌握好实验成功的条件和关键,以保证在课堂上能成功地进行演示。预试时,一般对实验所用仪器的大小规格,药品的纯度、浓度和用量,实验时的温度、压力、湿度,反应时间的长短,正常现象和反常现象等等都要进行探索。在掌握好实验成败的条件和关键的基础
上,还要根据教学目的和学生实际,作好指导学生观察和引导学生思维的计划。然后将演示实验预试成功所用的一切仪器、药品和器材,置于演示实验的专用盘里。经过检查,仪器、药品、器材等无一遗漏,规格、质量、乃至清洁无一差错之后,再按使用的先后顺序摆放整齐,即可待
还应注意的是,第一,以上仪器、药品和器材准备好后,决不能让他人随意调换和移动,以免上课演示时出现意外。第二,仪器、药品的量应比实际用量准备得充分一些。第三,所需的零星器材和用品,如滤纸、药匙、玻璃棒、火柴等,甚至废物缸,抹布,都应准备齐全,不得遗漏。经验告诉我们,一件零星用品的遗漏,往往也会弄得教师在课堂上手忙脚乱,仓惶失措。
(三)上课时紧紧围绕教学目的,有步骤地进行演示1.正确装置仪器
从加强直观效果出发,教师要按正确操作安装好实验装置。安装的实验装置,要注意面向学生,使每个学生都易于观察。为避免分散学生的注意力, 对那些临时还用不到的东西,都不要堆放在讲台上,使讲台始终保持清洁、整齐,使仪器药品排列有序,这在科学态度、科学方法上,会对学生起到良好的示范作用。
- 演示与讲授要密切结合
教师进行演示实验时,要使学生明确演示实验的教学目的,学会观察的方法,了解现象的本质,培养学生的逻辑思维能力,所有这些都不能离开教师的讲授。只有把演示与讲述、讲解或谈话密切结合起来,才能引导学生把各种感觉,转化为积极的思维活动,收到预期的教学效果。
讲授和演示实验结合的方式,随具体情况的不同而有差异。
一种方式是,先做演示实验,并根据实验现象进行分析,然后得出结论。这种方式主要用在化学反应原理不太复杂,实验装置或操作都比较简单,以及实验现象鲜明的情况。
例如,在讲氢气的还原性时,做氢气还原氧化铜的演示实验,就可以用这种方式。在动手安装仪器前,教师可向学生说明演示实验的目的。在安装仪器的过程中,可以适当介绍仪器的名称,并提示仪器的正确使用和安装注意事项。在开始演示前,要提示学生重点观察试管内黑色氧化铜会有什么变化和试管口会有什么物质产生,并先让学生观察氧化铜的状态,颜色以及试管口是否干燥。在演示实验的过程中边做边讲,要引导学生留意通入氢气的安全操作规则,看清楚发生的现象,还要提出思考的问题,如黑色氧化铜逐渐变为光亮的红色,为什么?试管口有水滴生成,为什么?等等。演示完毕后,引导学生分析所观察到的现象。对这个演示实验现象进行综合、概括并得出结论的逻辑顺序可为:
“氢气夺取了黑色氧化铜里的氧,跟它化合成水;氧化铜失去了氧,变成红色的金属铜。
H2+ CuO Cu+H2O
氧化铜被夺去了氧而变成游离态的铜,就是氧化铜被还原。氢气是使氧化铜还原为铜的物质,因此说氢气具有还原性。
含氧化合物里的氧被还原性物质夺去的反应,叫做还原反应。”
以上例子说明,先演示分析,后得出结论的方式,有利于为形成抽象的概念提供感性知识,符合由感性到理性的认识过程。
另一种方式是,先讲清原理,并分析实验可能产生的现象和结果,然后
再通过演示实验予以验证。这种方式主要用在实验原理以及装置、操作手续都比较复杂,或现象不易看清楚的演示实验。例如接触法制硫酸、氨氧化制硝酸等。由于它们的实验装置、操作步骤和原理都较复杂,如果不先讲清制备它们的化学反应原理和各部分装置的作用,使学生获得一个初步的整体概念,演示时,学生对实验现象的观察和分析往往不能深刻理解。如果用边演示边介绍各部分装置的作用、边观察实验现象边分析实验现象的原理的办法,又显得繁琐、零碎。这样,会降低学生智力活动的兴趣和学习积极性。
- 演示操作要注意直观性
前面曾谈到选择或设计演示实验,以及安装仪器必须符合直观性的要求。在操作时也必须本着直观性的原则进行。诸如对所用仪器的大小,药品的多少,都要照顾到能使全班学生观察清楚。有时还可采取一些使现象鲜明的措施。例如试管实验,可以选择在大试管中进行;观察溶液中颜色不太明显的沉淀(如浅乳白色、浅褐色),可在玻璃容器的后面用黑色或白色纸板衬托,从而易于观察产生的沉淀;对于某些微弱的化学现象,还可用幻灯投影放大等等。
- 演示操作必须规范化
教师在演示实验中熟练而正规的操作,其所起的示范作用,不但使正确的操作技术和方法形象化,便于学生学习和掌握;而且还会引导学生自觉地用规范化的操作和科学态度来严格要求自己。因此,教师在这方面绝不能有任何的疏忽大意。