微粒之间有空隙实验探究的几点思考

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  从五彩缤纷的宏观世界步入充满神奇色彩的微观世界,需要一定的想象力。教师要千方百计地充分利用日常生活中的事例或学生已有的经验引导学生观察、想象、类比、实验或采用模型化方法,帮助学生用宏观和微观的双重观点去认识世界。但无论运用哪种方法,都要合理得当,使其最大限度地产生最佳的教学效果。现针对有关“微粒之间有空隙”这一性质的实验教学阐述以下三点看法。
  一、 预设模拟实验的实效性,防止产生负面效应
  构成物质的基本微粒分子、原子和离子都很小,我们凭肉眼是看不见的,这是不争的事实。因此,教学中为把抽象问题形象化、具体化、可视化,采用模拟实验来类比构成物质的基本微粒的某些性质本来无可厚非。但笔者在教学实践中,深深体会到模拟实验的运用必需预设其实效性,否则适得其反。例如,笔者在教学中为了说明“微粒之间有空隙”这一性质,曾设计 “用一杯黄豆和一杯小米混合后其总体积小于两杯”的模拟实验来类比,并告诉学生这是一个模拟类比实验,但并不能用来解释“微粒之间有空隙”的这一性质,因为从微观角度讲,黄豆和小米不是微粒。对于这个实验,学生看得清楚,对后边的解释也听得明白。可是,课后学生反馈给我的源自九年级化学上册沪教版62页练习与实践的一道练习题的答案却让我大吃一惊。题目是这样的:下列事实,不宜用微粒之间有空隙的性质来解释的是()。
  A .铁路上的钢轨,受热膨胀,遇冷收缩 B .1L芝麻与1L大米混合,总体积小于2L C. 向一定体积的气体施压,体积明显变小D.向一定体积的液体施压,体积变化极小。结果是,全班50名学生竟然有42名学生选错了答案,他们根深蒂固地记住了老师设计的类比实验,却全然忽略了对此实验的解释。发现这一问题后,我在另一个班探究微粒之间的这一性质时,就避开了这个类比实验。并用思考题形式呈现给学生,对此,我设计了以下问题:将一杯黄豆和一杯小米混合后其总体积是否恰好等于两杯?该现象能否用来解释“微粒之间有空隙”的这一性质?为什么?不同的处理方法产生了不同的效果,结果此班的48名学生有46名学生将本题做对了。
  因此,我个人认为教师在运用模拟类比实验时,一定要预设其实效性,防止教师“受累不讨好”和学生对其产生“画蛇添足”式的不尽如人意的效果。
  二、讲究实验试剂操作的有序性,以便产生预期效果
  为了说明“微粒之间有空隙”这一性质,除了运用可视化的模拟实验来类比外,更理想的途径是做好“水与酒精等体积混合”的探究实验。九年级化学沪教版上册60页实验1:取一根约30cm长一端封口的细玻璃管,先往玻璃管中加入滴有红墨水的水,使其充满玻璃管容积的二分之一,再滴入无水酒精,使其充满玻璃管。用手指堵紧开口的一端,颠倒数次。我们能够明显地观察到液体的体积明显减小。此现象说明了微粒之间确实存在空隙。但该实验所加试剂水和酒精如果操作反了,其实验现象就不明显甚至根本就观察不到总体积减小。因为水的密度比酒精的密度大。如果在玻璃管中先加入了酒精,后滴加水,则在滴加过程中,无需振荡,水会瞬时完成扩散过程,即混合基本均匀,所以体积变化不明显。因此,我们做此实验,应讲究实验试剂操作的有序性,以便能够产生预期的效果。
  三、实现比较实验操作者的同源性,以寻求科学的结论
  不论固体、液体还是气体,构成物质的微粒之间都有一定的空隙。不同物质微粒间的空隙大小不同。为了能够说明在固体、液体中,微粒之间的空隙比较小,在气体物质中,微粒之间的空隙比较大,九年级化学沪教版上册61页设计了水和空气的压缩实验2:取两支大小相同的医用注射器,将栓塞向外拉,分别吸入等体积的空气和水,用手指顶住注射器末端的小孔,将栓塞慢慢推入。哪一支注射器内的物质容易被压缩?你知道其中的原因吗?有的教师在演示此实验时,找了两名学生,一生操作压缩水实验,另一生操作压缩空气的实验。事实上,这是运用比较的科学方法,它既要研究事物之间的相同点,又要分析事物之间的不同点。显然,此实验安排两名学生操作来做对比,大大减弱了该实验的说服力度。因为两个学生使用的推力无法或很难控制相等或相同。此实验需由同一个人去操作,注射器内的物质哪一种容易被压缩,是由操作者感知出来的。因此,教师在布置此比较实验时,要实现比较实验操作者的同源性,以加强实验的说服力度,根据实验结果的异同,寻求科学的结论。
  
  (责任编辑 廖银燕)
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