中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)初探

董麗英

義務(wù)教育初中化學(xué)新課程提到將科學(xué)探究作為課程改革的突破口，倡導(dǎo)以科學(xué)探究為主的多樣化的學(xué)習(xí)方式，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)新意識(shí)，促使學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中占有非常重要的地位，關(guān)系到實(shí)驗(yàn)探究的成敗，同時(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)重視演示、重復(fù)教材實(shí)驗(yàn)、學(xué)生參與性不強(qiáng)和被動(dòng)接受的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，變成了人人參與，主動(dòng)性和創(chuàng)新性更強(qiáng)的活動(dòng)過(guò)程，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。

那么，怎么培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力呢？結(jié)合多年來(lái)的實(shí)踐與研究，筆者談?wù)勛约旱南敕ā?/p>

1 進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

首先，讓學(xué)生掌握一定的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作。這就要求學(xué)生熟悉常見(jiàn)元素化合物的性質(zhì)以及常見(jiàn)物質(zhì)的制備原理與方法，掌握中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)儀器的規(guī)格、用途及使用注意事項(xiàng)。同時(shí)在平時(shí)的課堂教學(xué)中，教師還要盡量引導(dǎo)學(xué)生積極參與課堂演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)，使每個(gè)學(xué)生都有動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，從而不斷提升他們的動(dòng)手能力。只有具備了以上條件，才能更好地進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和探究。

其次，讓學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般步驟，才能保證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有條不紊的進(jìn)行?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一般包括以下幾個(gè)步驟：①確定研究?jī)?nèi)容；②根據(jù)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；③研究討論實(shí)驗(yàn)方案是否可行；④依據(jù)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；⑤分析和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案；⑥確定最佳實(shí)驗(yàn)方案。

第三，在平時(shí)的教學(xué)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力。多數(shù)情況下，對(duì)于我們要探究的內(nèi)容都可以設(shè)計(jì)出多種不同的實(shí)驗(yàn)方案。這就要求我們學(xué)生必須具備一定的思維能力，同時(shí)要敢于創(chuàng)新，通過(guò)獨(dú)立思考、探索展現(xiàn)自己個(gè)性的實(shí)驗(yàn)方案。

第四，在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中進(jìn)行適時(shí)指導(dǎo)。

2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生各方面能力要求都較高，這就需要教師在熟悉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)知識(shí)水平和設(shè)計(jì)能力的情況下，具體指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。

2.1 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案”的題材越新穎，越易引起學(xué)生探索的興趣和欲望。所以，在教學(xué)中教師要善于為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景。如在學(xué)習(xí)二氧化碳的性質(zhì)時(shí)，教師可以向?qū)W生演示“一個(gè)游客帶著一只小狗進(jìn)入某個(gè)久未有人進(jìn)入的山洞后，小狗倒地暈倒，而游客卻沒(méi)有問(wèn)題”的視頻片斷，學(xué)生在觀看后，產(chǎn)生了問(wèn)題：“洞內(nèi)有什么氣體？這些氣體有什么性質(zhì)？”同時(shí)也就確定了研究?jī)?nèi)容——二氧化碳的性質(zhì)。

2.2 指導(dǎo)學(xué)生分析研究?jī)?nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

確定研究?jī)?nèi)容后，教師要適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生分析所研究的內(nèi)容，從實(shí)驗(yàn)的目的、原理、實(shí)驗(yàn)藥品、儀器、裝置、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理等方面進(jìn)行指導(dǎo)，以幫助學(xué)生設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案。如：在二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，教師可以提供一些備選的實(shí)驗(yàn)藥品和儀器，并引導(dǎo)學(xué)生分析原有氫氣和氧氣的制法以及3種氣體性質(zhì)的異同，通過(guò)對(duì)比分析來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生通過(guò)對(duì)比分析，不但設(shè)計(jì)出了實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的方案，同時(shí)也對(duì)同類(lèi)氣體的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)有了更深的理解。

2.3 分析討論，研究方案的可行性

形成初步的實(shí)驗(yàn)方案后，教師可與學(xué)生一起從理論方面、實(shí)驗(yàn)操作方面等進(jìn)行討論，反復(fù)修改，確認(rèn)最終實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)施。如在驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，學(xué)生設(shè)計(jì)出磷在密閉容器中燃燒、鎂帶在空氣中燃燒、用硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液反應(yīng)、稀鹽酸和碳酸鈉粉末反應(yīng)等實(shí)驗(yàn)方案，教師既要引導(dǎo)學(xué)生分析各個(gè)方案的理論正確性，又要引導(dǎo)學(xué)生分析自己的實(shí)驗(yàn)方案是否能完成，是否能達(dá)到驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律的目的。如果達(dá)不到目的，應(yīng)該怎樣改進(jìn)，以確保學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案確實(shí)可行。

2.4 依據(jù)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要留意每一組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，并根據(jù)具體情況作具體指導(dǎo)。要提醒學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中仔細(xì)觀察，及時(shí)記錄，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題認(rèn)真思考，分析原因，然后采取相應(yīng)的措施，進(jìn)行必要的改進(jìn)，逐步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和探究精神。如在空氣中氧氣含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的錯(cuò)誤操作會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，教師要從紅磷的用量、關(guān)閉和打開(kāi)止水夾的時(shí)間、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察等方面進(jìn)行指導(dǎo)，以保證實(shí)驗(yàn)順利完成。

2.5 指導(dǎo)學(xué)生分析、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)完成后，教師要及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)點(diǎn)和不足進(jìn)行分析和討論。例如，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的步驟和方法是否完善，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容是否全面，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是否有針對(duì)性，實(shí)驗(yàn)操作理論是否正確，實(shí)驗(yàn)操作是否簡(jiǎn)單易行安全可靠，實(shí)驗(yàn)成本是否經(jīng)濟(jì)合理等。

2.6 確定最佳方案

指導(dǎo)學(xué)生分析、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案后，要引導(dǎo)學(xué)生確定最佳實(shí)驗(yàn)方案。如某小組學(xué)生在設(shè)計(jì)核潛艇中氧氣的制法的實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，設(shè)計(jì)了4種方案，分別是加熱高錳酸鉀、用過(guò)氧化氫溶液和二氧化錳、電解水、利用二氧化碳和過(guò)氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣。教師要引導(dǎo)學(xué)生分析核潛艇這個(gè)特殊的環(huán)境，從而使學(xué)生從反應(yīng)的來(lái)源、能量的提供等方面認(rèn)識(shí)到利用二氧化碳和過(guò)氧化鈉反應(yīng)來(lái)制取氧氣是這4種方案中最好的一種。

總之，化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在探究過(guò)程中占有非常重要的地位，關(guān)系到實(shí)驗(yàn)探究的成敗。我們要以學(xué)生為主體，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，從而不斷提高學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。