如何發(fā)展學生的化學實驗的設計能力

摘 要： 在化學實驗教學中，要體現(xiàn)學生的探究能力，這是新課程標準的要求。因而我們要有目的、有計劃地發(fā)展學生的化學實驗設計能力。本文從四個方面對發(fā)展學生的化學實驗設計能力作闡述。

關鍵詞： 化學實驗設計 類型和內(nèi)容 教學策略

一、化學實驗設計對發(fā)展學生科學探究能力的意義

所謂化學實驗設計，是指學生在實施化學實驗之前，根據(jù)一定的化學實驗目的和要求，運用有關的化學知識與技能、科學過程與方法，對化學實驗的儀器、裝置、步驟和操作方法進行規(guī)范的一種規(guī)則。化學實驗設計對于發(fā)展學生的科學探究能力、提高他們的科學素養(yǎng)具有重要的意義。首先，它可以激發(fā)學生的化學學習興趣。學生根據(jù)自己所學的化學知識，獨立地或在教師啟發(fā)下，設計出各種實驗方案，成功地解決化學實驗問題，從而產(chǎn)生成功后的喜悅，激發(fā)起更大的學習熱情，成為進一步學習的強勁動力。其次，設計化學實驗方案需要學生靈活地和創(chuàng)造性地運用所學的化學基本能力和創(chuàng)造能力。最后，進行化學實驗設計還需要學生掌握各種科學方法（如實驗、測定、實驗條件的控制、假說等），具有嚴肅認真、一絲不茍和敢于創(chuàng)新的精神，有利于學生認識和掌握科學過程與科學方法，形成正確的化學實驗態(tài)度、情感與價值。

二、化學實驗設計的類型和內(nèi)容

根據(jù)不同的標準，我們可以將高中化學實驗教學中的實驗設計劃成不同的類型。根據(jù)實驗在化學教學認識過程中的作用，它可以分為：

1.啟發(fā)性（或探索性）實驗的設計。

這類實驗是在課堂教學中配合其他化學知識的學習進行的，多采取隨堂實驗的形式。在引導學生進行設計時，我們要注意效果明顯、容易操作、時間短和安全可靠。

2.驗證性實驗的設計。

這類實驗目的主要是驗證化學假說和理論，多采取學生實驗課或邊講邊實驗的形式。在引導學生進行設計時，除了上述要求外，我們還要注意其作為證據(jù)對猜想與假設是否具有較強的說服力。

3.運用性實驗的設計。

這類實驗的目的是綜合運用所學的化學知識和技能，通過化學實驗解決一些與化學有關的實際問題。在引導學生進行設計時，我們要注意靈活性和綜合性，盡可能設計多種方案，并加以比較，進而進行優(yōu)選。

根據(jù)化學實驗的工具，它可劃分為以下兩種類型：

（1）化學實驗儀器、裝置和藥品的改進或代替。

（2）化學實驗方法的改進。一方面，這主要是由于高中化學教課書中，有的實驗因裝置過于繁雜、操作不太方便、方法不合適、可見度較低而影響化學教學效果，因此需要改進方案，重新設計。另一方面，由于高中生受到種種條件的限制，常會發(fā)生缺少某些儀器、藥品的情況，因而需要自制一些儀器和代用品，采用微型實驗，所以也需要對實驗重新進行設計。

三、化學實驗設計的原則

1.科學性原則。

科學性是指實驗原理、實驗程序和操作方法必須與化學理論知識和化學實驗方法論相一致，這是化學實驗設計的首要原則。例如Na₂S和Na₂SO₃的鑒別，在試劑的選擇上就不宜選用硝酸等具有氧化性的酸；在操作程序的設計上，應先溶解，取少量溶液，然后加試劑，而不能溶解后就加入試劑。

2.可行性原則。

可行性是指設計化學實驗時所運用的實驗原理在實施時切實可行，所選用的化學實驗藥品、儀器、設備和方法在中學的條件下能夠得到滿足。例如NaCl、Na₂SO₄的鑒別，有的學生常選用AgNO₃做試劑，認為AgCl難溶、Ag₂SO₄微溶，從而把兩者加以區(qū)分。事實上，這種方法所依據(jù)的原理在實施時是不可行的。因為硫酸銀不穩(wěn)定，很容易分解成難溶的氧化銀。

3.綠色化原則。

綠色化學是21世紀化學科學的一個重要發(fā)展方向，也是中學化學教學中，學生應樹立的基本化學觀念之一。綠色化學倡導從源頭上就盡可能地消除或減少有毒、有害化學物質(zhì)對環(huán)境的影響，要想實現(xiàn)這一目標，必須首先從化學實驗設計做起。在化學實驗設計中體現(xiàn)綠色化學思想，就要遵循化學實驗設計的綠色化原則，即在化學反應原料的選擇、化學反應的條件的選擇、化學反應的產(chǎn)物、化學實驗的操作等環(huán)節(jié)都要貫徹綠色化學思想。

四、發(fā)展學生化學實驗設計能力的教學策略

1.盡可能為學生提供進行化學實驗設計的機會。

化學實驗設計能力，是實驗探究能力的重要組成部分。進行化學實驗設計的過程，也就是學生經(jīng)歷制定實驗探究活動計劃，發(fā)展實驗探究能力的過程。因此，我們在化學實驗教學中，要盡可能多地為學生創(chuàng)造進行化學實驗設計的機會，使學生在化學實驗設計的過程中，體會實驗設計的重要性，認識實驗設計應遵循的基本原則，初步掌握化學實驗設計的基本方法。

2.增強發(fā)展學生化學實驗設計能力的計劃性。

增強發(fā)展化學實驗設計能力的計劃性是發(fā)展學生的化學實驗設計能力很重要的一個方面。我們應根據(jù)化學實驗教學內(nèi)容的特點、學生知識與技能的基礎和能力發(fā)展水平，有目的、分階段地制定化學實驗設計能力的發(fā)展計劃。

3.鼓勵學生對化學實驗設計方案進行交流、論證、反思與評價。

中學生的化學實驗方案的設計通常通過小組討論的形式來制定，離不開教師指導。因此，我們在化學實驗教學中，要鼓勵學生積極參與化學實驗方案的設計活動，大膽地提出自己的設想，并主動與組內(nèi)的學生進行討論和交流，在討論和交流的基礎上形成組內(nèi)共識，并與其他小組溝通。同樣一個化學實驗問題，可以設計出多種多樣的解決方案。在討論和交流的過程中，我們要鼓勵學生運用多種證據(jù)對自己的實驗方案進行論證，引導學生傾聽別人的設計方案和別人對自己的實驗設計方案的評價意見，通過反思和自評，發(fā)現(xiàn)自己與他人的長處及存在的問題，提出進一步完善和改善的具體建議。