淺談化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

阮菊杰

新課標(biāo)的設(shè)置由過(guò)去單純地以認(rèn)知為目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)橹刂R(shí)和技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀3個(gè)方面,這就要求鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手和創(chuàng)新能力。化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),諸多的化學(xué)理論或者結(jié)論是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出的。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的探究不僅能加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能,更能促進(jìn)學(xué)生領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路,養(yǎng)成自主探究、創(chuàng)新的意識(shí)和習(xí)慣,形成和提高創(chuàng)造能力,增長(zhǎng)知識(shí)積累和豐富直接經(jīng)驗(yàn)。

1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意義

化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是指實(shí)驗(yàn)者在實(shí)施化學(xué)實(shí)驗(yàn)之前,根據(jù)一定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?運(yùn)用有關(guān)的化學(xué)知識(shí)和技能,對(duì)實(shí)驗(yàn)的儀器、裝置、步驟和方法在頭腦中所進(jìn)行的一種規(guī)劃和設(shè)想。

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有其特殊的魅力,能生動(dòng)、直觀、形象地揭示化學(xué)變化的規(guī)律。化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在教學(xué)中具有重要意義,它可以激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的化學(xué)知識(shí),獨(dú)立或在教師的啟發(fā)下設(shè)計(jì)出各種實(shí)驗(yàn)方案,成功地解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題,從而獲得成功后的喜悅,激發(fā)起更大的學(xué)習(xí)熱情,成為進(jìn)一步學(xué)習(xí)的強(qiáng)勁動(dòng)力。其次,設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案需要學(xué)生靈活地和創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,因而可以培養(yǎng)他們解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力和創(chuàng)造能力。同時(shí),進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還需要學(xué)生掌握各種科學(xué)方法,具有嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和敢于創(chuàng)新的精神,因而有利于學(xué)生科學(xué)方法的訓(xùn)練和科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。

2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的類(lèi)型

根據(jù)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程中的作用來(lái)劃分,化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要有以下3種類(lèi)型。

2.1 啟發(fā)性(或探索性)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)由于這類(lèi)實(shí)驗(yàn)是在課堂教學(xué)中配合其他化學(xué)知識(shí)的教授來(lái)進(jìn)行的,多是采取邊講邊實(shí)驗(yàn)或演示實(shí)驗(yàn)的形式。因此,在設(shè)計(jì)這類(lèi)實(shí)驗(yàn)時(shí),要做到效果明顯、易操作、時(shí)間短、安全可靠。

2.2 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)由于這類(lèi)實(shí)驗(yàn)的目的主要是驗(yàn)證化學(xué)假說(shuō)和理論,又多是采取學(xué)生實(shí)驗(yàn)課或邊講邊實(shí)驗(yàn)的形式,因此在設(shè)計(jì)這類(lèi)實(shí)驗(yàn)時(shí),除了上述要求外,還要注意說(shuō)服力要強(qiáng)。

2.3 運(yùn)用性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這類(lèi)實(shí)驗(yàn)的目的是綜合運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)和技能,解決一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)題或?qū)嶒?yàn)問(wèn)題,因此,在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),要注意靈活性和綜合性,盡可能設(shè)計(jì)多種方案,并加以比較,進(jìn)而進(jìn)行優(yōu)選。從課內(nèi)課外的角度來(lái)分,運(yùn)用性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)又包括課內(nèi)的實(shí)驗(yàn)習(xí)題設(shè)計(jì)和課外的生產(chǎn)、生活小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則

3.1 科學(xué)性原則科學(xué)性是化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的首要原則。所謂科學(xué)性是指實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作程序和方法,必須與化學(xué)理論知識(shí)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論相一致。例如Na2S和Na2SO4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(shè)計(jì)上,應(yīng)先溶解、取少量,然后加試劑,而不能溶解后就加入試劑。

3.2 可行性原則可行性是指設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)所運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)施時(shí)切實(shí)可行,所選用的化學(xué)實(shí)驗(yàn)藥品、儀器、設(shè)備和方法在中學(xué)的條件下能夠得到滿(mǎn)足。例如NaCl、Na2SO4的鑒別,有的學(xué)生常選用AgNO3作試劑,認(rèn)為AgCl難溶、Ag2SO4微溶,從而把二者加以區(qū)分。事實(shí)上,這種方法所依據(jù)的原理在實(shí)施時(shí)是不可行的。因?yàn)锳gNO3很不穩(wěn)定,很易分解成難溶的氧化銀。

3.3 安全性原則安全性是指實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免使用有毒藥品和具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)操作,如必須使用,應(yīng)在所設(shè)計(jì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案中詳細(xì)寫(xiě)明注意事項(xiàng),以防止造成環(huán)境污染和人身傷害。

3.4 簡(jiǎn)約性原則簡(jiǎn)約性是指要盡可能采用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置,用較少的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)藥品,在較短的時(shí)間內(nèi)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。例如AgNO3、NaBr、HCl和Na2CO34種溶液的鑒別。有的學(xué)生采用常規(guī)的組合實(shí)驗(yàn)方案,列出4種平行實(shí)驗(yàn),共計(jì)12個(gè)操作步驟;有的學(xué)生運(yùn)用分析推理,只用6個(gè)操作步驟就完成鑒別。相比之下,后一種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)短實(shí)驗(yàn)程序,減少藥品用量和工作量,在較短的時(shí)間內(nèi)完成鑒別,符合簡(jiǎn)約性原則。

3.5 環(huán)保性原則目前環(huán)境污染比較嚴(yán)重,因此在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意考慮這一點(diǎn),設(shè)計(jì)尾氣處理裝置。

3.6 創(chuàng)新性原則鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)一些探索性實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)明、有所創(chuàng)造、有所收獲。

4 化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向

4.1在基本儀器使用中求創(chuàng)新任何一個(gè)化學(xué)儀器都有其特殊用途,但并非是唯一用途,在教學(xué)過(guò)程中不應(yīng)把它講死,應(yīng)讓學(xué)生知道有什么用途,還有什么用途,即讓學(xué)生在儀器使用上進(jìn)行創(chuàng)新。因此在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)可選擇性比較大。

4.2 在選擇儀器上求創(chuàng)新可以在廢棄的物品中選擇重新利用,比如礦泉水瓶。可以鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn),比如使用廢棄的輸液管。

遵循以上原則和方法,對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案,要多加肯定和表?yè)P(yáng),只要無(wú)科學(xué)性和安全性問(wèn)題,即可按學(xué)生設(shè)計(jì)的方案去準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生享受成功的喜悅,不斷激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望,讓他們盡可能發(fā)揮自己的潛能,獲得更大的發(fā)展。

(作者單位:河南省開(kāi)封市鐵路中學(xué))