對化學實驗設計培養學生能力的探究

【摘 要】化學實驗的設計過程實質上是一個探索、創造的過程，不能固守常規，而要不斷更新、不斷完善，培養學生通過實驗解決問題的能力。

【關鍵詞】化學實驗設計 培養學生的能力

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674—4810（2012）18—0133—01

化學作為自然學科，實驗設計的教學是培養學生探究學習能力的主要平臺。如何在實驗教學中培養學生探究學習所需的各項基本技能，對新課程目標的達成起著決定性的作用。化學實驗的設計過程實質上是一個探索、創造的過程，不能固守常規，要不斷更新、不斷完善。通過設計實驗讓學生從已有的實際經驗出發，親自經歷實際問題的操作、解釋與應用過程，培養學生通過實驗解決問題的能力，并在此基礎上主動建構知識、獲得學習方法。這對轉變學生的學習方式，激發學生的興趣有一定的積極作用。

一 化學實驗設計可讓學生掌握中學化學常規實驗技能

常規實驗手段是化學實驗的基礎，綜合實驗是常規實驗的綜合運用，即使那些高、精、尖的實驗也離不開常規實驗，因而教材中所有實驗（包括教師的演示實驗）都要盡可能地讓學生在課內或課外分組設計，同時一絲不茍地完成。通過動手，一方面達到對常規實驗操作（加熱、蒸發、過濾、分液、稱量、滴定、儀器組裝等）的熟練掌握，同時熟悉常見儀器的應用范圍和使用注意事項。

二 化學實驗設計可提高學生對化學實驗六要素的全面理解

一個完整的化學實驗包含六個要素：實驗目的，實驗原理，實驗設計，實驗藥品、儀器、裝置，實驗操作及操作規程，實驗結果的處理。通過自己動手設計實驗，學生體會化學實驗方案的步驟，實現學生對于實驗的藥品、目的、原理、方法、過程、意義、優缺點的全面理解。

例如，在學習鐵與鐵的化合物時，Fe2+鹽溶液與強堿溶液反應實驗中，先讓學生寫出硫酸亞鐵溶液與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式：

FeSO4+NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4

而后，學生通過觀察實驗現象興奮起來。他們描述所觀察到的實驗現象是：裝有NaOH溶液的試管中靠近滴管口有灰色沉淀生成，且很快變為灰綠色沉淀，最后變為紅褐色沉淀。這與他們了解的實驗現象有所不同，這激發了學生的好奇心。通過討論，基本統一為以下意見：紅褐色沉淀是Fe（OH）3，而且Fe2+轉化為Fe（OH）3的過程中發生了氧化還原反應。這時，可以先引導學生閱讀課本后再講解相關知識。

接著設疑：“如何制備一定量的Fe（OH）2并保持一段時間呢？”

此時，學生的積極性被徹底調動出來，筆者將學生分組，設計實驗方案，各組提出設想方案：用新制的FeSO4溶液；用煮沸并冷卻后的蒸餾水配置的NaOH溶液；用長滴管吸取NaOH溶液插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液；在反應液面上滴加植物油或苯進行液封等方法。最后選一組代表展示一套優秀的實驗設計方案。

三 化學實驗設計能夠提高學生的思維能力

學生的一切學習活動都離不開思維。化學實驗的設計過程實質上是一個探索、創造的過程，對學生思維能力的要求較高，而中學生的思維活動還處于從經驗型向抽象型過渡的階段。通過讓學生自己動手設計實驗，可使學生的思維活動盡快趨于成熟，盡早地具備辯證思維的能力，同時培養出較好的思維品質。例如，怎樣用三種最好的方法制取CaCl2溶液？筆者提出這個問題后，把全班學生分成四人一組，先讓學生小組討論提出制取CaCl2溶液的可能方法，然后學生四人一組分頭進行實驗，對每種實驗方案都要進行實驗驗證。學生在實驗探索中最后找出最好的三種方法：CaO、CaCO3、Ca（OH）2分別與稀鹽酸反應制取CaCl2溶液，這三種方法實驗步驟最少，原料成本最低，產率最大。學生通過設計探索性實驗，做探索性實驗，學會了用實驗研究化學問題的方法，掌握了實驗基本操作和技能，激發了學生學習的興趣，并培養了學生分析問題、獨立操作、解決問題的能力，提高了學生的思維能力，為學生在高中的進一步學習打下了堅實的基礎。

四 化學實驗設計能夠啟迪學生的創造性思維

創造性是實驗設計的靈魂，學生在設計實驗時，首先是通過模仿、遷移現有的實驗方案，然后通過獨立思考、逐漸探索在實驗設計中體現自己的個性，具有一定的創造性。學生為了設計成功的實驗，通過閱讀、查找資料，找到一些實驗小竅門、實驗藥品及儀器的代用品以及實驗裝置的改進等有關資料，這樣可以開闊學生的視野，啟迪學生進行創造性思維。同時，學生也會提出一些能激發創造欲望和創造興趣的問題，只要給學生動手的機會，就會讓學生在手腦并用的活動中迸發出創造的火花。

例如，在濃硝酸的特性教學中涉及“銅與濃硝酸、稀硝酸的反應實驗”，教材中的方法是在盛有銅片的試管中直接加入濃硝酸和稀硝酸，產生的氣體用NaOH溶液吸收。這種實驗方法不便控制，且Cu與稀HNO3反應后得到的氣體仍為紅棕色（2NO+O2=2NO2）。在教學中筆者引導學生結合學過的制取H2、CO2等氣體的改進裝置，對本實驗裝置進行重新設計，既能控制反應的進行，又可以清楚地觀察到NO氣體轉化為NO2時的顏色變化。通過對教材中實驗的適當改進、設計，讓學生參與化學實驗設計，可以提高學生運用實驗知識解決化學實驗問題的能力，深刻理解實驗內容，達到提高教學效果的目的，又增強了學生的創新意識，提高了學生的創新能力。

總之，化學實驗設計是化學學科的一個知識升華，只有在掌握好基礎知識等各方面能力后才會有所提高進步，學生必須從日常的課本知識上下工夫，才會將化學各方面知識駕馭于化學實驗中。

參考文獻

[1]蘇凌.設計探究性實驗 培養學生的探究精神[J].中學化學教學參考，2003（1）

[2]王磊、劉強、張小平.試析《普通高中化學課程標準（實驗）》中的實驗體系[J].化學教育，2004（9）

〔責任編輯：王以富〕