如何提高學生化學實驗操作及設計能力

【摘 要】培養學生的化學實驗能力是化學教學的重要任務之一。在實際教學中，由于學生操作訓練不夠，老師對學生的培養方法不多等原因，制約著學生實驗能力的提高。本文試從加強實驗操作及設計能力兩方面談談對學生實驗能力的培養。

【關鍵詞】實驗能力 操作技能 實驗設計

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）24-0146-02

化學學科是一門實驗科學，其基本概念的建立、化學規律的發現都是以化學實驗為基礎的，化學正是在實驗和理論兩方面密切結合下才不斷得以發展的。當前新課程改革提倡科學探究，在科學探究中更應重視實驗教學，使學生獲得更多的親身體驗、更多的感性認識，學生的探究欲望才能經久不衰。

目前，實驗教學中重理論、輕實踐的思想依然嚴重，如常用課件模擬實驗來替代實物實驗；又如實驗中重結論、輕過程等現象。這體現出老師對學生實驗能力的培養重視不夠，或培養方法不多，進而制約了學生實驗能力的提高。提高學生的實驗能力，需要教師切實轉變觀念，重視實驗教學，不斷探索培養學生實驗能力的方法。本人試從培養學生操作能力及實驗設計能力兩方面談談自己的一些粗淺的認識。

一 實驗操作能力的培養

實驗操作是學生手腦并用，理論指導實踐的訓練過程，是實驗能力的形成過程，教師可從以下兩方面培養操作能力。

1.培養實驗儀器的使用能力

要求：學會正確使用儀器進行觀察、測量和讀數。

第一，儀器調零。如天平、彈簧秤、螺旋測微器、電學儀表等都要調零，實驗時容易疏忽，需要老師不斷強化。在實驗使用儀器時，我都會問：“儀表做好準備了嗎？”這樣，學生就能養成儀器調零的習慣，在分組實驗時學生相互也會自覺檢查儀器是否調零。

第二，量程選擇。要求學生在使用各種基本儀器時，確定并選用適當量程，以免損壞儀器。還應教給學生一些選擇量程的方法，如電學實驗中的估算法和試觸法選擇量程等。

第三，正確讀數。實驗數據的獲得需要學生正確地讀數，由此涉及測量工具的最小刻度和估讀問題。如學生易弄錯游標卡尺、螺旋測微器的最小刻度；電流表、電壓表等有雙量程，涉及1/2、1/10、1/50等不同分度的估讀，成為讀數的難點。為突破讀數中的難點和培養學生嚴謹的實驗態度，應進行讀數的專項訓練。

2.培養實驗過程中的基本操作技能

基本操作技能是指基本的實驗思路和實驗操作技巧。

第一，理清實驗思路。首先，要求學生明確實驗目的、原理，搞清已知量、被測量。其次，幫助學生理清實驗思路，在動手操作前，我要求學生在頭腦中先模擬實驗過程，對于步驟較復雜的實驗，還可請幾位學生口述實驗步驟，以此來幫助學生理清實驗思路。模擬并口述實驗還起到了其他效果：（1）訓練了學生的口頭表達能力；（2）加深了對實驗的理解，也有利于考試中實驗題的解答；（3）對實驗課堂的紀律起到了很好的促進作用。

第二，指導操作技巧。實驗中教師要指導學生基本的操作技巧。如電學實驗中，所用儀器多，導線纏繞，需要合理布局實驗器材，以方便操作；連線時，將電路分為干路和支路，按順序從電源一端開始沿干路連接，其次連接支路；為便于檢查，干、支路最好選用不同顏色的導線連接；接導線時，應按順時針方向將導線纏上，以防導線松散導致電路斷開。此外，還有實驗故障的排查技巧。以上僅以電路實驗為例說明，不同的實驗有不同的操作要求和技巧，都需要老師進行操作技巧的指導。

二 實驗設計能力的培養

實驗設計能力是指綜合、靈活地運用所學的知識、方法，通過創造性的實驗設計去驗證知識、獲得知識和進行探索性研究的能力。培養學生設計實驗的能力，是培養學生思維能力、創造能力的一條重要途徑。

實驗設計的內容：根據要求確定實驗原理、設計實驗方案、選擇實驗器材、編擬實驗步驟、設計實驗表格等。可從以下幾方面來培養學生的實驗設計能力：

1.深入挖掘教材素材，滲透實驗設計思想教育

化學教材中蘊含豐富的實驗設計思想方面的素材，教師應深入挖掘，在日常教學中不斷滲透實驗設計思想。利用化學史上科學家完成的成功的實驗，引導學生體會其中的實驗設計思想，體驗科學家所經歷的探索過程，是一條培養學生設計實驗能力的有效途徑。每一個成功的實驗其設計思想總是包含著對已有知識的靈活應用與創造性的科學構想，如萬有引力常量測定的實驗、桌面微小形變實驗中所體現出的“放大”設計思想；研究加速度與合外力、質量的關系；研究勻速圓周運動中向心力與質量、角速度、半徑的關系等實驗中所體現出的“控制”設計思想；平拋運動規律的探究實驗中體現出的“對比”設計思想等。

2.精心設計探索性實驗課，體驗實驗設計過程

相對于老教材，化學新教材探索性實驗的比例有很大的增加，如“探究加速度與合外力、質量的關系”，“探究彈性勢能的表達式”，“探究做功與物體速度變化的關系”，“尋找碰撞中的不變量”等探索性實驗，為教師培養學生的實驗設計能力提供了很好的案例，教師應充分加以利用，精心設計引導學生研究、體會實驗中包含的豐富設計思想、方法，并體驗實驗的完整過程，以提高自己的設計實驗能力。

3.編擬設計題，初步形成實驗設計能力

第一，從實驗儀器的替代來編題。如“測定金屬的電阻率”實驗中，將螺旋測微器取消，讓學生思考如何利用其他工具測定電阻絲的直徑。結果學生提出：（1）使用游標卡尺；（2）利用密繞法，用直尺測量；（3）利用公式V=SL=πr2L，可用量筒配合直尺來測量。通過練習，學生的思路開闊了，懂得還有許多方法可以達到同樣的實驗效果。

第二，從實驗原理的改變來編題。如測定重力加速度，可運用不同的實驗原理來設計實驗，可運用自由落體運動、單擺運動及天體引力等。這類題有一定的難度，要求學生具有系統而扎實的基礎知識。

第三，從實際應用來編題。如設計實驗測量樓房的高度、設計測量電梯升降的加速度等，要求學生能將所學知識運用于生活實際，能解決實際問題。這類問題難度較大，學生所設計的實驗方案常忽視操作的可行性，對此，只要設計方案是有道理的，并有正確的實驗原理，教師均應給予表揚、鼓勵，以提高學生進行實驗設計的積極性。

第四，實踐操作檢驗，提高實驗設計能力。成功的實驗必須經過實踐檢驗，設計方案的可行性須通過實驗來證明。因此，應盡可能創造條件讓學生在設計好實驗方案后進行操作實踐。通過親身經歷實驗，淘汰可行性差的方案，修正、完善可行性方案，才能使他們的實驗設計更合理、更切合實際。教師可以通過組織學生自制簡單實驗儀器、開放學校實驗室等辦法來增加學生實際操作、驗證設計方案，以提高實驗設計能力。

第五，組織開展課外實驗，鞏固實驗設計能力。課外實驗常需要學生自己設計實驗原理、尋找器材和裝備儀器等，它有利于培養學生克服困難，利用簡單設備做好實驗的精神。如設計測量地面與自行車輪胎之間的摩擦因素的實驗，設計測量燈泡電阻實驗等課外小實驗，方法靈活，取材容易，易于發揮學生的主觀能動性，養成獨立設計實驗的好習慣，對學生實驗設計能力起到鞏固、提高的作用。教師可以通過組織課外興趣小組，開展課外實驗設計、操作競賽等形式來加強對課外實驗的組織引導。

綜上所述，培養學生的實驗能力是中學化學實驗教學中的一個重要方面，在培養過程中應充分體現學生的主體地位，讓學生積極參與到實驗教學活動中來。教師應深入了解學生實驗中的薄弱環節，不斷研究培養學生實驗能力的方法，制訂計劃，循序漸進，從觀察能力、操作能力、實驗設計能力等方面加以培養，以不斷提高學生的實驗能力。

參考文獻

[1]麥曦.教學設計的理論和方法[M].合肥：新世紀出版社，1996

[2]胡海燕.開好設計性實驗課.培養學生的創造能力[J].學周刊·學術研究版，2008（2）

〔責任編輯：高照〕