初中化學實驗設計的 作用

化學實驗設計是指根據化學問題和條件設計解決問題的實驗方案，并通過運用所學的化學實驗方法，正確選擇和使用實驗器材，確定或調整實驗步驟，捕捉相關信息，分析實驗結果，從而獲得化學知識和方法，達到解決化學問題的手段。那么，怎樣才能讓初中化學實驗設計在構建有效課堂中發揮其獨特的優勢呢？通過探索和總結，筆者認為，大致可從以下三個方面來談一談自己在研究中的實施過程和方法：一是增設實驗環節，解決疑點，幫助學生構建正確科學的知識體系；二是探索多種實驗設計形式，培養學生設計實驗的創新精神；三是指導學生多樣化實驗內容的設計，提高學生設計實驗的實踐能力。

幫助學生構建系統的知識體系

化學實驗是化學學科教育的源泉，是訓練科學方法的有效途徑，是形成化學知識體系的必由之路。通過化學實驗，能夠幫助學生加深對客觀知識的認識，有效構建系統的知識體系。

創設實驗設計，直觀展示，提高學生的認知效率 人的認知過程是從感性認識到理性認識，是一個從感知上升到抽象的過程。化學實驗教學的直觀性，起著其他教學方法不可替代的作用。比如，死灰復燃實驗可以直觀地展現氧氣的助燃性。這樣的例子還有很多，如學生在剛學化學時對溶解屬于物理變化不理解，教師如何講解、強調都沒用，但在做了硫酸銅晶體溶于水呈藍色溶液的實驗后立即理解原物質仍然存在。通過設計實驗進行教學，能將此類現象直觀地展現給學生看，達到事半功倍的效果——改變枯燥的學習過程，可以調動學生學習的主動性和積極性。

創設實驗設計，對比分析，使學生理解知識的本質 化學實驗活動是一種感性的活動過程，也是一種理性的思維活動過程。一個好的實驗設計可以讓知識清晰呈現，讓學生正確認識知識，抓住本質。案例一：實驗探究二氧化碳通入紫色石蕊試液，石蕊變紅。第一步，提出問題：“是什么物質使石蕊變紅？”第二步，實驗、觀察（設計探索性實驗）。第三步，實驗事實及其處理。第四步，結論：通過對比發現，二氧化碳能與水發生反應生成碳酸，碳酸使石蕊試液變紅。學生通過觀察和實驗操作，收集并處理實驗數據，讓學生從現象描述觸及本質，幫助學生由表及里地理解知識，得出正確結論，從而理解知識的實質，最終構建新知。

培養學生設計實驗的創新精神

初中化學實驗類型可以分為“探究型（啟發型）”“驗證型”和“應用型”三類。這三類化學實驗教學活動均有助于學生解決各種化學問題。根據不同的情況，我們可以因材施教，設計不同方法以獲取實驗的實效性。

探究型化學實驗問題的提出及實驗設計 提出這類問題的目的是通過模擬來體驗科學家探索的過程，培養科學探究的能力和方法，直接或間接地為化學科學概念、理論或假說的建立、形成和發展提供重要的化學實驗事實。案例二：實驗探究氫氧化鈉與二氧化碳的反應。提出問題：如何證明CO2與NaOH發生了反應？結論：如能發生反應，瓶內壓強會隨氣體的減少而減小，使小橡皮泡變大。學生在老師的啟發下，根據“產生壓強差原理”設計出幾種實驗裝置。若發生反應就會看到，氣球膨脹、水倒流、水位變化、瓶子變扁等現象。在探究實驗設計時，學生首先要學會觀察模仿，再學習移植現有的實驗方案，然后再通過理性思維對它們進行周密思考和精心設計，聯想遷移，刻苦探索，逐漸在實驗設計中體現自己的個性。探究實驗設計，在培養學生的創新思維方面有其得天獨厚的條件。

驗證型化學實驗問題的提出及實驗設計 提出這類問題的目的是驗證實驗者的理論推斷或假設，側重于從已有知識或生活積累出發。案例三：實驗探究二氧化碳的性質。提出問題：如何設計實驗證明二氧化碳的性質？二氧化碳是一種生活中常見的物質，雪碧中就會逸出二氧化碳氣體。學生紛紛提出自己的想法，并設計實驗來驗證二氧化碳的化學性質。由于是用雪碧瓶中搖出的氣體來做實驗，學生覺得特別新鮮，學起來也興趣盎然。由此可見：驗證型化學實驗問題往往是重新認識已有知識，若僅僅紙上談兵，學生會感覺枯燥乏味。引導學生設計實驗來驗證自己的理解從而形成新知，通過活動幫助學生養成尊重事實的科學態度，培養學生科學的思維方法和創新能力，養成良好的科學素養。

應用型化學實驗問題的提出及實驗設計 “化學實驗是化學理論賴以產生的基礎，是化學理論運用于生產實踐的橋梁和中介。”提出這類問題的目的是，通過理論運用于實踐，尋找解決問題的有效途徑，側重于從聯系生產、生活實際出發。案例四：①金屬為什么生銹如何防護？②什么物質可降低土壤酸性，什么物質可治療胃酸過多？③滅火的方法有哪些？為什么？

事實表明：如果學生的思維缺少了應有的碰撞，就難以激起他們真正的探究熱情，不利于學生的主動學習與發展；如果我們可以讓學生利用生活中的材料來設計實驗，證實自己的想法，就會使學生的思維得到發展與提高。

提高學生設計實驗的實踐能力

化學實驗設計的內容一般可分為實驗原理（反應條件）、實驗裝置（實驗裝置的改進）、實驗步驟和操作方法等。教師要引導學生學會細化設計內容，尋找相關信息，確立探究方案，使學生思維清晰，提高實驗設計的有效性。

實驗原理的探究 案例五：實驗二氧化碳制取的研究。提出問題：實驗室用什么方法制備CO2最適宜，為什么？學生想法：①木炭燃燒；②高溫煅燒石灰石；③大理石與稀鹽酸反應……交流反思：制得氣體可能不純，條件較難滿足。提供藥品：塊狀大理石、碳酸鈣粉末、稀鹽酸、稀硫酸、濃鹽酸。學生設計的實驗：①稀鹽酸和大理石；②稀鹽酸和碳酸鈣粉末；③稀硫酸和大理石；④稀鹽酸和石灰石。學生的結論：塊狀的大理石或石灰石反應持續速度適中。筆者認為：本課的選材源于學生的生活實際，從提出課題、提出假設、實驗設計、進行實驗、反思、實現知識的形成，整個過程一氣呵成。學生們在探究學習中深切地體會到化學探究的樂趣，學生的學習情緒被激發，提高了學習化學的興趣，掌握了科學方法，成功完成了預定的教學目標，提高了學生的實踐能力。

實驗裝置的探究 案例四：探究二氧化碳的實驗室制法的裝置。首先，提出問題：“能不能用制氧裝置來制二氧化碳呢？”讓學生從反應物的狀態和反應條件入手選擇所需裝置；教師接著展示先輩發明的啟普發生器，激起學生的探究實驗設計的興趣；然后，師生一起討論如何分離二氧化碳的兩種反應物，要求在前面幾套裝置中進行改進，以達到相同效果。此處問題的難度較大，需要遞進式思考。最后形成結論：①將固體擱置在液體中間，加一個隔板，使之不能參與反應；②利用變大的氣壓將液體壓回到一個容器中，使固液分離（加一個長頸漏斗，伸入液體中）；③控制氣壓變化使固液接觸或分離（加一個彈簧夾）……實驗設計中，教師可引導學生以一個目標作為思維起點，沿著不同方向，提出各種設想，尋找各種途徑，設計解決具體問題的實驗方法，通過發散思維和集中思考來歸納出一個最優化的答案。要讓學生將所學知識運用到在實際應用中去，使學生能夠更好地做到學以致用，增強學生的實踐能力。

結束語

通過實驗設計的實踐研究，學生對學習化學的興趣更大了。在教師的啟發和引導下，學生通過類似科學實驗研究的過程，分析原理，應用知識，不斷地改進實驗，激發出他們設計實驗的主動性和積極性。學生主動參與學習的熱情高漲，有利于學生的主動學習與發展，能提高課堂學習效率。讓學生利用生活中的材料設計實驗來證實自己的想法，使學生的思維得到發展，提高其分析解決問題能力，增強其實踐能力，提高了其思維能力和創造能力，他們的綜合素養也得以全面提升。

（作者單位：江蘇省蘇州工業園區星海學校）