自主設計實驗，提升化學核心素養

葉季生

[摘 要]實驗是高中化學的重要組成部分，在新課程標準下，高中化學實驗教學應強調讓學生自主設計實驗，通過學生自主進行實驗探究，提高學生的思維能力與實踐操作能力，繼而提升學生的化學核心素養。

[關鍵詞]自主設計；化學實驗；核心素養；高中化學

[中圖分類號] G633.8 [文獻標識碼] A [文章編號] 16746058（2018）02007201

高中化學教學中，實驗教學是一個非常重要的模塊。在新課程背景下，教師不能再像以往那樣由自己演示或者讓學生模仿操作來完成實驗教學，而是應引導學生自主設計實驗，讓學生在自主提出疑問、自主設計實驗及得出實驗結論的過程中獲得更深刻的理解，提高學生的實驗水平，繼而提升學生的化學核心素養。下面筆者結合自身的教學經驗，概述化學實驗教學中如何引導學生自主設計實驗。

一、問題誘導，激發學生自主設計實驗的熱情

要讓學生自主設計實驗，就應該采取合理的誘導方式讓學生自主發現實驗問題，然后引導學生自主設計實驗來探究以獲得具體的答案，這樣可以顯著提升學生的思維能力和探究能力。

比如，高中化學魯科版必修三第二章第三節第一課時“利用化學反應制備物質”的實驗教學目的主要是讓學生掌握Cl2的制備方法，因此教學過程可以這樣設計：教師先為學生講解Cl2的相關知識和氯元素的存在形態，然后再向學生介紹工業上利用海水中的NaCl生產Cl2的方法，同時為學生演示電解NaCl溶液制備Cl2的簡易實驗。實驗演示完成后，教師可提問：“大家通過理論學習與實驗演示已經了解到工業制備Cl2的方法是比較復雜的，那么有沒有其他簡單易行的制備Cl2的方法呢？”這一問題的提出，使學生產生很大的學習興趣，于是組成小組進行熱烈討論。有學生想到使用濃鹽酸和強氧化劑（如KMnO4、MnO2等）來制備Cl2，這正好與本次的實驗探究主題相契合。在實驗方法確定后，教師就可以讓學生自行設計實驗過程，并做好記錄。

上述案例主要通過基礎知識引出學生喜聞樂見的實驗探究內容，通過問題誘導，讓學生通過自主設計實驗來得出具體的結果，這樣可以大大加深學生對知識的印象。

二、以實驗為基礎，引導學生自主探究

高中生自身水平有限，因此在自主設計實驗時常常存在一些不完美的地方，并且很多實驗得出的結果與實際結論常常存在較大差異。為此，在實驗教學過程中，教師應引導學生通過組內交流及查閱相關資料來改進和完善自己的實驗方案，進而提高學生的實驗操作水平。

比如，在教學高中化學魯科版《化學反應原理》第三章第四節第三課時的“物質檢驗與含量測定”

時，課本給出了幾種常見陽離子的檢驗方法以及幾種重要陰離子的檢驗方法，檢驗用的藥劑比較固定，而事實上更換一些其他的藥劑或者指示劑也是可以檢測出陽離子與陰離子的。針對這一問題，教師可以讓學生自主探究，引導學生改進課本中陰陽離子的檢驗方式和方法。比如Na+、K+離子的檢驗，課本中給出的檢驗方法是通過焰色反應進行檢驗，鈉離子的火焰呈現黃色，鉀離子的火焰在鈷玻片下呈現淺紫色。針對這兩種離子的檢驗，教師不應只是讓學生進行簡單的實驗復制，而是讓學生想象是否還有其他方法可以檢驗出Na+和K+。根據中和反應原理，教師可以提示學生采用滴定的方式來檢驗（提供反應原理和實驗藥品），比如可以用

[Sb（OH）6]-

同Na+反應生成白色晶狀沉淀來證明Na+的存在，用Na3[Co（NO2）6]同K+反應生成亮黃色沉淀來檢驗K+的存在。以實驗為基礎，引導學生自主探究，可提升學生的實驗探究水平。

上面的實驗探究中，學生自主設計實驗，對課本中的探究方法進行改進，并通過查閱資料、與同學討論進行實驗設計，提高了自身的實驗水平，培養了嚴謹的實驗態度。

三、類比交流，引導學生反思實驗效果

高中化學實驗中，一個實驗目的并非僅對應一種實驗方案，不同學生在同一主題實驗探究中設計的實驗方案往往存在較大差異。為此，可采取類比交流的方式來促進學生反思實驗效果，從而選出最佳實驗方案。

比如，在教學高中化學魯科版《化學反應原理》第三章第二節《弱電解質的電離》時，可讓學生自行設計實驗證明某酸性物質HA為弱電解質。有的學生稱量一定量的HA，配置成一定物質的量濃度的溶液后，使用pH試紙測定溶液的pH值來證明HA為弱電解質；有的學生將HA溶液與鹽酸分別配置成pH=1的兩種溶液，然后各取10mL加水稀釋，將稀釋液加入裝有相同鋅粒的試管中反應，通過產生氣泡的快慢來證明HA為弱電解質。

對此，教師可鼓勵學生將自己的實驗方案同其他同學進行類比，同時進行交流與反思，這樣不但可以幫助學生完善自己的實驗方案，而且還能夠使學生在交流中開闊自己的眼界，繼而提升化學核心素養。

總之，高中化學實驗教學中，通過引導學生自主設計實驗，讓學生在自主探究過程中培養及提升自身的思維能力、反思能力以及類比推理能力，可大大提升學生的化學核心素養。

（責任編輯 羅 艷）