浅谈中学生化学实验设计能力的培养

内容摘要：

化学实验是学习化学的基础，进行化学实验探究，有助于培养学生的实验能力。

一、要让学生具备一定的化学知识和化学实验操作能力

二、在实验方案设计的实施过程中进行指导

三、实验方案设计教学中应注意的问题

化学实验方案设计，既是培养学生创造意识和创新思维能力的有效途径，也是实验教学改革的发展方向和真正目的。

关键词：化学实验方案设计    创造意识   创新思维能力

   个人简介：本人毕业于95年天津师范大学化学系，95—01年一直在何仉中学任教，01—04年在高家庄中学任教，04—至今在育英中学任教，现任高三化学备课组组长。

浅谈中学生化学实验设计能力的培养

化学实验是学习化学的基础，进行化学实验探究，有助于培养学生的实验能力，通过化学实验去验证理论或探究物质的性质和新的理论，更有助于培养学生的创新能力。化学实验探究的步骤主要是：提出问题——猜想与假设——设计实验——实验——分析与论证——结论。其中化学实验设计在探究过程中占有非常重要的地位，关系到实验探究的成败，同时化学实验设计改变了传统化学实验重视演示、重复教材实验、学生参与性不强和被动接受的实验模式，变成了人人参与，主动性和创新性更强的活动过程，也是培养学生创新能力的重要途径。

化学实验设计更注重知识应用能力和创新能力的培养，更符合新课程理念和新教材的要求。那么，该怎么样培养学生的化学实验设计能力呢？下面谈谈我的一点想法：

一、要让学生具备一定的化学知识和化学实验操作能力

1、掌握化学基础知识和化学实验的基本操作是进行化学实验设计的基础。要进行化学实验设计，就首先要熟悉常见元素化合物的性质和常见物质的制备原理与方法，掌握中学化学常见仪器的规格、用途及使用注意事项。在掌握基础知识的同时培养学生的动手操作能力，教材中的实验要尽可能地让学生在课内或课外完成，通过动手，既能达到对常规实验操作的熟练掌握，同时也可以熟悉常见仪器的应用范围和使用注意事项。在平时课堂教学中，教师还要督促学生积极参与分组实验，使每一个学生都有动手操作的机会，从而不断提升他们的动手能力。只有具备了以上条件，才能更好地进行化学实验的设计和探究。

2、掌握化学实验设计的步骤。化学实验设计一般可以分为以下几个步骤：（1）发现问题，确立研究内容；（2）根据研究内容，设计实验方案；（3）讨论实验方案的可行性；（4）依据方案进行实验；（5）对实验方案进行分析与评价；（6）确定最合适的实验方案。只有掌握了化学实验设计的步骤，才能有条不紊的进行实验设计，保证实验设计的质量。

3、具有一定的思维品质和创新能力。思维是整个化学实验设计的核心，化学实验的设计过程实质上是一个探索、创造的过程。对于要解决的问题，根据不同的实验条件可以设计不同的方案，即使在相同条件下，也可以进行不同的设计，这都需要设计者具备一定的积极思维的态度和思维的能力。创造性是实验方案设计的灵魂，学生在设计时，首先是通过模仿原有的实验方案，然后通过独立思考、探索展现自己个性的实验方案，要具有一定的创造性。

二、在实验方案设计的实施过程中进行指导

实验方案设计能力和学生创新能力的培养不可一蹴而就，这就需要教师在熟悉学生的实验知识水平和设计能力的情况下，具体指导学生实验方案设计的每一个环节。

1、创设问题情境，指导学生发现问题

“实验设计方案”的题材新颖，则更容易引起学生探索的兴趣和欲望，激发学生设问。所以，在教学中教师要善于为学生创设问题情景，如：在学习二氧化碳的性质时，教师可以向学生演示“一个游客带着一只小狗进入某久未有人进入的山洞后，小狗倒地晕倒，而游客却没有问题”的视频片断，学生在观看后，产生了问题：“洞内有什么气体？这些气体有什么性质？”同时也就确定了研究内容——二氧化碳的性质是什么？。

2、指导学生分析课题内容，设计实验方案

在确定了研究内容的基础上，教师要引导学生分析所研究的内容，根据研究课题的内容，设计化学实验的方案，以保证化学实验的顺利实施。在实验设计教学中教师要从实验目的、实验原理、实验步骤设计、实验药品和仪器及装置、实验操作及操作规程、实验结果的处理等六个方面进行指导，以帮助学生设计出自己的实验方案。如：在二氧化碳的实验室制法的实验设计中，教师可以提供一些备选的实验药品和仪器，并引导学生分析原有氢气和氧气的制法和三种气体性质的异同，通过对比分析来设计实验室制取二氧化碳的实验方案。学生通过对比分析，不但设计出了实验室制取二氧化碳的方案，同时也对同类气体的实验方案设计有了更深的理解。

3、分析讨论，研究实验方案的可行性

实验设计的方案初步形成后，教师要严格把关，与学生一起对实验设计方案的可行性，要从理论应用是否正确、实验方法是否可行、能否达到预期目的等多个方面进行论证，反复修改，最终加以确认并实施。如：在验证质量守恒定律的实验设计中，学生设计出磷在密闭容器中燃烧、在空气中燃烧镁带、用硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液反应、稀盐酸和碳酸钠粉末反应等实验方案，教师既要引导学生分析各个方案的理论正确性，又要引导学生分析自己的实验方案是否能完成，是否能达到验证质量守恒定律的目的，如果达不到目的，应该怎样改进，以确保学生的实验方案确实可行。

4、依据方案，进行实验

在整个操作过程中，教师要密切注视每一个学生的实验情况，并作具体指导，确保实验万无一失。要引导学生在实验时细心观察，及时记录，积累第一手资料，引导学生对实验中可能出现的问题要认真思考，分析其中的原因，然后有针对性地采取相应的措施，进行必要的改进，逐步培养学生科学的实验态度和探究精神。如：在空气中氧气含量的测定实验中，学生的很多错误操作都会导致实验失败，教师要从红磷的用量、关闭和打开止水夹的时间、实验中的现象观察等方面进行指导，以保证学生能够按自己的实验设计方案完成化学实验。

5、指导学生对实验方案进行分析与评价

学生完成自己的实验方案设计，并按实验方案进行实验操作后，教师要引导学生分析和讨论实验方案的优点和不足，对实验方案进行评价。对于学生设计的实验方案，教师要引导学生从实验方案设计的步骤和方法是否完善、实验设计的内容是否全面、实验内容是否有针对性、实验操作理论是否正确、实验操作是否简单易行安全可靠、实验成本是否经济合理等方面进行全面综合的评价，进而分析出自己的实验方案的优点和不足，并加以改进。

6、提供帮助，确定最优方案

在学生完成的实验评价后，要引导学生针对实验中的不足进行改进或选择最佳的实验方案，以确保实验得以顺利实施。如：某小组学生在设计核潜艇中氧气的制法的实验方案时，设计了四种方案，分别是加热高锰酸钾、用过氧化氢溶液和二氧化锰、电解水、利用二氧化碳和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气。教师要引导学生分析核潜艇这个特殊的环境，从而使学生从反应的来源、能量的提供等方面认识到利用二氧化碳和过氧化钠来制取氧气是这四种方案中的最好的一种。

三、实验方案设计教学中应注意的问题

1、实验设计要从基本知识入手,要让学生真正动手做实验。不要为了设计实验而设计实验，而是以实验设计为教与学服务，巩固化学知识，培养学生的动手操作能力和创新能力，而不是教师代讲代做。

2、实验设计教学中，要善于改变学生原有的思维定势，不能让学生总是依靠原有的实验模式进行模仿，而是真正的投入到实验设计与创新中去，设计出具有自己独特个性的化学实验设计方案。

3、在“化学实验方案的设计”教学中，教师要营造轻松和谐的讨论式氛围，鼓励全体学生大胆地提出实验方案，并充分肯定学生在提出实验方案中的主动参与态度和创新意识。学生即使提出了不全面、不完善甚至是错误的实验方案，也要予以表扬和鼓励。

4、实验设计教学中，教师一定要千方百计运用各种方法引起学生的创造兴趣,激发学生的创造心理,训练学生的创造基本技能,培养学生的创造思维能力,这在实验设计的教学中尤为重要。

5、实验设计教学中，内容要符合初中学生的特点。初中学生的思维能力和化学知识的局限性，决定了在初中阶段进行实验设计教学，内容不要太宽泛，主要应以制备实验方案的设计、性质实验方案的设计和物质的检验实验方案的设计等方面展开，最后总结出化学实验方案设计的基本要求。

总之，化学实验方案设计，既是培养学生创造意识和创新思维能力的有效途径，也是实验教学改革的发展方向和真正目的。我们要在化学实验设计的教学中，调动学生的积极性，以学生为主体，在实验设计的各个环节，让学生得到充分自主的学习，从而提高学生的化学实验设计能力，享受实验设计的乐趣，继而在应用环节中，达到知识的迁移和深化。