探讨新课程下化学实验设计的作用

　　摘　要：化学是一门以实验为基础的学科，化学课改要求充分发挥实验的教育功能。要从课程改革的需要、有利于增加学习化学兴趣、有利于实现教学的最优化、有利于培养学生的创新精神和实践能力等几方面了解化学实验设计研究的重要性。
　　关键词：新课程；高中化学；实验设计
　　
　　化学实验设计是指实验者在实施化学实验之前，根据一定的化学实验目的和要求，运用相关的化学知识和技能，对实验的仪器、装置、步骤和方法等进行规划的过程。教学中要真正落实高中化学新理念，调动学生自主参与、主动探究，化学实验教学发挥着重要作用，化学实验设计则是重中之重。
　　一、实验设计研究，有利于推进课程改革发展
　　化学实验设计是化学理论和化学实验之间的桥梁，对化学实验设计的研究，符合课程改革的教学理念、教学方式，也有利于改进教材上某些不合理的实验设计。教材中有些实验存在实验设计上的不足，有些实验装置过于繁杂不易操作，方法不适合，可见度较低，影响化学教学效果，需要改进方案，重新设计。通过实验设计研究，充分发挥化学实验的教育功能，推动化学课程改革发展。如焰色反应的改进设计：为了能让现象更明显，一般选用溶液（离子化）做焰色反应，钠的焰色反应比较明显，但钾的紫色火焰却往往因为钠离子的干扰包括酒精灯上存在的钠元素的干扰而很难观察得到，透过蓝色钴玻璃也很难看清楚。钾离子：钾离子的焰色较弱，而且常会被掺杂的钠离子的焰色阻碍，用书上介绍的方法时，经常无法看到紫色的光，而且观察钾的焰色时，室内光线不要太强，否则浅紫色的钾的火焰会不明显。通过尝试其他方法，发现用以下实验方法现象较明显：铁丝——棉花——水法。取少许碳酸钾粉末放在一小蒸发皿内，加一两滴水调成糊状；再取一条小铁丝，一端擦净，弯一个小圈，圈内夹一小团棉花，棉花沾一点水，再把水挤干，把棉花沾满上述糊状碳酸钾，放在酒精灯外焰下灼烧，透过钴玻璃片可看到明显的紫色火焰。固体粉末也可换用其他含钾的盐进行实验，如氯化钾、硝酸钾等。
　　二、开发设计实验，有利于增强学习化学兴趣
　　教学中学生根据自己所学的化学知识，在教师的启发引导下，尝试设计解决实验问题，大大激发学习热情，成为进一步学习化学的动力。经过设计实验，提高了灵活地、创造性运用所学的化学基础知识和基本技能，从而培养学生解决化学问题的能力。如案例：实验探究氯水的成分。
　　实验原理：氯气溶于水而且与水发生反应：Cl2+H2O→HCl+HClO。
　　实验过程及现象：①观察氯水的颜色，初步推测氯水中有氯气分子，说明氯气溶于水。② 氯水滴到PH试纸，变红，几秒钟后变浅褪色说明氯水中含有H+和HClO。③加入NaHCO3，反应出现大量气泡确定氯水中有H+。④加入2滴蓝墨水，溶液褪色无色透明，说明氯水中有HClO，HClO有强氧化性能使墨水褪色。⑤加入AgNO3白色沉淀生成，再加稀硝酸沉淀不溶，说明氯水中有Cl-。注意事项：设计适当问题，引导学生设计出合理方案。
　　【观察分析】在试管中加入少量石蕊试液，并向其中逐滴加入氯水，结果看到，刚开始滴入氯水，溶液变红，继续滴入氯水红色逐渐褪去。
　　【讨论交流】启发学生阅读、分析、讨论找出原因，然后教师再演示：在试管中加入少量氯水，再取一滴管石蕊试液，将滴管插入氯水液面下，当石蕊试液迅速挤入氯水中一刹那溶液变红，然后又迅速褪色。
　　设计优点：能充分调动学生的积极性，使大部分学生主动参与实验设计及实验操作。最后实验验证出氯水真正存在的成分，分子：H2O、Cl2、HClO，离子：H+、Cl-、ClO-、OH-。
　　三、研究实验设计，有利于实现教学的最优化
　　化学实验设计实现了化学教学的最优化，促进化学基本概念和基本原理的掌握。实验设计作为一种较高级的思维活动，是转变学生学习方式和发展科学探究能力的重要途径。如案例：氢氧化铝的制备及其两性的探究。
　　实验原理：铝盐与碱反应生成氢氧化铝。
　　教师活动：①告知活动目的：制取氢氧化铝。② 设置问题情境：现有2mol.L-1氧化铝溶液、6mol.L-1氨水、6mol.L-1氢氧化钠溶液，请制备少量氢氧化铝。③指导学生设计实验方案。
　　学生活动：设计实验方案，根据自己的方案进行实验，记录实验现象。①氯化铝溶液→加入NaOH溶液 →NaOH溶液过量，②NaOH溶液→加入氯化铝溶液 → 氯化铝溶液过量，③氯化铝溶液→加入氨水→氨水过量，④氨水 →加入氯化铝溶液 →氯化铝溶液过量。
　　设计优点：学生根据所学的化学知识，在教师启发下设计出各种实验方案，成功地解决化学实验问题，从而产生成功后的喜悦，激发他们更大的学习热情。
　　四、研究实验设计，有利于培养创新精神和能力
　　化学实验教学以其直观生动、现象新奇鲜明等特点激发学生的好奇心和求知欲。开展实验设计能提高分析鉴别能力，去粗取精，把合理的部分保留下来，不合理或不完善的得到改正和充实，有利于培养学生创新思维和创新能力。实验过程可以帮助形成科学概念、验证和理解学科基础理论的感性材料。比如：牛奶是胶体还是乳浊液？实验是培养学生运用实验解决问题能力的重要途径。实验教学中的问题发现和形成、实验设计、操作、观察、思维、表述和交流等活动，可以有效地培养学生的科研意识、课题发现能力、实验设计能力、实验操作能力和实验观察能力。这是其他活动形式难以替代的。如案例：浓硫酸与蔗糖反应实验。
　　实验原理：蔗糖与浓硫酸反应，产物有CO2、SO2等。
　　实验过程：取三支等同试管，第一、二支各注入2ml品红溶液，第三支注入2ml澄清石灰水。取3~5药匙干净的蔗糖于大试管中，加少许水，搅拌糊状。接着向大试管注入3ml~4ml浓硫酸，用玻璃捧搅拌至蔗糖变黑时塞上带导管的胶塞，与前面三支小试管串联。
　　实验现象：①当浓硫酸慢慢注入蔗糖里，大试管迅速发烫，原因是浓硫酸吸水放热。②浓硫酸注入蔗糖变黑即碳化。原因是浓硫酸把蔗糖中的水脱去碳化。③浓硫酸注入蔗糖后膨胀产生气体使第一支盛品红的试管褪色，第二支盛品红试管不褪色，第三支盛石灰水试管浑浊。注意事项：蔗糖加少量水调成糊状；品红试剂浓度小，浅红为宜，不然褪色很慢；保证CO2迅速通入石灰水，选小试管盛品红试剂，留空气应少为宜。
　　优点：浓硫酸的特性主要表现为吸水性、脱水性、氧化性，蔗糖与浓硫酸产生CO2、SO2等串联检验，是对学生进行绿色化学教育的生动实例。通过学生对实验设计方案的讨论，取长补短，完善方案，丰富设计内容。
　　总之，在教学中根据教学内容的特点，通过实验设计的研究，对某些实验进行重新设计和改进，能彻底改变学生被动学习方式，能充分调动学生学习的积极性，使学生的主体地位得到完全确立。这既能培养学生求异创新的精神，激发学生学习化学的兴趣，又能促进学生对知识的理解和掌握，使化学课堂教学质量有效提高，不失为一种重要而有效的化学教学手段。
　　
　　参考文献：
　　[1]王磊.中学化学实验及教学研究[M].北京:北京师范大学出版