初中化学实验设计的 作用

孙亮

化学实验设计是指根据化学问题和条件设计解决问题的实验方案，并通过运用所学的化学实验方法，正确选择和使用实验器材，确定或调整实验步骤，捕捉相关信息，分析实验结果，从而获得化学知识和方法，达到解决化学问题的手段。那么，怎样才能让初中化学实验设计在构建有效课堂中发挥其独特的优势呢？通过探索和总结，笔者认为，大致可从以下三个方面来谈一谈自己在研究中的实施过程和方法：一是增设实验环节，解决疑点，帮助学生构建正确科学的知识体系；二是探索多种实验设计形式，培养学生设计实验的创新精神；三是指导学生多样化实验内容的设计，提高学生设计实验的实践能力。

帮助学生构建系统的知识体系

化学实验是化学学科教育的源泉，是训练科学方法的有效途径，是形成化学知识体系的必由之路。通过化学实验，能够帮助学生加深对客观知识的认识，有效构建系统的知识体系。

创设实验设计，直观展示，提高学生的认知效率 人的认知过程是从感性认识到理性认识，是一个从感知上升到抽象的过程。化学实验教学的直观性，起着其他教学方法不可替代的作用。比如，死灰复燃实验可以直观地展现氧气的助燃性。这样的例子还有很多，如学生在刚学化学时对溶解属于物理变化不理解，教师如何讲解、强调都没用，但在做了硫酸铜晶体溶于水呈蓝色溶液的实验后立即理解原物质仍然存在。通过设计实验进行教学，能将此类现象直观地展现给学生看，达到事半功倍的效果——改变枯燥的学习过程，可以调动学生学习的主动性和积极性。

创设实验设计，对比分析，使学生理解知识的本质 化学实验活动是一种感性的活动过程，也是一种理性的思维活动过程。一个好的实验设计可以让知识清晰呈现，让学生正确认识知识，抓住本质。案例一：实验探究二氧化碳通入紫色石蕊试液，石蕊变红。第一步，提出问题：“是什么物质使石蕊变红？”第二步，实验、观察（设计探索性实验）。第三步，实验事实及其处理。第四步，结论：通过对比发现，二氧化碳能与水发生反应生成碳酸，碳酸使石蕊试液变红。学生通过观察和实验操作，收集并处理实验数据，让学生从现象描述触及本质，帮助学生由表及里地理解知识，得出正确结论，从而理解知识的实质，最终构建新知。

培养学生设计实验的创新精神

初中化学实验类型可以分为“探究型（启发型）”“验证型”和“应用型”三类。这三类化学实验教学活动均有助于学生解决各种化学问题。根据不同的情况，我们可以因材施教，设计不同方法以获取实验的实效性。

探究型化学实验问题的提出及实验设计 提出这类问题的目的是通过模拟来体验科学家探索的过程，培养科学探究的能力和方法，直接或间接地为化学科学概念、理论或假说的建立、形成和发展提供重要的化学实验事实。案例二：实验探究氢氧化钠与二氧化碳的反应。提出问题：如何证明CO2与NaOH发生了反应？结论：如能发生反应，瓶内压强会随气体的减少而减小，使小橡皮泡变大。学生在老师的启发下，根据“产生压强差原理”设计出几种实验装置。若发生反应就会看到，气球膨胀、水倒流、水位变化、瓶子变扁等现象。在探究实验设计时，学生首先要学会观察模仿，再学习移植现有的实验方案，然后再通过理性思维对它们进行周密思考和精心设计，联想迁移，刻苦探索，逐渐在实验设计中体现自己的个性。探究实验设计，在培养学生的创新思维方面有其得天独厚的条件。

验证型化学实验问题的提出及实验设计 提出这类问题的目的是验证实验者的理论推断或假设，侧重于从已有知识或生活积累出发。案例三：实验探究二氧化碳的性质。提出问题：如何设计实验证明二氧化碳的性质？二氧化碳是一种生活中常见的物质，雪碧中就会逸出二氧化碳气体。学生纷纷提出自己的想法，并设计实验来验证二氧化碳的化学性质。由于是用雪碧瓶中摇出的气体来做实验，学生觉得特别新鲜，学起来也兴趣盎然。由此可见：验证型化学实验问题往往是重新认识已有知识，若仅仅纸上谈兵，学生会感觉枯燥乏味。引导学生设计实验来验证自己的理解从而形成新知，通过活动帮助学生养成尊重事实的科学态度，培养学生科学的思维方法和创新能力，养成良好的科学素养。

應用型化学实验问题的提出及实验设计 “化学实验是化学理论赖以产生的基础，是化学理论运用于生产实践的桥梁和中介。”提出这类问题的目的是，通过理论运用于实践，寻找解决问题的有效途径，侧重于从联系生产、生活实际出发。案例四：①金属为什么生锈如何防护？②什么物质可降低土壤酸性，什么物质可治疗胃酸过多？③灭火的方法有哪些？为什么？

事实表明：如果学生的思维缺少了应有的碰撞，就难以激起他们真正的探究热情，不利于学生的主动学习与发展；如果我们可以让学生利用生活中的材料来设计实验，证实自己的想法，就会使学生的思维得到发展与提高。

提高学生设计实验的实践能力

化学实验设计的内容一般可分为实验原理（反应条件）、实验装置（实验装置的改进）、实验步骤和操作方法等。教师要引导学生学会细化设计内容，寻找相关信息，确立探究方案，使学生思维清晰，提高实验设计的有效性。

实验原理的探究 案例五：实验二氧化碳制取的研究。提出问题：实验室用什么方法制备CO2最适宜，为什么？学生想法：①木炭燃烧；②高温煅烧石灰石；③大理石与稀盐酸反应……交流反思：制得气体可能不纯，条件较难满足。提供药品：块状大理石、碳酸钙粉末、稀盐酸、稀硫酸、浓盐酸。学生设计的实验：①稀盐酸和大理石；②稀盐酸和碳酸钙粉末；③稀硫酸和大理石；④稀盐酸和石灰石。学生的结论：块状的大理石或石灰石反应持续速度适中。笔者认为：本课的选材源于学生的生活实际，从提出课题、提出假设、实验设计、进行实验、反思、实现知识的形成，整个过程一气呵成。学生们在探究学习中深切地体会到化学探究的乐趣，学生的学习情绪被激发，提高了学习化学的兴趣，掌握了科学方法，成功完成了预定的教学目标，提高了学生的实践能力。

实验装置的探究 案例四：探究二氧化碳的实验室制法的装置。首先，提出问题：“能不能用制氧装置来制二氧化碳呢？”让学生从反应物的状态和反应条件入手选择所需装置；教师接着展示先辈发明的启普发生器，激起学生的探究实验设计的兴趣；然后，师生一起讨论如何分离二氧化碳的两种反应物，要求在前面几套装置中进行改进，以达到相同效果。此处问题的难度较大，需要递进式思考。最后形成结论：①将固体搁置在液体中间，加一个隔板，使之不能参与反应；②利用变大的气压将液体压回到一个容器中，使固液分离（加一个长颈漏斗，伸入液体中）；③控制气压变化使固液接触或分离（加一个弹簧夹）……实验设计中，教师可引导学生以一个目标作为思维起点，沿着不同方向，提出各种设想，寻找各种途径，设计解决具体问题的实验方法，通过发散思维和集中思考来归纳出一个最优化的答案。要让学生将所学知识运用到在实际应用中去，使学生能够更好地做到学以致用，增强学生的实践能力。

结束语

通过实验设计的实践研究，学生对学习化学的兴趣更大了。在教师的启发和引导下，学生通过类似科学实验研究的过程，分析原理，应用知识，不断地改进实验，激发出他们设计实验的主动性和积极性。学生主动参与学习的热情高涨，有利于学生的主动学习与发展，能提高课堂学习效率。让学生利用生活中的材料设计实验来证实自己的想法，使学生的思维得到发展，提高其分析解决问题能力，增强其实践能力，提高了其思维能力和创造能力，他们的综合素养也得以全面提升。

（作者单位：江苏省苏州工业园区星海学校）