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1、浅谈新课标下化学实验设计能力的培养摘要：成功的化学实验设计可激发学生学习的兴趣、培养学生综合分析、解决问题的能力，以及创新能力和严谨的科学态度,让学生知道“化学是一门实验的科学”。关键词：化学实验、设计、创新、能力实验设计是科学研究的基础，任何一项操作都是先有设计后有实验的。化学实验设计在整个高中阶段的化学教学中具有十分重要的意义。首先，它能激发学生学习化学的兴趣。学生根据自己所学的化学基础知识，独立地或在教师的指导下，设计出各种实验方案，成功地解决化学实验问题，从而产生成功的喜悦，大大激发学生的学习热情，成为进一步学习的强劲动力；其次，化学实验方案的设计不仅可以培养学生综合运用理论知识和实验
2、技能的能力，在实验设计中巩固和深化理论知识，在实验操作中熟练和提高实验技能，同时，也可以提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，在实验设计中启迪学生的创造性思维；再者，进行化学实验设计还强化了学生掌握各种科学方法（如比较、讨论、等效、假说等），以及严肃认真、一丝不苟和敢于创新的精神，因而有利于对学生进行科学方法的训练和科学态度的培养；另外，化学实验设计还是培养化学教师实验研究能力的重要途径和方法，对教师自身专业的发展也有着深远的影响。一、强化学生亲自设计并演示实验，培养参与意识和动手能力实验教学要改变过去那种“教师装药，自己放炮”缺少创意的实验氛围，整个演示过程中，学生始终处于观众的位置上
3、，不能积极的主动思考，无法调动学生的主观能动性。某些具体的操作细节或重要的实验现象一晃而过，不能给学生留下深刻的印象。实践证明这种方法不利于调动学生的积极性。为克服此弊病，变被动为主动，我采用将某些常规实验让学生自己设计并亲自动手演示，即实验之前让学生自己设计实验方案，这时，学生遇到的问题很具体，需要什么仪器、药品、如何连接实验装置、如何操作才能成功地完成实验等等，迫使他们必须动脑筋去思考。但要注意课堂学生亲自动手做实验之前，准备工作要做好，教师设置问题情境，做适当的引导,要帮助学生弄清楚实验目的和实验原理。例如，如何探究某溶液中既有CO32-又有HCO3-，以及如何测定Na2CO3和NaHC
4、O3混合物样品中Na2CO3的百分含量。设计一份实验报告交上来，要求在实验报告中体现出实验设计的一般过程和方法，也就是说，要包括以下几个内容（提出假想、明白探究原理、设计探究方案、制定详细探究步骤、列出探究所用仪器和试剂、记录探究现象、处理探究数据、得出探究结论、进行误差分析、提出改进方案）。实验方案设计好后，叫几位程序设计比较典型的同学上台演示，其他同学注意观察，强调“细致的观察是成功的基础，实验态度的一丝不苟、实验数据的认真记录是实验成功的关键”。学生动手参与自己设计的实验，可以充分调动他们的积极性，把注意力都吸引到演示实验中来，不仅可以培养学生的参与意识和动手能力，提高他们的实验技能，也
5、可及时纠正不正确的操作方法，巩固了基本理论。当然，在演示过程中，为了避免学生“做实验看热闹”的倾向，在实验操作中教师要及时创设问题情境，帮助学生从错综复杂的现象中有选择地观察和认真思考，同时利用一些富有启发性的问题，活跃学生思维，增强学生分析问题、解决问题的能力。教育学家陶行知说：“解放孩子的头脑，使之能想；解放孩子的双手，使之能干；解放孩子的眼睛，使之能看；解放孩子的嘴巴，使之能讲。”解放孩子们的学习，就应使之会学习、会探究，综合运用眼观、手做、嘴讲、脑想，通过演示实验培养他们的动手实践能力和敢于做实验的精神。二、加强创新性实验方案的设计，培养学生们创新设计能力翻开近几年的高考和化学奥赛中的
6、有关实验试题，我们不难发现，新课标下创新实验设计的题目都占有一定的份量。所以教师在平时的课堂教学中有必要讲解一些简便易行、富有趣味性、启发性、思考性并存的实验。创新实验设计是在已有的基本理论的基础上去设计创新实验方案，强化了科学探究的意识，促进了学习方式的转变，有意识地鼓励学生充分发表自己的意见。利用学生对某些问题的争议和不同看法，创设化学问题情境，激化学生认识中的矛盾，促使他们利用已有的知识和经验，提出各种可能的假说，在教师的指导下查阅资料或进行实验论证，最终获得合理的结论，从而强化学生的创新意识。例如，检验某一卤代丙烷是何种卤代烃实验方案设计中，让学生设计并讨论是采用水解还是消去反应呢？哪
7、个实验效率比较高。通过学生的分组讨论和实验操作得出结论，消去反应的效率高，原因是卤代烃和NaOH都溶解在乙醇中，增大了反应物间的接触面积，使得反应物可以在均匀的液体中充分反应提高实验效率；又如，设计实验方案来验证醋酸银(CH3COOAg)的Ksp即CH3COOAg饱和溶液中Ag+与CH3COO-物质的量浓度(mol/L)的乘积，实验中用了如下的反应：2Ag+(aq)+Cu(s) 2Ag(s)+Cu2+(aq)。某个学生对该实验设计如下：将已知质量的铜片加入到在含有CH3COOAg固体的饱和溶液中，待充分反应之后，将铜片冲洗干净、干燥、重新称量。查表知CH3COOAg的Ksp=2.0l0-3。铜
8、片刚开始的质量为23.4 g，将铜片放在100 mL的CH3COOAg饱和溶液中，此饱和溶液中没有CH3COOAg固体。通过计算说明充分反应后铜片中铜的质量为何值时，CH3COOAg的Ksp得到证实。针对该同学的创新实验方案，分组讨论实验过程中有何不妥之处，通过讨论得出结论CH3COOAg饱和溶液中不应该有CH3COOAg固体，因为若存在固体CH3COOAg，则随着Cu与Ag+反应进行，反应体系中Ag+的物质的量浓度减小，CH3COOAg固体溶解，平衡向正方向移动，会产生更多的Ag+，从而消耗更多的铜，给实验带来较大的实验误差。再如，实验室制乙烯的常规方法是乙醇在浓硫酸作用下发生消去反应，但是
9、该方法由于浓硫酸的强氧化性和脱水性，使得反应有着严重的炭化和氧化现象；反应过程中产生SO2等难闻气体，副反应多，产率较低；硫酸不好回收利用，让学生设计一个优化的实验方案，能够获得很好的经济和环保价值。学生可以通过各种渠道查阅资料，得出一个全新的实验方案结论，一位同学通过上网查到了一种方法，可以用焦磷酸来代替浓硫酸，效果就很优化。在该同学实验设计的基础上教师可设计问题情境，培养学生熟练的根据信息解决“不常规实验的常规做法”实验题的能力，同时也可以达到“温故而知新”的效果。例如可提出以下问题已知焦磷酸(由两分子磷酸在250280脱去一分子水制得，请写出由磷酸合成焦磷酸催化剂的化学反应方程式从选焦磷
10、酸的角度出发，焦磷酸和浓硫酸相比在对于该反应的影响上有何相同点和不同点。 创新实验方案设计能力的培养还可以通过写小论文来加以完善。这样不仅可以巩固化学实验探究的过程和方法，同时也能培养学生实验中语言表达能力。当然，对于创新实验方案设计过程中，我们教师本身应注意的以下几点：问题提出要具有针对性，范围不应该太大，否则会使学生失去探究兴趣、挫伤学习积极性，要紧扣同学们身边可以感受到的问题展开，如“设计一个实验证明铝表面的氧化物的确对铝能起到保护作用。”给学生充分的思考时间和讨论机会，教师只能做引导者,千万不要包办学生的活动,更不要做只是告诉学生问题答案的机器，要设计就需要时间，需要同学们在智力火花碰
11、撞中去深化思维和加强实验探究。采用“鼓励教学法”多鼓励少批评，合理而又有新意的实验方案要及时表扬，不足的引导其自己质疑或提供必要帮助。三、在课堂演示实验中善于利用“败笔”来培养实验设计能力在演示实验时，尽管我们严格按操作规程进行着，但有时也会出现偶然的“意外”，“意外”情况的处理的好坏能反映一个教师和学生心理素质的稳定性。演示实验的“意外”如果处理的好，不仅不会影响教学实验效果，反而是验证正确结论的好教材。例如，在检验乙烯和乙炔的演示实验中，一位同学将实验室得到的这两种气体分别通入溴水中，发现乙炔褪色的快，为什么会出现这种情况呢？该同学又用KMnO4来验证，结果还是乙炔使之褪色的快？为什么出现
12、了与理论的知识不相符合的实验现象呢？同学们讨论分析，一个同学急切的、高兴的站起来说出了自己的观点：“要想用这种方法来检验这两种气体，要有个前提，那就是两种气体的流速和流量都分别相同，同时溴水或KMnO4溶液的浓度也要相同，这样才具有可比性。”看，回答的多好，给出表扬。教师在此基础上又回顾曾经讲解过的一些熟悉的“对比实验”用盐酸检验Na2CO3和NaHCO3溶液，对盐酸和两种溶液的浓度有什么要求吗？用KMnO4 溶液来测定室内空气中HCHO的含量是否超标时，我们对针筒推拉速度和KMnO4溶液的浓度有何要求？当实验操作出现与基本理论不相符合时，教师不可以慌乱，要做出榜样，要给学生一个稳定的心态，碰
13、到困难要敢于去接受去分析去解决。实验中的“意外”可使学生的记忆更深刻，更牢固。可以在“败笔”中寻找正确的设计方案。上面的实验通过重新设计，同学们得出结论，用燃烧的方法检验两种气体，效果会更好，更具有说服力。利用实验中的“意外”不仅可以“温故而知新”，适时对学生点拨，还可激发学生的创新灵感，优化创新实验的意识。总之，在新课程标准下，化学实验的设计是一个充满灵活、智慧且又“任重而道远”的工作，实验设计搞的好，不仅能培养学生科学的思维习惯及方法，强化了他们科学探究的意识，促进了学习方式的转变，而且还能够开发学生智力，挖掘创新意识培养创新能力。由于学生的手、脑、眼等多种感观参与，能充分调动学生的积极性，激发兴趣，长期在实验设计方面训练，不仅能巩固学生的基本理论、培养学生的基本技能，更重要的是帮助学生树立创新意识，建立创新思路，以利于培养具有创新能力的、新课标下的有用人才。当然教师的认识提高也是至关重要的，具有创意的教师才能培养出具有创造活力的学生，为了更好担负起培养新世纪合格人才的重任，让我们共同努力，在实验教学的设计上加大研究力度，力求有所突破，有所创造。
