如何发展学生的化学实验的设计能力

摘 要： 在化学实验教学中，要体现学生的探究能力，这是新课程标准的要求。因而我们要有目的、有计划地发展学生的化学实验设计能力。本文从四个方面对发展学生的化学实验设计能力作阐述。

关键词： 化学实验设计 类型和内容 教学策略

一、化学实验设计对发展学生科学探究能力的意义

所谓化学实验设计，是指学生在实施化学实验之前，根据一定的化学实验目的和要求，运用有关的化学知识与技能、科学过程与方法，对化学实验的仪器、装置、步骤和操作方法进行规范的一种规则。化学实验设计对于发展学生的科学探究能力、提高他们的科学素养具有重要的意义。首先，它可以激发学生的化学学习兴趣。学生根据自己所学的化学知识，独立地或在教师启发下，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，激发起更大的学习热情，成为进一步学习的强劲动力。其次，设计化学实验方案需要学生灵活地和创造性地运用所学的化学基本能力和创造能力。最后，进行化学实验设计还需要学生掌握各种科学方法（如实验、测定、实验条件的控制、假说等），具有严肃认真、一丝不苟和敢于创新的精神，有利于学生认识和掌握科学过程与科学方法，形成正确的化学实验态度、情感与价值。

二、化学实验设计的类型和内容

根据不同的标准，我们可以将高中化学实验教学中的实验设计划成不同的类型。根据实验在化学教学认识过程中的作用，它可以分为：

1.启发性（或探索性）实验的设计。

这类实验是在课堂教学中配合其他化学知识的学习进行的，多采取随堂实验的形式。在引导学生进行设计时，我们要注意效果明显、容易操作、时间短和安全可靠。

2.验证性实验的设计。

这类实验目的主要是验证化学假说和理论，多采取学生实验课或边讲边实验的形式。在引导学生进行设计时，除了上述要求外，我们还要注意其作为证据对猜想与假设是否具有较强的说服力。

3.运用性实验的设计。

这类实验的目的是综合运用所学的化学知识和技能，通过化学实验解决一些与化学有关的实际问题。在引导学生进行设计时，我们要注意灵活性和综合性，尽可能设计多种方案，并加以比较，进而进行优选。

根据化学实验的工具，它可划分为以下两种类型：

（1）化学实验仪器、装置和药品的改进或代替。

（2）化学实验方法的改进。一方面，这主要是由于高中化学教课书中，有的实验因装置过于繁杂、操作不太方便、方法不合适、可见度较低而影响化学教学效果，因此需要改进方案，重新设计。另一方面，由于高中生受到种种条件的限制，常会发生缺少某些仪器、药品的情况，因而需要自制一些仪器和代用品，采用微型实验，所以也需要对实验重新进行设计。

三、化学实验设计的原则

1.科学性原则。

科学性是指实验原理、实验程序和操作方法必须与化学理论知识和化学实验方法论相一致，这是化学实验设计的首要原则。例如Na2S和Na2SO3的鉴别，在试剂的选择上就不宜选用硝酸等具有氧化性的酸；在操作程序的设计上，应先溶解，取少量溶液，然后加试剂，而不能溶解后就加入试剂。

2.可行性原则。

可行性是指设计化学实验时所运用的实验原理在实施时切实可行，所选用的化学实验药品、仪器、设备和方法在中学的条件下能够得到满足。例如NaCl、Na2SO4的鉴别，有的学生常选用AgNO3做试剂，认为AgCl难溶、Ag2SO4微溶，从而把两者加以区分。事实上，这种方法所依据的原理在实施时是不可行的。因为硫酸银不稳定，很容易分解成难溶的氧化银。

3.绿色化原则。

绿色化学是21世纪化学科学的一个重要发展方向，也是中学化学教学中，学生应树立的基本化学观念之一。绿色化学倡导从源头上就尽可能地消除或减少有毒、有害化学物质对环境的影响，要想实现这一目标，必须首先从化学实验设计做起。在化学实验设计中体现绿色化学思想，就要遵循化学实验设计的绿色化原则，即在化学反应原料的选择、化学反应的条件的选择、化学反应的产物、化学实验的操作等环节都要贯彻绿色化学思想。

四、发展学生化学实验设计能力的教学策略

1.尽可能为学生提供进行化学实验设计的机会。

化学实验设计能力，是实验探究能力的重要组成部分。进行化学实验设计的过程，也就是学生经历制定实验探究活动计划，发展实验探究能力的过程。因此，我们在化学实验教学中，要尽可能多地为学生创造进行化学实验设计的机会，使学生在化学实验设计的过程中，体会实验设计的重要性，认识实验设计应遵循的基本原则，初步掌握化学实验设计的基本方法。

2.增强发展学生化学实验设计能力的计划性。

增强发展化学实验设计能力的计划性是发展学生的化学实验设计能力很重要的一个方面。我们应根据化学实验教学内容的特点、学生知识与技能的基础和能力发展水平，有目的、分阶段地制定化学实验设计能力的发展计划。

3.鼓励学生对化学实验设计方案进行交流、论证、反思与评价。

中学生的化学实验方案的设计通常通过小组讨论的形式来制定，离不开教师指导。因此，我们在化学实验教学中，要鼓励学生积极参与化学实验方案的设计活动，大胆地提出自己的设想，并主动与组内的学生进行讨论和交流，在讨论和交流的基础上形成组内共识，并与其他小组沟通。同样一个化学实验问题，可以设计出多种多样的解决方案。在讨论和交流的过程中，我们要鼓励学生运用多种证据对自己的实验方案进行论证，引导学生倾听别人的设计方案和别人对自己的实验设计方案的评价意见，通过反思和自评，发现自己与他人的长处及存在的问题，提出进一步完善和改善的具体建议。