如何發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力

摘 要： 在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要體現(xiàn)學(xué)生的探究能力，這是新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。因而我們要有目的、有計(jì)劃地發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。本文從四個(gè)方面對(duì)發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力作闡述。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 類型和內(nèi)容 教學(xué)策略

一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力的意義

所謂化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是指學(xué)生在實(shí)施化學(xué)實(shí)驗(yàn)之前，根據(jù)一定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅\(yùn)用有關(guān)的化學(xué)知識(shí)與技能、科學(xué)過程與方法，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的儀器、裝置、步驟和操作方法進(jìn)行規(guī)范的一種規(guī)則。化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力、提高他們的科學(xué)素養(yǎng)具有重要的意義。首先，它可以激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，獨(dú)立地或在教師啟發(fā)下，設(shè)計(jì)出各種實(shí)驗(yàn)方案，成功地解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題，從而產(chǎn)生成功后的喜悅，激發(fā)起更大的學(xué)習(xí)熱情，成為進(jìn)一步學(xué)習(xí)的強(qiáng)勁動(dòng)力。其次，設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案需要學(xué)生靈活地和創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)基本能力和創(chuàng)造能力。最后，進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還需要學(xué)生掌握各種科學(xué)方法（如實(shí)驗(yàn)、測(cè)定、實(shí)驗(yàn)條件的控制、假說等），具有嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和敢于創(chuàng)新的精神，有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)和掌握科學(xué)過程與科學(xué)方法，形成正確的化學(xué)實(shí)驗(yàn)態(tài)度、情感與價(jià)值。

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的類型和內(nèi)容

根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，我們可以將高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)劃成不同的類型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)認(rèn)識(shí)過程中的作用，它可以分為：

1.啟發(fā)性（或探索性）實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

這類實(shí)驗(yàn)是在課堂教學(xué)中配合其他化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)進(jìn)行的，多采取隨堂實(shí)驗(yàn)的形式。在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們要注意效果明顯、容易操作、時(shí)間短和安全可靠。

2.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

這類實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕球?yàn)證化學(xué)假說和理論，多采取學(xué)生實(shí)驗(yàn)課或邊講邊實(shí)驗(yàn)的形式。在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了上述要求外，我們還要注意其作為證據(jù)對(duì)猜想與假設(shè)是否具有較強(qiáng)的說服力。

3.運(yùn)用性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

這類實(shí)驗(yàn)的目的是綜合運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)和技能，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)解決一些與化學(xué)有關(guān)的實(shí)際問題。在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們要注意靈活性和綜合性，盡可能設(shè)計(jì)多種方案，并加以比較，進(jìn)而進(jìn)行優(yōu)選。

根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的工具，它可劃分為以下兩種類型：

（1）化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器、裝置和藥品的改進(jìn)或代替。

（2）化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)。一方面，這主要是由于高中化學(xué)教課書中，有的實(shí)驗(yàn)因裝置過于繁雜、操作不太方便、方法不合適、可見度較低而影響化學(xué)教學(xué)效果，因此需要改進(jìn)方案，重新設(shè)計(jì)。另一方面，由于高中生受到種種條件的限制，常會(huì)發(fā)生缺少某些儀器、藥品的情況，因而需要自制一些儀器和代用品，采用微型實(shí)驗(yàn)，所以也需要對(duì)實(shí)驗(yàn)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。

三、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則

1.科學(xué)性原則。

科學(xué)性是指實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)程序和操作方法必須與化學(xué)理論知識(shí)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論相一致，這是化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的首要原則。例如Na₂S和Na₂SO₃的鑒別，在試劑的選擇上就不宜選用硝酸等具有氧化性的酸；在操作程序的設(shè)計(jì)上，應(yīng)先溶解，取少量溶液，然后加試劑，而不能溶解后就加入試劑。

2.可行性原則。

可行性是指設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)所運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)施時(shí)切實(shí)可行，所選用的化學(xué)實(shí)驗(yàn)藥品、儀器、設(shè)備和方法在中學(xué)的條件下能夠得到滿足。例如NaCl、Na₂SO₄的鑒別，有的學(xué)生常選用AgNO₃做試劑，認(rèn)為AgCl難溶、Ag₂SO₄微溶，從而把兩者加以區(qū)分。事實(shí)上，這種方法所依據(jù)的原理在實(shí)施時(shí)是不可行的。因?yàn)榱蛩徙y不穩(wěn)定，很容易分解成難溶的氧化銀。

3.綠色化原則。

綠色化學(xué)是21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)的一個(gè)重要發(fā)展方向，也是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生應(yīng)樹立的基本化學(xué)觀念之一。綠色化學(xué)倡導(dǎo)從源頭上就盡可能地消除或減少有毒、有害化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響，要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須首先從化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)做起。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)綠色化學(xué)思想，就要遵循化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的綠色化原則，即在化學(xué)反應(yīng)原料的選擇、化學(xué)反應(yīng)的條件的選擇、化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作等環(huán)節(jié)都要貫徹綠色化學(xué)思想。

四、發(fā)展學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的教學(xué)策略

1.盡可能為學(xué)生提供進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，是實(shí)驗(yàn)探究能力的重要組成部分。進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程，也就是學(xué)生經(jīng)歷制定實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)計(jì)劃，發(fā)展實(shí)驗(yàn)探究能力的過程。因此，我們?cè)诨瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要盡可能多地為學(xué)生創(chuàng)造進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，使學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中，體會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要性，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則，初步掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法。

2.增強(qiáng)發(fā)展學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的計(jì)劃性。

增強(qiáng)發(fā)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的計(jì)劃性是發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力很重要的一個(gè)方面。我們應(yīng)根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)、學(xué)生知識(shí)與技能的基礎(chǔ)和能力發(fā)展水平，有目的、分階段地制定化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的發(fā)展計(jì)劃。

3.鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行交流、論證、反思與評(píng)價(jià)。

中學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)通常通過小組討論的形式來制定，離不開教師指導(dǎo)。因此，我們?cè)诨瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要鼓勵(lì)學(xué)生積極參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)活動(dòng)，大膽地提出自己的設(shè)想，并主動(dòng)與組內(nèi)的學(xué)生進(jìn)行討論和交流，在討論和交流的基礎(chǔ)上形成組內(nèi)共識(shí)，并與其他小組溝通。同樣一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題，可以設(shè)計(jì)出多種多樣的解決方案。在討論和交流的過程中，我們要鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用多種證據(jù)對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行論證，引導(dǎo)學(xué)生傾聽別人的設(shè)計(jì)方案和別人對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)意見，通過反思和自評(píng)，發(fā)現(xiàn)自己與他人的長處及存在的問題，提出進(jìn)一步完善和改善的具體建議。