化學實驗方案的設計是創新教學的有效途徑

徐德容

“化學實驗方案的設計”是教材中最新增設的內容，它是在實施化學實驗之前，根據化學實驗的目的和要求，運用相關的化學知識和技能，對實驗的儀器、裝置和方法所進行的一種規劃。“化學實驗方案的設計”變傳統的化學實驗中照方抓藥、模仿重復的實驗教學模式為探究性實驗教學模式，是一種較高層次上的素質教育，是培養學生創新能力的重要途徑。

一、化學實驗方案的設計與創新教學

創新就是拋棄舊的，創造新的，是一種產生前所未有的思想或事物的活動。創新人才的培養主要靠以創新為核心的素質教育來實現，創新教育就是要培養人的創新精神和創新能力，從而造就高素質的創新人才。中學化學教學中，從化學學科特征到化學實驗本身都能找到創新教育的題材，而化學實驗方案的設計則是化學教育中更直接的一種創新教育。

“化學實驗方案的設計”是根據實驗課題所提出的實驗目的，讓學生在學得的化學知識和實驗技能的基礎上，選擇恰當的實驗方案來解決問題的過程，它是化學實驗能力的重要內容。在化學科學研究中，科學、合理、周密、巧妙的實驗設計，往往能導致化學科學的重大發現。設計周密可行的實驗方案，嚴格控制實驗條件，對于科學實驗往往起到重要的作用。

二、“化學實驗方案的設計”的教學與實踐

1.深入領會新教材教學目標和要求

中學階段“化學實驗方案的設計”可從以下幾方面展開，即制備實驗方案的設計、性質實驗方案的設計和物質的檢驗實驗方案的設計，最后總結出化學實驗方案設計的基本要求。根據對學生的認知水平和學習內容，從培養學生創新思維能力出發，一般有如下操作步驟：確定課題→提出設計方案→討論方案的可行性→實驗操作→對實驗進行分析評價→確定最佳實驗方案。

教材中列句了以鋁屑為原料制備Al（OH）3的實驗方案的設計、乙二酸化學性質實驗方案的設計等五個實驗方案設計的思路；安排了以苯甲酸為原料，設計制取苯甲酸甲酯的實驗方案、設計銅和銅的化合物的性質方案等討論題，并配套了八個關于實驗設計的學生實驗和若干習題，若教師能抓住這些契機，舍得花時間和精力展開實驗和討論，則不僅可以激發學生學習化學的興趣，充分發揮學生的主體作用，同時，能使學生在創設問題的情景中獨立發現新事物、新問題，追求新知識，在自己精心設計的實驗方案的實施過程中，對化學問題提出新穎的見解、思路、方法和設想，解決新穎的化學問題，享受“發現”的樂趣，使他們的創造性思維得以大大的培養，繼而在以后的應用環節中，達到知識的遷移和深化。

2.“化學實驗方案的設計”的知識和能力準備

（1）學生的基礎知識和實驗技能要求

要熟悉掌握常見元素化合物的物理、化學性質的實驗事實以及一些常見單質、化合物的制備原理和方法；掌握中學常見實驗手段；熟悉常用儀器的使用。

（2）學生綜觀全局的能力

要明確化學實驗各要素之間的相互依存和制約的關系，能抓住完成實驗的主動脈，善于分析影響實驗成敗的主要因素；不僅能抓住矛盾的主要方面，同時又能關注實驗中的細小環節對實驗造成的影響。

（3）學生的積極思維的能力

思維是化學實驗設計的核心。對于要解決的問題，根據不同的實驗條件，可以設計不同的方案，即使在相同條件下，也可以進行不同的設計。這都需要設計者具備一定的積極思維的態度和能力。

（4）學生的積極創造意識和能力

創造性是設計的靈魂。學生要具備“喜新厭舊”、不落俗套的精神，在符合科學規律的前提下有執著的探究精神，只有這樣，才能創造性地構思、設計出解決問題的途徑和方法。

要順利實施“化學實驗方案的設計”教學，教師必須為學生的上述知識和能力積極儲備，打下堅實的基礎。

3.“教學實驗方案的設計”教學中應注意的問題

（1）創設良好的問題情景

教師要引起學生認知結構上的不平衡，造成學生心理上的懸念，從而喚起學生的求知欲望。要達到這種目的，要求“實驗設計方案”的題材有足夠的新穎。正是這種“新穎”的刺激，才會引起學生對探索的興趣和欲望，激發學生設問。思維源于疑惑，客觀存在的問題雖然許許多多，但要發現它并不容易，而發現、提出反常問題就更不容易了。前者是再現思維，后者是創新思維。教學中，教師要善于為學生創設問題情景，對某些環節的交待要留有余地并不能講得面面俱到。為激發學生進行求異思維和充分顯示思維過程，教師要延遲排斷。同時還要講究“引”法，讓學生有生疑的“空白”點、思維的“開發區”， 必要時還要幫助學生準備相應的基礎知識，否則即使問題擺在面前也發現不了。一旦學生有“突發奇想”，教師應因勢利導。若把設問、質疑和釋疑貫穿于實驗教學的始終，可使學生由大疑產生大悟的效果。

（2）善于改變原有的思維定勢。

創造性思維的“敵人”就是各種束縛。當人們遇到問題時，常常習慣于照老辦法去套，因為這樣既簡單、方便，又不會出錯，而對這種方法的使用越多，就越迷信，這是思維定勢的一種重要形態。

在科學技術發展史上，由于受傳統觀念、原有理論、技術的束縛，一些科學家雖已站到了新發現的門口，但卻失去了機會。其中普利斯特利列已經在實驗中制出了氧氣，但由于受當時燃素學說的束縛，而未能發現氧氣，以至后來載入史冊的氧氣的發現者是拉瓦錫。

有一道大家做熟了的習題：如何設計一組實驗檢驗由濃硫酸和木炭粉在加熱條件下生成的全部產物？一般的設計思路為：讓產生的混合氣體依次通過無水硫酸銅→品紅試液→酸性高錳酸鉀溶液（或溴水溶液）→品紅試液→澄清石灰水，其作用分別是：證明水的存在、證明二氧化硫的存在、除去二氧化硫、證明無二氧化硫、證明有二氧化碳存在。但在2002年化學高考試題廣東、河南卷第17題又出到了這題，但在題給的裝置中少給了一個洗瓶。受到思維定勢的考生對少了一個洗瓶都想不到變通的方法。其實可以拿掉第二個盛品紅試液的洗瓶，當酸性高錳酸鉀溶液（或溴水溶液）的顏色不褪盡時，不僅除去了二氧化硫，還證明了該氣體已被除盡。可見，在化學日常教學中教師要始終不忘激發鼓勵學生不墨守成規、能別出心裁、標新立異地提出合乎化學研究規律的新觀點、新設想及新方法。

（3）營造輕松和諧的討論式氛圍

心理學認為，輕松和諧的氛圍能促進人的個性的和諧發展，能造成人的聰明才智的最佳發展。沒有個性，就沒有創造，就不會與眾不同。英國有位哲學家說過：天才只能在自由的空氣里自由自在地呼吸。因此，在“化學實驗方案的設計”教學中，教師要營造輕松和諧的討論式氛圍，鼓勵全體學生大膽地提出實驗方案，學生即使提出了不全面、不完善甚至是錯誤的實驗方案，也要予以表揚和鼓勵，充分肯定學生在提出實驗方案中的主動參與態度和創新意識，讓他們在輕輕松松中得到明明白白的結果。