化學實驗方案的設(shè)計是創(chuàng)新教學的有效途徑

徐德容

“化學實驗方案的設(shè)計”是教材中最新增設(shè)的內(nèi)容，它是在實施化學實驗之前，根據(jù)化學實驗的目的和要求，運用相關(guān)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(guī)劃。“化學實驗方案的設(shè)計”變傳統(tǒng)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(zhì)教育，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要途徑。

一、化學實驗方案的設(shè)計與創(chuàng)新教學

創(chuàng)新就是拋棄舊的，創(chuàng)造新的，是一種產(chǎn)生前所未有的思想或事物的活動。創(chuàng)新人才的培養(yǎng)主要靠以創(chuàng)新為核心的素質(zhì)教育來實現(xiàn)，創(chuàng)新教育就是要培養(yǎng)人的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，從而造就高素質(zhì)的創(chuàng)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(chuàng)新教育的題材，而化學實驗方案的設(shè)計則是化學教育中更直接的一種創(chuàng)新教育。

“化學實驗方案的設(shè)計”是根據(jù)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(chǔ)上，選擇恰當?shù)膶嶒灧桨竵斫鉀Q問題的過程，它是化學實驗能力的重要內(nèi)容。在化學科學研究中，科學、合理、周密、巧妙的實驗設(shè)計，往往能導致化學科學的重大發(fā)現(xiàn)。設(shè)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(shè)計”的教學與實踐

1.深入領(lǐng)會新教材教學目標和要求

中學階段“化學實驗方案的設(shè)計”可從以下幾方面展開，即制備實驗方案的設(shè)計、性質(zhì)實驗方案的設(shè)計和物質(zhì)的檢驗實驗方案的設(shè)計，最后總結(jié)出化學實驗方案設(shè)計的基本要求。根據(jù)對學生的認知水平和學習內(nèi)容，從培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力出發(fā)，一般有如下操作步驟：確定課題→提出設(shè)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(shè)計、乙二酸化學性質(zhì)實驗方案的設(shè)計等五個實驗方案設(shè)計的思路；安排了以苯甲酸為原料，設(shè)計制取苯甲酸甲酯的實驗方案、設(shè)計銅和銅的化合物的性質(zhì)方案等討論題，并配套了八個關(guān)于實驗設(shè)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(fā)學生學習化學的興趣，充分發(fā)揮學生的主體作用，同時，能使學生在創(chuàng)設(shè)問題的情景中獨立發(fā)現(xiàn)新事物、新問題，追求新知識，在自己精心設(shè)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(shè)想，解決新穎的化學問題，享受“發(fā)現(xiàn)”的樂趣，使他們的創(chuàng)造性思維得以大大的培養(yǎng)，繼而在以后的應用環(huán)節(jié)中，達到知識的遷移和深化。

2.“化學實驗方案的設(shè)計”的知識和能力準備

（1）學生的基礎(chǔ)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(zhì)的實驗事實以及一些常見單質(zhì)、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(guān)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(guān)注實驗中的細小環(huán)節(jié)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(shè)計的核心。對于要解決的問題，根據(jù)不同的實驗條件，可以設(shè)計不同的方案，即使在相同條件下，也可以進行不同的設(shè)計。這都需要設(shè)計者具備一定的積極思維的態(tài)度和能力。

（4）學生的積極創(chuàng)造意識和能力

創(chuàng)造性是設(shè)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(guī)律的前提下有執(zhí)著的探究精神，只有這樣，才能創(chuàng)造性地構(gòu)思、設(shè)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(shè)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(chǔ)。

3.“教學實驗方案的設(shè)計”教學中應注意的問題

（1）創(chuàng)設(shè)良好的問題情景

教師要引起學生認知結(jié)構(gòu)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(shè)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(fā)學生設(shè)問。思維源于疑惑，客觀存在的問題雖然許許多多，但要發(fā)現(xiàn)它并不容易，而發(fā)現(xiàn)、提出反常問題就更不容易了。前者是再現(xiàn)思維，后者是創(chuàng)新思維。教學中，教師要善于為學生創(chuàng)設(shè)問題情景，對某些環(huán)節(jié)的交待要留有余地并不能講得面面俱到。為激發(fā)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(fā)區(qū)”， 必要時還要幫助學生準備相應的基礎(chǔ)知識，否則即使問題擺在面前也發(fā)現(xiàn)不了。一旦學生有“突發(fā)奇想”，教師應因勢利導。若把設(shè)問、質(zhì)疑和釋疑貫穿于實驗教學的始終，可使學生由大疑產(chǎn)生大悟的效果。

（2）善于改變原有的思維定勢。

創(chuàng)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(tài)。

在科學技術(shù)發(fā)展史上，由于受傳統(tǒng)觀念、原有理論、技術(shù)的束縛，一些科學家雖已站到了新發(fā)現(xiàn)的門口，但卻失去了機會。其中普利斯特利列已經(jīng)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(fā)現(xiàn)氧氣，以至后來載入史冊的氧氣的發(fā)現(xiàn)者是拉瓦錫。

有一道大家做熟了的習題：如何設(shè)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(chǎn)物？一般的設(shè)計思路為：讓產(chǎn)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(fā)鼓勵學生不墨守成規(guī)、能別出心裁、標新立異地提出合乎化學研究規(guī)律的新觀點、新設(shè)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(fā)展，能造成人的聰明才智的最佳發(fā)展。沒有個性，就沒有創(chuàng)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(shè)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(tài)度和創(chuàng)新意識，讓他們在輕輕松松中得到明明白白的結(jié)果。