關于中學化學實驗設計方法的分析

吳麗輝

【摘 ?要】隨著新課改的提出以及不斷深入，核心素養教育理念深入人心，在為中學化學實驗課程指明發展方向、帶來創新發展助力的同時，也對中學化學實驗課程教學活動提出更高的要求。在此形勢下，中學化學教師應當積極轉變傳統實驗教學理念，創新化學實驗設計方法，在為中學化學實驗課程教學效率與教學質量提供保障的同時，培養學生良好的科學素養，助力學生化學學科核心素養發展?；诖?，本文分析中學化學課程實驗設計方法，供廣大教育界同仁參考。

【關鍵詞】中學化學;實驗設計;設計方法

中學化學課程在培養學生創新思維能力以及科學素養方面具備得天獨厚的優勢與作用，是落實素質教育理念的有效途徑。與此同時，化學課程是一項實踐性較強的課程，實驗教學占據較大比例。如何顯著提升中學化學課程實驗教學效率、教學質量，培養學生良好創新精神與創造能力，與中學化學實驗設計存在密切關聯。因此，化學實驗設計需要得到中學化學教師的高度重視與廣泛關注。

一、中學化學實驗設計概念

化學課程是典型的科學類學科，而化學實驗借助化學儀器設備、化學裝置以及化學試劑等一系列物質手段，在人為設置實驗條件的基礎上，科學設定實驗目標，并且通過轉變實驗對象化學狀態與化學性質的這種方式，從而獲取一系列化學實驗現象，是一種科學領域的實踐活動。在高中化學課程教學標準當中對化學課程實驗教學內容有明確的要求，而初中化學課程實驗活動與高中化學實驗活動流程基本相同，區別在于以實驗目的為導向的高中化學實驗更加傾向于驗證實驗結果，或者對未知事物的探索;而初中化學實驗教學活動則是通過重復化學發展歷史當中極具代表性的化學實驗，重現化學實驗過程與化學實驗結果，從而達到化學實驗教學目標。

二、化學實驗設計內在需求

由于化學課程是具備實證研究功能的自然科學，因此在中學化學實驗內設計環節，就應當秉承科學性設計原則。而科學性原則對實驗活動提出直觀性要求、簡約性要求以及可視性的要求，符合實驗原理層面各項要求，對中學化學實驗步驟、實驗方法、實驗儀器設備、實驗藥品以及實驗裝置等一系列組成元素進行改進與拆分組合，從而確保滿足中學化學實驗科學性要求與合理性要求。而直觀性特征、簡約性特征以及可視性特征本質都是建立在科學性要求的基礎上，都來源于中學化學實驗教學活動的內在需求。其中直觀性特征與可視性特征，是指在化學實驗操作環節以及化學實驗演示環節，教師應當將抽象性的文字講解，以更加直觀、更加形象的方式呈現出來，提升學生對內容的理解度。而實用性要求，則是指在開展中學化學實驗設計環節，對可有可無的步驟進行大膽取舍，對于耗時耗力的繁瑣性步驟科學規避，同時合理運用多媒體成像技術作為實驗展示重要補充，簡化復雜的實驗步驟以及實驗裝置，激發學生深度思考，從而起到良好的實驗教學效果。在中學化學實驗課程教學環節，化學實驗教學活動需要遵循實驗教學活動的內在需求。不僅如此，由于國內各個地區教育資源存在差異，因此部分學校缺乏實驗活動開展所需的實驗藥品與實驗設備，在實驗教學環節，需要結合本校實際情況，科學選擇實驗內容，開展實驗設計工作。需要對實驗活動會產生的風險展開科學分析，做好事前管控工作，得出最為精準的化學實驗原理固然重要，但保證學生的人身安全更為關鍵。開展危險性實驗活動，教師可以借助多媒體技術播放實驗步驟，使學生通過觀看視頻這種方式，掌握實驗步驟與實驗原理。舉例說明：在制取可燃物氣體實驗以及對可燃性氣體的性質驗證這一實驗環節，可燃性氣體若是純度不足，在燃燒環節會伴隨爆炸。若是同時開展的實驗組次較多，則容易發生氣體泄漏。為此，教師可以針對實驗過程展開深度研究，簡化實驗流程，將抽象繁瑣的實驗以更加簡潔的方式呈現出來，提升學生對實驗原理與實驗過程的理解程度，降低實驗操作難度，保證高中化學實驗教學效率與教學質量。

三、中學化學實驗設計基本步驟分析

首先，科學提出實驗目的，將其作為實驗設計的核心參考依據。在正式開展實驗設計之前，需要明確實驗目的，科學設定研究課題。其次，在明確實驗目的的基礎上，綜合學生已掌握的知識，通過科學對比、科學遷移、科學分析這種方式，結合操作更為便捷、實驗原理合理、原材料利用率較高、不會對環境造成巨大污染等原則開展實驗設計。再次，在實驗用品選擇環節，結合實驗原理、實驗目的深度分析反應物性質、生成物性質以及一系列反應條件，科學選擇實驗儀器設備以及實驗藥品。最后，結合實驗原理與實驗目的，實驗儀器設備與實驗用品設置科學合理的實驗裝置以及具體的實驗步驟，并且將整體實驗步驟匯聚成實驗裝置圖。在此基礎上，結合實驗目的、實驗過程、實驗原理，對實驗觀測到的現象展開科學預測，明確化學實驗環節，需要重點記錄哪些數據信息。除此之外，結合實驗觀察現象以及實驗觀察數據，通過科學分析、科學計算、圖表呈現以及科學推理等處理方式，得出更加精準、更加真實的實驗結論。并且結合課題要求對實驗環節所采用的實驗原理、實驗裝置、實驗流程、實驗現象以及實驗結果開展科學分析、科學判斷，并且在上一階段實驗活動的基礎上做出針對性改進。

四、中學化學實驗設計方法分析

（一）精準把握實驗基礎，思維層面進行創新

高中化學實驗設計創新源于對基礎實驗原理以及基礎實驗技能的精準把握，只有對各個實驗儀器使用流程、使用目的以及各個步驟的操作原理具備深刻認知與深刻理解，方可在原有實驗活動的基礎上進行步驟創新，確保實驗結果更加精準，簡化實驗操作流程，以此確保實驗教學活動更加滿足低碳環保理念。

舉例說明：在高中化學《化學反應速率與化學平衡》課程教學環節，教師應當明確本課重點教學內容與難點教學內容，帶領學生順利完成基礎知識學習任務。在此基礎上，開展實驗教學活動，要求學生在實驗環節，對影響化學實驗平衡的各項因素展開深度探究，并且對化學平衡狀態展開深度觀察。在此環節，學生通過實踐操作，提升對知識點的理解度與認知程度，順利完成知識內化，并且將自身所掌握的化學知識合理應用于實驗環節。將自身所掌握的化學知識轉化為實驗技能，反應速率會受到溫度因素以及壓強因素的影響，對濃度開展深度探究，學生結合課本要求完成一系列實驗操作。在保證探究因素不變的狀況下，對其他因素展開分析，順利得出實驗結論。在此環節，不僅可以培養學生課本知識探究能力，而且可以順勢引入化學平衡知識點，使學生在對鉻酸鉀顏色變化以及重鉻酸鉀顏色變化展開實驗探究的過程當中，發現化學平衡時溶液應當保持何種狀態，以及通過改變其中的某項因素，會對化學平衡帶來哪些影響。

（二）加大實驗創新設計力度，培養學生科學嚴謹的思維能力

教師結合新課改的要求以及學生個性化發展需求、多元化發展需求，科學開展化學實驗設計工作，可以有效激發學生的實驗興趣，確保學生積極主動地參與到實驗活動當中，培養學生科學嚴謹的實驗精神。

例如，在《澄清石灰水中通二氧化碳》這一實驗環節，學生可以在完成基礎實驗步驟的同時，觀察后續的實驗現象，此時教師就需要引導學生積極參與到實驗現象觀察環節，將實驗目標轉移到新鮮事物探究環節。通過簡單的化學實驗觀察石灰水由清變渾的現象，學生深度參與到整個實驗過程當中，探究能力與思維能力都將得到有效培養。為此，教師應當引導學生深度觀察實驗現象的細微變化，培養學生敏銳的實驗洞察能力，秉承科學嚴謹的實驗精神以及求真務實的科研精神，參與到一系列實驗活動當中。這樣一來，學生的思維將得到有效培養，確保學生在更深層次的化學實驗課程學習環節擁有更加積極向上、出色亮眼的表現。

（三）做好實驗反思工作，科學梳理實驗步驟

通過對實驗結果產生誤差展開分析，可以有效檢驗在實驗環節當中的不足之處，找到儀器設備損壞的地方，制定針對性的實驗措施，確保實驗活動達到最佳效果。

例如，在高中化學課程《制取氯氣》這一實驗環節，尾氣處理方法為堿液吸收方法，整個實驗活動持續時間較長，容易導致氯氣泄漏這一現象發生。因此，需要實驗者精準把握實驗時間，避免出現氯氣泄漏現象，在化學反應環節，應當對試劑的加入時間保持高度關注，這也是實驗活動順利開展的基礎保障。只有對實驗反應時間開展精準把控，在恰當時機加入適當的試劑方可得出更加精準的實驗結果。與此同時，需要不斷針對實驗誤差展開分析，對傳統實驗方法以及實驗步驟做出針對性優化與調整，保證化學實驗活動具備科學性特征與真實性特征。

五、結束語

總而言之，科學設計中學化學實驗是化學課程實驗教學效率與教學質量的重要保障，二者之間具有諸多互通之處。通過精準把握實驗基礎，思維層面進行創新、加大實驗創新設計力度，培養學生科學嚴謹的思維能力、做好實驗反思工作，科學梳理實驗步驟等方式開展實驗設計，可以確保中學化學課程實驗設計效果。在為化學實驗教學效率、教學質量提供保障的同時，也為高中學生化學學科素養發展、綜合素質穩定發展奠定堅實穩固的基礎。

【參考文獻】

[1]呂俊，施浩，戚之琳，等.生物化學與分子生物學融合課程思政的實驗設計——以蛋白質的定量測定為例[J].廣東化工，2022，49（2）：173-174.

[2]任永兵.基于實驗的生物學與化學交叉教學研究——以“探究植物細胞的吸水和失水”實驗為例[J]. 中學生物教學，2022，13（14）：145-147.

[3]徐志霞，孫杰，楊勇，等.面向應用創新型本科生培養的生物化學實驗教學設計——以GFP蛋白的表達分離純化為例[J].實驗室研究與探索，2022，41（1）：226-229，258.

[4]朱婷玉，張暉，章文偉，等.線上線下混合式-六環節實驗教學實踐與探索——以化學生物學實驗“基于生物正交反應的蛋白質標記”為例[J].大學化學，2022，37（2）：183-189.

[5]黃莉，張賢金，孫艷霞.“教、學、評”一體化理念下的化學實驗復習——以“硫酸四氨合銅的制備和探究”的教學為例[J].化學教與學：下半月，2022，17（4）：155-158.

[6]徐凱佳，金盈，吳友吉，等.基于案例及問題導向的教學方法在分析化學實驗教學中的應用研究——以“銨鹽中氮含量的測定”為例[J].廣東化工，2021，48（10）：330-331.

[7]茹婷婷，金石.“虛擬實驗微課程”在“物理化學實驗”教學中的應用研究——以“蔗糖水解反應動力學”實驗為例[J].黑龍江教育（理論與實踐），2022，13（2）：1276-1277.