魏運琦

新課標要求中學化學教育應著力培養(yǎng)學生的化學科學素質(zhì)，并以實驗教學改革作為突破口，把化學實驗教學作為培養(yǎng)和發(fā)展學生各種能力的有效途徑。

本文結(jié)合自己多年的教學實踐與反思，就化學實驗設計的涵義、化學教學過程中訓練、學生實驗設計技能的培養(yǎng)，談談自己的一點膚淺的體會。

一、正確理解化學實驗設計的概念

化學實驗設計是指實驗者在實施化學實驗之前，根據(jù)一定的化學實驗目的要求，運用有關的化學知識和技能，對實驗的各個環(huán)節(jié)（如實驗儀器、裝置、步驟及操作方法等）在頭腦中所進行的一種規(guī)劃；是實驗教學的一種較高層次的教學方法。而實驗設計技能是有關化學知識及多種實驗技能（如儀器的使用、組裝技能、實驗操作技能等）的組合。

化學實驗設計在化學科學研究中具有極其重要的作用，它直接關系到實驗效率的高低，實驗是否成功?？茖W、合理、周密、巧妙的實驗設計，往往是導致化學科學的重大發(fā)現(xiàn)。盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)“行星模型”，就是根據(jù)他精心設計的a粒子散射實驗結(jié)果提出來的。

在中學化學教學活動中，化學實驗設計具有重要意義，實驗設計的方法為廣大學生所喜愛，它可以激發(fā)學生的化學學習興趣，學生在獨立或教師的啟發(fā)下，根據(jù)所學會的化學知識和技能，設計出各種實驗方案，并通過實驗成功地解決化學問題，從而體驗到成功后的喜悅，會激發(fā)起更大的學習熱情，形成進一步學習化學的強勁動力。

其次，在實驗方案的設計過程中，需要學生靈活地、創(chuàng)造性地運用所學的化學基礎知識和基本技能，因而培養(yǎng)了他們運用知識解決化學實驗問題的能力和創(chuàng)新能力。同時，進行化學實驗設計還有利于學生科學方法的訓練和科學態(tài)度的培養(yǎng)。

二、化學實驗設計技能的教學策略

（一）善于捕捉教學內(nèi)容中便于進行實驗設計技能訓練的知識點

進行實驗設計的訓練，需要我們老師由無意識轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸庾R。首先要能夠熟練地駕馭教材，弄清每一個知識點及知識點之間的縱橫聯(lián)系，同時又要懂得教法，熟練運用提問技巧，巧妙設疑，將實驗設計問題融入思維能力的培養(yǎng)中。

還要善于針對不同年級年齡段的學生，提出不同難度和檔次的實驗設計問題，既要體現(xiàn)課堂教學的針對性，又要落實教學的民主性，使所有的學生都能得到實驗設計技能的訓練機會。

如在學習金屬鈉的化學性質(zhì)時，可在學生掌握鈉與水反應的實驗基礎上，增設一個金屬鈉與CuSo4溶液反應的實驗設計，并讓學生注意模仿鈉與水反應實驗有關操作，做好實驗操作以及現(xiàn)象的觀察，并分析實驗結(jié)果，得出能與水反應的金屬不能將較不活潑的金屬從鹽溶液置換出來，較活潑的金屬置換較不活潑的金屬是有條件，通過這樣的訓練（未做這一實驗之前，學生可能根據(jù)金屬活動性順序表，推測可能會有金屬Cu析出），使學生更注重實驗的客觀性與科學性。

（二）將演示實驗、學生實驗、驗證性實驗等轉(zhuǎn)化為實驗設計問題，增加實驗設計訓練的機會

實踐證明，這種做法的教學效果是很理想的，例如，在講濃硫酸的強氧化性時，就可將濃硫酸與木碳的演示實驗改為一個實驗設計問題，通過以下的設問串講起來：濃硫酸在加熱條件下能夠氧化不活潑金屬銅，那么，它能否氧化某些具有還原性的非金屬單質(zhì)呢？

比如碳。如果你人為可以發(fā)生反應，試分析可能的產(chǎn)物。通過哪些實驗能夠驗證產(chǎn)物的存在？能否設計一個串聯(lián)實驗依次驗證？我們知道SO2氣體也能使澄清石灰水變混濁，怎樣才能證明使石灰水變渾濁不是SO2而是CO2氣體引起的呢？水檢驗應在哪一步？用什么試劑檢驗水的存在？

等等問題，既訓練了實驗技能，又進行了思維能力的培養(yǎng)，還復習了水、SO2、CO2氣體的驗證知識以及SO2的還原性等已學過的知識，真可謂一舉多得。教材中類似這樣的例子是很多的，如Fe2+和Fe3+的相互轉(zhuǎn)化問題；氯水中的成分分析與檢驗；乙醇分子結(jié)構(gòu)式的確定；原電池的原理等等。這些實驗設計可以由老師設計完成，也可以是師生共同設計實驗，或由學生獨立設計實驗。通過設計實驗，學生要認真鉆研課本，到圖書館查閱資料，甚至上internet網(wǎng)收集相關信息，培養(yǎng)了學生的自學能力、觀察能力、動手能力及思維能力，大大提高了學生的創(chuàng)新精神與實踐能力。

（三）強化對化學實驗習題的教學

實驗習題是極好的實驗設計能力的訓練素材，完成實驗習題是高層次實驗能力素質(zhì)的展示，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維能力的契機，應該做好充分準備，認真對待，使實驗習題的教學目標落到實處。

教師不僅要讓每一個學生對每一個問題均有設想，通過對已知和未知的分析、對比、綜合等思維加工，設計出實驗方案，更要關注一個問題有多個方案的設計思想，并要進行科學評價，幫助學生篩選確定其中最優(yōu)化的方案，使學生思維的發(fā)散性和創(chuàng)造性得到很好的鍛煉。此外，近年來全國、上海市或廣東省高考題中的實驗題，也是進行實驗設計訓練的好素材，應該引起大家的重視。

綜上所述，實驗設計技能的訓練，是一種極好的化學學科素質(zhì)教育方式,這種訓練能讓學生學會提出問題，采用什么方式解決問題，體現(xiàn)了學生的參與精神，突出了學生的主體性。

通過實驗設計，能夠更充分地發(fā)揮化學實驗在化學教學活動中的多層面的作用，使思維能力的訓練更具體、更有針對性、也更有實效。

因此，作為化學教師應該著眼于化學學科作為公民的基本素質(zhì)的教育，努力創(chuàng)造實驗的條件，積極探索實驗教學的功能，使學生們不斷增強解決實際問題的能力。