化學實驗設計是指根據(jù)化學問題和條件設計解決問題的實驗方案，并通過運用所學的化學實驗方法，正確選擇和使用實驗器材，確定或調(diào)整實驗步驟，捕捉相關信息，分析實驗結(jié)果，從而獲得化學知識和方法，達到解決化學問題的手段。那么，怎樣才能讓初中化學實驗設計在構(gòu)建有效課堂中發(fā)揮其獨特的優(yōu)勢呢？通過探索和總結(jié)，筆者認為，大致可從以下三個方面來談一談自己在研究中的實施過程和方法：一是增設實驗環(huán)節(jié)，解決疑點，幫助學生構(gòu)建正確科學的知識體系；二是探索多種實驗設計形式，培養(yǎng)學生設計實驗的創(chuàng)新精神；三是指導學生多樣化實驗內(nèi)容的設計，提高學生設計實驗的實踐能力。

幫助學生構(gòu)建系統(tǒng)的知識體系

化學實驗是化學學科教育的源泉，是訓練科學方法的有效途徑，是形成化學知識體系的必由之路。通過化學實驗，能夠幫助學生加深對客觀知識的認識，有效構(gòu)建系統(tǒng)的知識體系。

創(chuàng)設實驗設計，直觀展示，提高學生的認知效率 人的認知過程是從感性認識到理性認識，是一個從感知上升到抽象的過程。化學實驗教學的直觀性，起著其他教學方法不可替代的作用。比如，死灰復燃實驗可以直觀地展現(xiàn)氧氣的助燃性。這樣的例子還有很多，如學生在剛學化學時對溶解屬于物理變化不理解，教師如何講解、強調(diào)都沒用，但在做了硫酸銅晶體溶于水呈藍色溶液的實驗后立即理解原物質(zhì)仍然存在。通過設計實驗進行教學，能將此類現(xiàn)象直觀地展現(xiàn)給學生看，達到事半功倍的效果——改變枯燥的學習過程，可以調(diào)動學生學習的主動性和積極性。

創(chuàng)設實驗設計，對比分析，使學生理解知識的本質(zhì) 化學實驗活動是一種感性的活動過程，也是一種理性的思維活動過程。一個好的實驗設計可以讓知識清晰呈現(xiàn)，讓學生正確認識知識，抓住本質(zhì)。案例一：實驗探究二氧化碳通入紫色石蕊試液，石蕊變紅。第一步，提出問題：“是什么物質(zhì)使石蕊變紅？”第二步，實驗、觀察（設計探索性實驗）。第三步，實驗事實及其處理。第四步，結(jié)論：通過對比發(fā)現(xiàn)，二氧化碳能與水發(fā)生反應生成碳酸，碳酸使石蕊試液變紅。學生通過觀察和實驗操作，收集并處理實驗數(shù)據(jù)，讓學生從現(xiàn)象描述觸及本質(zhì)，幫助學生由表及里地理解知識，得出正確結(jié)論，從而理解知識的實質(zhì)，最終構(gòu)建新知。

培養(yǎng)學生設計實驗的創(chuàng)新精神

初中化學實驗類型可以分為“探究型（啟發(fā)型）”“驗證型”和“應用型”三類。這三類化學實驗教學活動均有助于學生解決各種化學問題。根據(jù)不同的情況，我們可以因材施教，設計不同方法以獲取實驗的實效性。

探究型化學實驗問題的提出及實驗設計 提出這類問題的目的是通過模擬來體驗科學家探索的過程，培養(yǎng)科學探究的能力和方法，直接或間接地為化學科學概念、理論或假說的建立、形成和發(fā)展提供重要的化學實驗事實。案例二：實驗探究氫氧化鈉與二氧化碳的反應。提出問題：如何證明CO2與NaOH發(fā)生了反應？結(jié)論：如能發(fā)生反應，瓶內(nèi)壓強會隨氣體的減少而減小，使小橡皮泡變大。學生在老師的啟發(fā)下，根據(jù)“產(chǎn)生壓強差原理”設計出幾種實驗裝置。若發(fā)生反應就會看到，氣球膨脹、水倒流、水位變化、瓶子變扁等現(xiàn)象。在探究實驗設計時，學生首先要學會觀察模仿，再學習移植現(xiàn)有的實驗方案，然后再通過理性思維對它們進行周密思考和精心設計，聯(lián)想遷移，刻苦探索，逐漸在實驗設計中體現(xiàn)自己的個性。探究實驗設計，在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維方面有其得天獨厚的條件。

驗證型化學實驗問題的提出及實驗設計 提出這類問題的目的是驗證實驗者的理論推斷或假設，側(cè)重于從已有知識或生活積累出發(fā)。案例三：實驗探究二氧化碳的性質(zhì)。提出問題：如何設計實驗證明二氧化碳的性質(zhì)？二氧化碳是一種生活中常見的物質(zhì)，雪碧中就會逸出二氧化碳氣體。學生紛紛提出自己的想法，并設計實驗來驗證二氧化碳的化學性質(zhì)。由于是用雪碧瓶中搖出的氣體來做實驗，學生覺得特別新鮮，學起來也興趣盎然。由此可見：驗證型化學實驗問題往往是重新認識已有知識，若僅僅紙上談兵，學生會感覺枯燥乏味。引導學生設計實驗來驗證自己的理解從而形成新知，通過活動幫助學生養(yǎng)成尊重事實的科學態(tài)度，培養(yǎng)學生科學的思維方法和創(chuàng)新能力，養(yǎng)成良好的科學素養(yǎng)。

應用型化學實驗問題的提出及實驗設計 “化學實驗是化學理論賴以產(chǎn)生的基礎，是化學理論運用于生產(chǎn)實踐的橋梁和中介?！碧岢鲞@類問題的目的是，通過理論運用于實踐，尋找解決問題的有效途徑，側(cè)重于從聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際出發(fā)。案例四：①金屬為什么生銹如何防護？②什么物質(zhì)可降低土壤酸性，什么物質(zhì)可治療胃酸過多？③滅火的方法有哪些？為什么？

事實表明：如果學生的思維缺少了應有的碰撞，就難以激起他們真正的探究熱情，不利于學生的主動學習與發(fā)展；如果我們可以讓學生利用生活中的材料來設計實驗，證實自己的想法，就會使學生的思維得到發(fā)展與提高。

提高學生設計實驗的實踐能力

化學實驗設計的內(nèi)容一般可分為實驗原理（反應條件）、實驗裝置（實驗裝置的改進）、實驗步驟和操作方法等。教師要引導學生學會細化設計內(nèi)容，尋找相關信息，確立探究方案，使學生思維清晰，提高實驗設計的有效性。

實驗原理的探究 案例五：實驗二氧化碳制取的研究。提出問題：實驗室用什么方法制備CO2最適宜，為什么？學生想法：①木炭燃燒；②高溫煅燒石灰石；③大理石與稀鹽酸反應……交流反思：制得氣體可能不純，條件較難滿足。提供藥品：塊狀大理石、碳酸鈣粉末、稀鹽酸、稀硫酸、濃鹽酸。學生設計的實驗：①稀鹽酸和大理石；②稀鹽酸和碳酸鈣粉末；③稀硫酸和大理石；④稀鹽酸和石灰石。學生的結(jié)論：塊狀的大理石或石灰石反應持續(xù)速度適中。筆者認為：本課的選材源于學生的生活實際，從提出課題、提出假設、實驗設計、進行實驗、反思、實現(xiàn)知識的形成，整個過程一氣呵成。學生們在探究學習中深切地體會到化學探究的樂趣，學生的學習情緒被激發(fā)，提高了學習化學的興趣，掌握了科學方法，成功完成了預定的教學目標，提高了學生的實踐能力。

實驗裝置的探究 案例四：探究二氧化碳的實驗室制法的裝置。首先，提出問題：“能不能用制氧裝置來制二氧化碳呢？”讓學生從反應物的狀態(tài)和反應條件入手選擇所需裝置；教師接著展示先輩發(fā)明的啟普發(fā)生器，激起學生的探究實驗設計的興趣；然后，師生一起討論如何分離二氧化碳的兩種反應物，要求在前面幾套裝置中進行改進，以達到相同效果。此處問題的難度較大，需要遞進式思考。最后形成結(jié)論：①將固體擱置在液體中間，加一個隔板，使之不能參與反應；②利用變大的氣壓將液體壓回到一個容器中，使固液分離（加一個長頸漏斗，伸入液體中）；③控制氣壓變化使固液接觸或分離（加一個彈簧夾）……實驗設計中，教師可引導學生以一個目標作為思維起點，沿著不同方向，提出各種設想，尋找各種途徑，設計解決具體問題的實驗方法，通過發(fā)散思維和集中思考來歸納出一個最優(yōu)化的答案。要讓學生將所學知識運用到在實際應用中去，使學生能夠更好地做到學以致用，增強學生的實踐能力。

結(jié)束語

通過實驗設計的實踐研究，學生對學習化學的興趣更大了。在教師的啟發(fā)和引導下，學生通過類似科學實驗研究的過程，分析原理，應用知識，不斷地改進實驗，激發(fā)出他們設計實驗的主動性和積極性。學生主動參與學習的熱情高漲，有利于學生的主動學習與發(fā)展，能提高課堂學習效率。讓學生利用生活中的材料設計實驗來證實自己的想法，使學生的思維得到發(fā)展，提高其分析解決問題能力，增強其實踐能力，提高了其思維能力和創(chuàng)造能力，他們的綜合素養(yǎng)也得以全面提升。

（作者單位：江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)星海學校）