吳麗輝

【摘 ?要】隨著新課改的提出以及不斷深入，核心素養(yǎng)教育理念深入人心，在為中學(xué)化學(xué)實驗課程指明發(fā)展方向、帶來創(chuàng)新發(fā)展助力的同時，也對中學(xué)化學(xué)實驗課程教學(xué)活動提出更高的要求。在此形勢下，中學(xué)化學(xué)教師應(yīng)當(dāng)積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)實驗教學(xué)理念，創(chuàng)新化學(xué)實驗設(shè)計方法，在為中學(xué)化學(xué)實驗課程教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量提供保障的同時，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，助力學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展?；诖耍疚姆治鲋袑W(xué)化學(xué)課程實驗設(shè)計方法，供廣大教育界同仁參考。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)化學(xué);實驗設(shè)計;設(shè)計方法

中學(xué)化學(xué)課程在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力以及科學(xué)素養(yǎng)方面具備得天獨厚的優(yōu)勢與作用，是落實素質(zhì)教育理念的有效途徑。與此同時，化學(xué)課程是一項實踐性較強(qiáng)的課程，實驗教學(xué)占據(jù)較大比例。如何顯著提升中學(xué)化學(xué)課程實驗教學(xué)效率、教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生良好創(chuàng)新精神與創(chuàng)造能力，與中學(xué)化學(xué)實驗設(shè)計存在密切關(guān)聯(lián)。因此，化學(xué)實驗設(shè)計需要得到中學(xué)化學(xué)教師的高度重視與廣泛關(guān)注。

一、中學(xué)化學(xué)實驗設(shè)計概念

化學(xué)課程是典型的科學(xué)類學(xué)科，而化學(xué)實驗借助化學(xué)儀器設(shè)備、化學(xué)裝置以及化學(xué)試劑等一系列物質(zhì)手段，在人為設(shè)置實驗條件的基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)定實驗?zāi)繕?biāo)，并且通過轉(zhuǎn)變實驗對象化學(xué)狀態(tài)與化學(xué)性質(zhì)的這種方式，從而獲取一系列化學(xué)實驗現(xiàn)象，是一種科學(xué)領(lǐng)域的實踐活動。在高中化學(xué)課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中對化學(xué)課程實驗教學(xué)內(nèi)容有明確的要求，而初中化學(xué)課程實驗活動與高中化學(xué)實驗活動流程基本相同，區(qū)別在于以實驗?zāi)康臑閷?dǎo)向的高中化學(xué)實驗更加傾向于驗證實驗結(jié)果，或者對未知事物的探索;而初中化學(xué)實驗教學(xué)活動則是通過重復(fù)化學(xué)發(fā)展歷史當(dāng)中極具代表性的化學(xué)實驗，重現(xiàn)化學(xué)實驗過程與化學(xué)實驗結(jié)果，從而達(dá)到化學(xué)實驗教學(xué)目標(biāo)。

二、化學(xué)實驗設(shè)計內(nèi)在需求

由于化學(xué)課程是具備實證研究功能的自然科學(xué)，因此在中學(xué)化學(xué)實驗內(nèi)設(shè)計環(huán)節(jié)，就應(yīng)當(dāng)秉承科學(xué)性設(shè)計原則。而科學(xué)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(xué)化學(xué)實驗步驟、實驗方法、實驗儀器設(shè)備、實驗藥品以及實驗裝置等一系列組成元素進(jìn)行改進(jìn)與拆分組合，從而確保滿足中學(xué)化學(xué)實驗科學(xué)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(zhì)都是建立在科學(xué)性要求的基礎(chǔ)上，都來源于中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)活動的內(nèi)在需求。其中直觀性特征與可視性特征，是指在化學(xué)實驗操作環(huán)節(jié)以及化學(xué)實驗演示環(huán)節(jié)，教師應(yīng)當(dāng)將抽象性的文字講解，以更加直觀、更加形象的方式呈現(xiàn)出來，提升學(xué)生對內(nèi)容的理解度。而實用性要求，則是指在開展中學(xué)化學(xué)實驗設(shè)計環(huán)節(jié)，對可有可無的步驟進(jìn)行大膽取舍，對于耗時耗力的繁瑣性步驟科學(xué)規(guī)避，同時合理運(yùn)用多媒體成像技術(shù)作為實驗展示重要補(bǔ)充，簡化復(fù)雜的實驗步驟以及實驗裝置，激發(fā)學(xué)生深度思考，從而起到良好的實驗教學(xué)效果。在中學(xué)化學(xué)實驗課程教學(xué)環(huán)節(jié)，化學(xué)實驗教學(xué)活動需要遵循實驗教學(xué)活動的內(nèi)在需求。不僅如此，由于國內(nèi)各個地區(qū)教育資源存在差異，因此部分學(xué)校缺乏實驗活動開展所需的實驗藥品與實驗設(shè)備，在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，需要結(jié)合本校實際情況，科學(xué)選擇實驗內(nèi)容，開展實驗設(shè)計工作。需要對實驗活動會產(chǎn)生的風(fēng)險展開科學(xué)分析，做好事前管控工作，得出最為精準(zhǔn)的化學(xué)實驗原理固然重要，但保證學(xué)生的人身安全更為關(guān)鍵。開展危險性實驗活動，教師可以借助多媒體技術(shù)播放實驗步驟，使學(xué)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(zhì)驗證這一實驗環(huán)節(jié)，可燃性氣體若是純度不足，在燃燒環(huán)節(jié)會伴隨爆炸。若是同時開展的實驗組次較多，則容易發(fā)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(xiàn)出來，提升學(xué)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(xué)實驗教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量。

三、中學(xué)化學(xué)實驗設(shè)計基本步驟分析

首先，科學(xué)提出實驗?zāi)康模瑢⑵渥鳛閷嶒炘O(shè)計的核心參考依據(jù)。在正式開展實驗設(shè)計之前，需要明確實驗?zāi)康?，科學(xué)設(shè)定研究課題。其次，在明確實驗?zāi)康牡幕A(chǔ)上，綜合學(xué)生已掌握的知識，通過科學(xué)對比、科學(xué)遷移、科學(xué)分析這種方式，結(jié)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(huán)境造成巨大污染等原則開展實驗設(shè)計。再次，在實驗用品選擇環(huán)節(jié)，結(jié)合實驗原理、實驗?zāi)康纳疃确治龇磻?yīng)物性質(zhì)、生成物性質(zhì)以及一系列反應(yīng)條件，科學(xué)選擇實驗儀器設(shè)備以及實驗藥品。最后，結(jié)合實驗原理與實驗?zāi)康?，實驗儀器設(shè)備與實驗用品設(shè)置科學(xué)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(chǔ)上，結(jié)合實驗?zāi)康?、實驗過程、實驗原理，對實驗觀測到的現(xiàn)象展開科學(xué)預(yù)測，明確化學(xué)實驗環(huán)節(jié)，需要重點記錄哪些數(shù)據(jù)信息。除此之外，結(jié)合實驗觀察現(xiàn)象以及實驗觀察數(shù)據(jù)，通過科學(xué)分析、科學(xué)計算、圖表呈現(xiàn)以及科學(xué)推理等處理方式，得出更加精準(zhǔn)、更加真實的實驗結(jié)論。并且結(jié)合課題要求對實驗環(huán)節(jié)所采用的實驗原理、實驗裝置、實驗流程、實驗現(xiàn)象以及實驗結(jié)果開展科學(xué)分析、科學(xué)判斷，并且在上一階段實驗活動的基礎(chǔ)上做出針對性改進(jìn)。

四、中學(xué)化學(xué)實驗設(shè)計方法分析

（一）精準(zhǔn)把握實驗基礎(chǔ)，思維層面進(jìn)行創(chuàng)新

高中化學(xué)實驗設(shè)計創(chuàng)新源于對基礎(chǔ)實驗原理以及基礎(chǔ)實驗技能的精準(zhǔn)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(rèn)知與深刻理解，方可在原有實驗活動的基礎(chǔ)上進(jìn)行步驟創(chuàng)新，確保實驗結(jié)果更加精準(zhǔn)，簡化實驗操作流程，以此確保實驗教學(xué)活動更加滿足低碳環(huán)保理念。

舉例說明：在高中化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡》課程教學(xué)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)當(dāng)明確本課重點教學(xué)內(nèi)容與難點教學(xué)內(nèi)容，帶領(lǐng)學(xué)生順利完成基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，開展實驗教學(xué)活動，要求學(xué)生在實驗環(huán)節(jié)，對影響化學(xué)實驗平衡的各項因素展開深度探究，并且對化學(xué)平衡狀態(tài)展開深度觀察。在此環(huán)節(jié)，學(xué)生通過實踐操作，提升對知識點的理解度與認(rèn)知程度，順利完成知識內(nèi)化，并且將自身所掌握的化學(xué)知識合理應(yīng)用于實驗環(huán)節(jié)。將自身所掌握的化學(xué)知識轉(zhuǎn)化為實驗技能，反應(yīng)速率會受到溫度因素以及壓強(qiáng)因素的影響，對濃度開展深度探究，學(xué)生結(jié)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(jié)論。在此環(huán)節(jié)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生課本知識探究能力，而且可以順勢引入化學(xué)平衡知識點，使學(xué)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(dāng)中，發(fā)現(xiàn)化學(xué)平衡時溶液應(yīng)當(dāng)保持何種狀態(tài)，以及通過改變其中的某項因素，會對化學(xué)平衡帶來哪些影響。

（二）加大實驗創(chuàng)新設(shè)計力度，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力

教師結(jié)合新課改的要求以及學(xué)生個性化發(fā)展需求、多元化發(fā)展需求，科學(xué)開展化學(xué)實驗設(shè)計工作，可以有效激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，確保學(xué)生積極主動地參與到實驗活動當(dāng)中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灳瘛?/p>

例如，在《澄清石灰水中通二氧化碳》這一實驗環(huán)節(jié)，學(xué)生可以在完成基礎(chǔ)實驗步驟的同時，觀察后續(xù)的實驗現(xiàn)象，此時教師就需要引導(dǎo)學(xué)生積極參與到實驗現(xiàn)象觀察環(huán)節(jié)，將實驗?zāi)繕?biāo)轉(zhuǎn)移到新鮮事物探究環(huán)節(jié)。通過簡單的化學(xué)實驗觀察石灰水由清變渾的現(xiàn)象，學(xué)生深度參與到整個實驗過程當(dāng)中，探究能力與思維能力都將得到有效培養(yǎng)。為此，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生深度觀察實驗現(xiàn)象的細(xì)微變化，培養(yǎng)學(xué)生敏銳的實驗洞察能力，秉承科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灳褚约扒笳鎰?wù)實的科研精神，參與到一系列實驗活動當(dāng)中。這樣一來，學(xué)生的思維將得到有效培養(yǎng)，確保學(xué)生在更深層次的化學(xué)實驗課程學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)擁有更加積極向上、出色亮眼的表現(xiàn)。

（三）做好實驗反思工作，科學(xué)梳理實驗步驟

通過對實驗結(jié)果產(chǎn)生誤差展開分析，可以有效檢驗在實驗環(huán)節(jié)當(dāng)中的不足之處，找到儀器設(shè)備損壞的地方，制定針對性的實驗措施，確保實驗活動達(dá)到最佳效果。

例如，在高中化學(xué)課程《制取氯氣》這一實驗環(huán)節(jié)，尾氣處理方法為堿液吸收方法，整個實驗活動持續(xù)時間較長，容易導(dǎo)致氯氣泄漏這一現(xiàn)象發(fā)生。因此，需要實驗者精準(zhǔn)把握實驗時間，避免出現(xiàn)氯氣泄漏現(xiàn)象，在化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)對試劑的加入時間保持高度關(guān)注，這也是實驗活動順利開展的基礎(chǔ)保障。只有對實驗反應(yīng)時間開展精準(zhǔn)把控，在恰當(dāng)時機(jī)加入適當(dāng)?shù)脑噭┓娇傻贸龈泳珳?zhǔn)的實驗結(jié)果。與此同時，需要不斷針對實驗誤差展開分析，對傳統(tǒng)實驗方法以及實驗步驟做出針對性優(yōu)化與調(diào)整，保證化學(xué)實驗活動具備科學(xué)性特征與真實性特征。

五、結(jié)束語

總而言之，科學(xué)設(shè)計中學(xué)化學(xué)實驗是化學(xué)課程實驗教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量的重要保障，二者之間具有諸多互通之處。通過精準(zhǔn)把握實驗基礎(chǔ)，思維層面進(jìn)行創(chuàng)新、加大實驗創(chuàng)新設(shè)計力度，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力、做好實驗反思工作，科學(xué)梳理實驗步驟等方式開展實驗設(shè)計，可以確保中學(xué)化學(xué)課程實驗設(shè)計效果。在為化學(xué)實驗教學(xué)效率、教學(xué)質(zhì)量提供保障的同時，也為高中學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展、綜合素質(zhì)穩(wěn)定發(fā)展奠定堅實穩(wěn)固的基礎(chǔ)。

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