王冬　李胜永

摘 要：化学实验设计给学生提供了一个将理论知识应用于实际的平台，是让学生进行创造性的学习活动，对学生思维能力的提升起到了很好的促进作用。

关键词：化学教学；实验设计；引导

化学实验设计是指根据问题设计解决问题的实验方案，并通过运用所学的化学实验方法，正确选择和使用实验器材，确定实验步骤，分析实验结果。

化学实验设计是化学实验能力的重要内容，同时也是一种高层次的能力，其在教学中的价值主要体现在以下几个方面。

（1）化学实验设计中，学生需充分发挥主体作用，做学习的主人，避免被动地接受。

（2）化学实验设计中，学生需灵活地、创造性地运用所学的化学基础知识和基本技能， 这样可以帮助他们巩固化学基础知识和基本技能，培养他们分析问题、解决问题的能力。

（3）化学实验设计是各种科学方法（如实验、测定、条件控制、假设等）的运用过程，有利于学生科学方法的训练和培养。

（4）化学实验设计中所需的各种创造性思维和严谨的工作态度，有利于学生创新精神、创新能力和科学态度的培养。

（5）化学实验设计是学生亲自解决问题，可以激发学生学习化学的兴趣。

高中学生具备了一定的独立思维能力，对各种问题有了一定的见解和意见，并且有一

定的广度和深度，而化学实验设计给他们提供了一个将理论知识应用于实际的平台，是让学生进行创造性的学习活动，对学生思维能力的提升起到了很好的促进作用。本文结合具体的教学实例来谈谈如何在课堂教学中引导学生进行化学实验设计。

一、 以实验原理为主线引导学生进行化学实验设计

案例1 在设计实验制备氢氧化亚铁的时候，先从实验原理方面进行分析：氢氧化亚铁怎么制得？氢氧化亚铁很容易被氧化，那么我们可以采取哪些措施避免氢氧化亚铁被氧化呢？学生都知道氢氧化钠和硫酸亚铁反应可以制得氢氧化亚铁，主要的问题是怎样避免氢氧化亚铁被氧化？这要从三个角度来考虑：反应前氢氧化钠溶液和硫酸亚铁溶液的预处理；反应过程尽量缩短时间，以减少被氧化的可能；避免生成物氢氧化亚铁和空气接触。这样，从反应原理入手，引导学生解决实验设计每一个环节的问题，经过引导以及同学们集体讨论之后，学生认为氢氧化亚铁的制备应该从下面几个方面进行突破。

1. 对实验药品的考虑

常规：亚铁盐和氢氧化钠反应。

改进：用硫酸亚铁铵代替硫酸亚铁；用钠代替氢氧化钠，以形成还原性氛围；用植物油等形成一层覆盖层，以阻止氢氧化亚铁和空气接触；用维生素C作为抗氧化剂。

2. 对实验方法的考虑

用加热煮沸的方法除去溶解氧；尽量缩短实验过程；考虑用电解法制备氢氧化亚铁。

3. 对实验装置的考虑

常规实验装置：微型实验装置。

上述一系列的改进都是围绕“如何避免氢氧化亚铁被氧化”这个问题展开的。这是分析问题、解决问题的核心和关键，围绕这个关键问题，学生的创造性思维得到不断的激活。

二、以理解分歧为主线引导学生进行化学实验设计

案例2 学习了强电解质与弱电解质，知道它们的区别是在水溶液中的电离程度，强电解质完全电离而弱电解质“部分”电离，对于弱电解质的“部分”电离，学生存在以下两种理解。

理解一：只有一部分弱电解质发生了电离。

理解二：弱电解质电离成离子后又有一部分离子重新结合成分子。

利用学生对弱电解质“部分”电离的理解分歧，引导学生设计实验证明上述哪种理解是正确的。

通过对上述两种理解的分析，认识到两种理解的本质区别在于：是否存在电离平衡？根据两者的区别，引导学生设计实验方案：往醋酸溶液中加入少量醋酸钠固体，测定溶液pH的变化，若pH不变，理解一正确；若pH变大，则理解二正确。

根据实验方案，学生进行相应的实验，得出正确的结论，解决了理解上的分歧。

三、以实验条件控制为主线引导学生进行化学实验设计

案例3 通过金属钠分别与乙醇和水的反应现象比较，得出了醇羟基比水羟基活泼性弱，那么酚羟基与醇羟基相比哪个更活泼呢？请学生设计实验进行比较。

学生模仿金属钠与乙醇、水的反应实验，设计的实验方案有以下几种。

方案一：将金属钠分别投入到苯酚和无水乙醇中，比较反应的剧烈程度。

方案二：将苯酚和无水乙醇都加热到45℃，投入相同大小的金属钠，比较反应的剧烈程度。

方案三：配制相同浓度的苯酚和乙醇的水溶液，取相同体积的两种溶液于两支试管中，分别投入相同大小的金属钠，比较反应的剧烈程度。

方案四：配制相同浓度的苯酚和乙醇的乙醚溶液，取相同体积的两种溶液于两支试管中，分别投入相同大小的金属钠，比较反应的剧烈程度。

通过对实验方案的比较和评价，学生认识到苯酚在常温下是固态，无法与金属钠直接反应，因此方案一不可行；方案三中水的存在会带来干扰，也不可行；方案二和方案四应该可行。

接下来，当学生进行实验时，发现方案二中液态苯酚黏稠度很大，金属钠被液态苯酚包裹，反应很缓慢；方案四可顺利完成。通过实验方案设计让学生进一步认识到实验条件的控制对化学实验的重要性。

四、以深化理解为主线引导学生进行化学实验设计

案例4 浓硝酸在常温下能使铝表面发生“钝化”，现将一片去除氧化膜的铝片浸入浓硝酸中，请设计实验证明铝表面已经“钝化”了。

学生知道“钝化”概念，但对“钝化”的内涵并不非常清楚，不清楚“钝化”后金属表面发生了怎样的变化。因此，可以引导学生根据铝片表面的变化去设计实验方案。

实验方案：将去除氧化膜的铝片浸入浓硝酸中，一段时间后取出、洗净，插入到硫酸铜溶液中，若铝片表面没有析出红色固体，说明铝片表面已经被氧化，形成了一层致密的氧化膜，即铝片表面发生了“钝化”。

通过实验方案的设计以及实验的操作，学生直观地认识了 “钝化”的现象，进一步加深了对 “钝化”的理解。

五、化学实验设计教学中的一些思考

1. 实验难度的确定

化学实验设计应具有一定的难度，是需要学生综合运用学过的化学基本知识、基本技能、实验方法，通过一定的努力才能设计出来的。如果实验设计过于简单，学生没遇到任何困难就顺利解决了，这样的实验设计对学生思维能力的培养没有任何实质性的帮助。如果实验设计难度过大，学生思考了半天也理不出头绪，也是不利于学生思维能力提升的。

2. 教师的指导

化学实验设计应充分发挥教师的指导作用。为了保证实验正常有序进行，教师必须事先对学生设计的实验的内容、步骤和使用的仪器药品等做到心中有数，最好课前亲自做一遍。同时在实验过程中要掌握学生的心理，进行适时的必要的指导，以保证实验的顺利完成。

3. 存在的问题

化学实验设计要求学生自己设计实验方案，解决问题，因此，在教学过程中应给予学生足够的时间去思考、去探索、去实验。但在实际教学中，由于课时有限，学生往往无法探讨最佳方案或充分反思实验结果。