如何培养学生的实验设计能力
来源:用户上传
作者:
化学实验是获取知识、进行知识创新的重要手段。在培养学生的科学态度、训练学生的科学方法，特别是完善学生的创造思维素质方面具有独到的功能。运用化学实验，通过一系列有效的方法和手段，能够较好地发展学生的智能。在新课程改革中尤其注重学生这方面的培养，在《新课程标准》中明确提出要求：能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价和优化。
近几年来，化学实验方案的设计、探究性试题已经成为高考化学实验试题的重点、热点。因此，在日常的教学中，应注重学生在实验设计能力方面的培养。
一、对学生化学实验设计能力的培养应从夯实基础知识和基本技能开始
化学实验设计是根据一定的实验目的和要求，运用已有的化学知识和实验技能来构思设计解决新的问题的途径和方法。在《新课程标准》中对化学教学中知识与技能的培养有如下要求：“获得有关化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成一些化学实验”。化学基本理论是实验基础，所以在日常教学中，教师应重视对学生基础知识和基本技能的训练。
化学基础知识的主体内容主要有以下几个的模块：
a.化学基本概念和基本理论：这些知识是学习化学的入门知识，是与其他化学知识全部相联系的，渗透到各部分知识之中。在进行化学实验设计时也需围绕这些内容展开，根据理论知识进行分析才能使实验设计更加合理。
b.常见元素化合物知识：应使学生熟练掌握常见元素及其化合物的物理性质、化学性质，并能通过实验事实了解常见单质、化合物的制备原理和方法。
c.有机化学基础：中学学习的有机物的种类包括烃、卤代烃及醇、酚、醛、酸、酯等。通过对每类物质典型代表物性质的学习，由点及面地去深入推及类似物质的性质。
d.化学实验和计算：这部分应掌握一些基本实验操作，如物质的检验、分离、提纯和溶液配制、酸碱中和滴定等实验技能；初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法。掌握中学化学常规实验手段，熟悉常见仪器的规格、用途及使用注意事项。
二、在日常教学和活动中注重对实验设计思维的渗透
化学总是离不开实验。每一个化学实验都包括实验目的、实验原理、实验设计、实验药品、仪器、装置、实验操作及操作规程、实验结果的处理等几个方面的要素。要让学生在平时的实验教学中养成严谨的思维方式和习惯，这样才能为进行实验设计打下良好的基础。在此基础上，在日常化学实验教学中，教师就应有意识的通过对一些常规实验进行不同类型实验方案的设计和实施。来引导学生进行实验方案的设计。比如氯气的制备，课本上利用二氧化锰和浓盐酸加热条件下进行制备，那么，这样的气体发生装置还可以制备哪些气体呢？能否通过改变装置让氯气的制备更简单易行呢？
引导学生进行设计时，可以通过让学生独立思考、小组交流等方式进行讨论、探索、对实验装置、实验步骤等加以改进，逐步在设计中体现出自己的见解。比如设计C与浓H2SO4的反应产物检验的实验时，因有三种产物生成，那么应该选用什么试剂，按什么样的顺序来检验才是最科学的呢？各个小组都拿出自己的方案，首先进行讨论；然后进行对比分析，互相指出问题和不足之处，取长补短；最终拿出最合理的方案进行试验。
在组织学生开展课外活动时，可以引导学生关心自然、社会、科技以及生产、生活中的化学问题，阅读，查找一些实验技巧、趣味实验以及查阅、运用图表、数据等有关资料，并把这些新知识应用到相关的实验设计中，以此来开阔学生的视野，对学生的实验设计有很好的启迪作用。
三、培养学生实验创新思维能力
化学实验设计的核心是思维能力和创造性。化学实验的设计过程就是一个探索、创造的过程，对学生思维能力的要求较高。
学生的创造性思维和学生的动手实践能力是密不可分的，教学中要争取尽量让学生分组实验，在教学中可以让学生利用生活中的材料来尝试应用于化学实验，就地取材，使学生能随时验证自己的新设想。例如进行原电池工作原理的实验，所有材料都可以来自生活，电解质溶液可选择用水果或蔬菜代替，电极材料可以从废旧电池中获得。
在化学实验过程中，对同一种仪器或装置，通过不同的操作或改变其组合方式、先后顺序等进行改进，就可以实现装置功能的拓展。对仪器功能的开发和拓展，实际上也体现了对学生的创新思维与创新能力的开发和培养。比如“万能瓶”，在实验中根据实验原理，可以对其进行多种方式的利用，可以进行气体收集、除杂、干燥、性质验证以及流量流速的测定等。
通过新实验方案的设计，启发学生采用多种思维方式，扩展创新思维视角，获得超越实验本身更广泛的知识。使学生的创造能力得到提高，并激发了学生综合运用化学知识，积极主动思考化学实验的设计过程的积极性，从而拓展化学知识，扩展学生的创新思维视角，培养学生的思维能力和创新能力。
参考文献：
[1]苏教版化学必修一 必修二.
[2]苏教版必修一必修二教学参考书.
[3]高中化学课程标准2005修订版.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-5011816.htm
