浅谈学生化学实验设计技能的培养

魏运琦

新课标要求中学化学教育应着力培养学生的化学科学素质，并以实验教学改革作为突破口，把化学实验教学作为培养和发展学生各种能力的有效途径。

本文结合自己多年的教学实践与反思，就化学实验设计的涵义、化学教学过程中训练、学生实验设计技能的培养，谈谈自己的一点肤浅的体会。

一、正确理解化学实验设计的概念

化学实验设计是指实验者在实施化学实验之前，根据一定的化学实验目的要求，运用有关的化学知识和技能，对实验的各个环节（如实验仪器、装置、步骤及操作方法等）在头脑中所进行的一种规划；是实验教学的一种较高层次的教学方法。而实验设计技能是有关化学知识及多种实验技能（如仪器的使用、组装技能、实验操作技能等）的组合。

化学实验设计在化学科学研究中具有极其重要的作用，它直接关系到实验效率的高低，实验是否成功。科学、合理、周密、巧妙的实验设计，往往是导致化学科学的重大发现。卢瑟福的原子结构“行星模型”，就是根据他精心设计的a粒子散射实验结果提出来的。

在中学化学教学活动中，化学实验设计具有重要意义，实验设计的方法为广大学生所喜爱，它可以激发学生的化学学习兴趣，学生在独立或教师的启发下，根据所学会的化学知识和技能，设计出各种实验方案，并通过实验成功地解决化学问题，从而体验到成功后的喜悦，会激发起更大的学习热情，形成进一步学习化学的强劲动力。

其次，在实验方案的设计过程中，需要学生灵活地、创造性地运用所学的化学基础知识和基本技能，因而培养了他们运用知识解决化学实验问题的能力和创新能力。同时，进行化学实验设计还有利于学生科学方法的训练和科学态度的培养。

二、化学实验设计技能的教学策略

（一）善于捕捉教学内容中便于进行实验设计技能训练的知识点

进行实验设计的训练，需要我们老师由无意识转变为有意识。首先要能够熟练地驾驭教材，弄清每一个知识点及知识点之间的纵横联系，同时又要懂得教法，熟练运用提问技巧，巧妙设疑，将实验设计问题融入思维能力的培养中。

还要善于针对不同年级年龄段的学生，提出不同难度和档次的实验设计问题，既要体现课堂教学的针对性，又要落实教学的民主性，使所有的学生都能得到实验设计技能的训练机会。

如在学习金属钠的化学性质时，可在学生掌握钠与水反应的实验基础上，增设一个金属钠与CuSo4溶液反应的实验设计，并让学生注意模仿钠与水反应实验有关操作，做好实验操作以及现象的观察，并分析实验结果，得出能与水反应的金属不能将较不活泼的金属从盐溶液置换出来，较活泼的金属置换较不活泼的金属是有条件，通过这样的训练（未做这一实验之前，学生可能根据金属活动性顺序表，推测可能会有金属Cu析出），使学生更注重实验的客观性与科学性。

（二）将演示实验、学生实验、验证性实验等转化为实验设计问题，增加实验设计训练的机会

实践证明，这种做法的教学效果是很理想的，例如，在讲浓硫酸的强氧化性时，就可将浓硫酸与木碳的演示实验改为一个实验设计问题，通过以下的设问串讲起来：浓硫酸在加热条件下能够氧化不活泼金属铜，那么，它能否氧化某些具有还原性的非金属单质呢？

比如碳。如果你人为可以发生反应，试分析可能的产物。通过哪些实验能够验证产物的存在？能否设计一个串联实验依次验证？我们知道SO2气体也能使澄清石灰水变混浊，怎样才能证明使石灰水变浑浊不是SO2而是CO2气体引起的呢？水检验应在哪一步？用什么试剂检验水的存在？

等等问题，既训练了实验技能，又进行了思维能力的培养，还复习了水、SO2、CO2气体的验证知识以及SO2的还原性等已学过的知识，真可谓一举多得。教材中类似这样的例子是很多的，如Fe2+和Fe3+的相互转化问题；氯水中的成分分析与检验；乙醇分子结构式的确定；原电池的原理等等。这些实验设计可以由老师设计完成，也可以是师生共同设计实验，或由学生独立设计实验。通过设计实验，学生要认真钻研课本，到图书馆查阅资料，甚至上internet网收集相关信息，培养了学生的自学能力、观察能力、动手能力及思维能力，大大提高了学生的创新精神与实践能力。

（三）强化对化学实验习题的教学

实验习题是极好的实验设计能力的训练素材，完成实验习题是高层次实验能力素质的展示，也是培养学生创造性思维能力的契机，应该做好充分准备，认真对待，使实验习题的教学目标落到实处。

教师不仅要让每一个学生对每一个问题均有设想，通过对已知和未知的分析、对比、综合等思维加工，设计出实验方案，更要关注一个问题有多个方案的设计思想，并要进行科学评价，帮助学生筛选确定其中最优化的方案，使学生思维的发散性和创造性得到很好的锻炼。此外，近年来全国、上海市或广东省高考题中的实验题，也是进行实验设计训练的好素材，应该引起大家的重视。

综上所述，实验设计技能的训练，是一种极好的化学学科素质教育方式,这种训练能让学生学会提出问题，采用什么方式解决问题，体现了学生的参与精神，突出了学生的主体性。

通过实验设计，能够更充分地发挥化学实验在化学教学活动中的多层面的作用，使思维能力的训练更具体、更有针对性、也更有实效。

因此，作为化学教师应该着眼于化学学科作为公民的基本素质的教育，努力创造实验的条件，积极探索实验教学的功能，使学生们不断增强解决实际问题的能力。