例谈初中化学实验教学设计

庄玉香

【摘 要】在进行初中化学实验教学设计时要深思熟虑，严谨认真，遵循实验设计的原则，在问题情境的设计、活动的设计等诸多方面进行精细化处理，有效发挥实验教学的功能。

【关键词】初中化学；实验教学；实验设计；问题情境；实验设计原则

化学实验在化学课程中具有十分重要的地位，初中学生刚接触化学这门学科，科学合理地进行化学实验教学设计可以有效培养学生的化学学习兴趣，激发学生的探究欲望，帮助学生形成化学核心素养，因而在进行初中化学实验教学设计时要深思熟虑，严谨认真，遵循实验设计的原则，在问题情境的设计、活动的设计等诸多方面进行精细化处理，有效发挥实验教学的功能，为学生的进一步发展打好坚实的基础。

1.初中化学实验教学设计的原则

1.1安全性原则

在设计化学实验时，安全性是第一原则，要全面考虑，在实验流程上保障学生和教师的人身安全，最大限度地排除不安全因素。例如，在设计“验证氢气的性质”实验时，有学生这样设计：（1）请氢气收集到气球中，放开手后，氢气球上升，以验证氢气比密度比空气小。（2）将充满氢气的气球点燃，以验证氢气具有可燃性。该实验设计尽管操作简单，但忽略了一个重要的因素就是其安全性，将充满氢气的气球点燃时有时会发生爆炸，这种事故在现实生活中也常常发生。

1.2环保性原则

在化学实验中可能会产生一些废水、污染性的气体、一些有毒的烟尘等，这些都可能给环境带来一定的影响。化学实验设计要以减少化学实验对环境的污染为原则。

例如，“燃烧条件的探究”实验（见图1），该实验的优点是水中取火，实验现象很明显，产生的五氧化二磷可以被水吸收，从而更环保，水中白磷的燃烧也更加安全。

1.3易于观察性原则

化学实验的易于观察性主要表现在实验现象明显。这也是化学实验设计的一个主要方面，没有明显的实验现象，就很难得到科学的推理和科学的结论。以水和二氧化碳的反应为例。水和二氧化碳的反应是一个难点，因为水和二氧化碳的反应没有明显的实验现象。可以这样进行设计：（1）将装有二氧化碳的矿泉水瓶中倒入半瓶水，振荡，矿泉水瓶变形；（2）打开矿泉水瓶，将里面的水倒在浸有石蕊试液的纸花上面，纸花会变成红色；（3）再做对比实验，将干燥的纸花分别浸入到二氧化碳气体中或喷上水，可以看到纸花不变色。通过这个实验，可以清楚地得到二氧化碳会和水反应，得到的物质会使石蕊变红色的结论，突破了教材难点。

1.4节约性原则

在教学过程中一些微型实验的出现和发展，在化学实验过程中节约药品这一方面有了很大的突破。不是所有需要验证的问题都可以用“微型”实验来说明，但是在设计实验时一定要注意节约药品。以铁丝在氧气中的燃烧为例，实验设计如下：（1）在集气瓶中放入少量的二氧化锰；（2）倒入适量的过氧化氢溶液；（3）盖上玻璃片，过一会儿验满；（4）将绕成螺旋状的细铁丝在前端绑上火柴梗，点燃后伸入集气瓶中。该实验的优点是：操作需要的药品较少，体现了节约的原则；不需要再收集氧气，操作比较简单。用同样的方法，把涂有铝粉的滤纸条点燃，可以完成铝在氧气中燃烧的实验。

1.5精确性原则

化学实验的精确性要求实验由于操作造成的实验误差尽量小。

以空气成分的验证实验为例。如图2所示：在燃烧匙里预先放入足量的红磷，在燃烧匙中装入电热丝，通电后电热丝发烫，点燃红磷。该实验的优点是：操作简单，成功率较高；在密闭容器中进行操作，实验误差小，同时还可以减少对环境的污染。

2.设计化学实验教学目标的策略

2.1贯彻“最近发展区”理论

化学实验的教学目标应体现“以学生为主体”的理念，要在学生现有的知识和技能的基础上，综合学生的情感、态度和价值观发展水平，在“最近发展区”理论指导下，让学生通过实验活动，在原有的知识和技能层次上得到进一步的提升。以“燃烧的条件”实验教学目标的设计为例，有教师设计的教学目标为：知道燃烧的条件，初步认识实验所运用的“实验条件控制”方法，培养学生的实验探究能力。在该案例中，由于学生在前面的学习中己经接触到了实验条件控制方法，因而这里的实验条件控制方法应该定位在“认识”层面上，而不是“初步认识”。教师在设计实验教学目标时，要对学情进行详细的了解，在学生原有的实验知识、实验技能的基础上去寻找学习实验新知识和提升实验技能的“生长点”。

2.2化学实验教学目标的设计要具有较强的针对性

在进行化学实验教学目标的设计时，要具有较强的针对性，不能随意放大或缩小具体的实验内容。例如，在上面“燃烧的条件”实验教学目标的设计中，“知道燃烧的条件”这一目标是整个课题“燃烧和灭火”的教学目标（即课时目标），并不是本实验内容的教学目标，因而该实验教学的知识目标可以这样设计：知道燃烧需要氧气，知道可燃物需达到着火点才能燃烧。

2.3完成实验所花费的时间要适当

任何实验教学目标的设计，最终的目的是为了达成一定的目标，体现实验的目的性和价值性。初中化学课程一般安排在初三学习阶段，学生为了中考都在积极地做着各种准备，因而在设计实验时间时要把握好尺度，切实可行。还以“燃烧的条件”实验教学目标的设计为例，“培养学生的实验探究能力”需要一定的过程和时间才能达成，单个实验很难完成这一宏大的目标，可以将这一目标设计修改为“体会运用‘实验条件的控制方法进行实验探究的过程”，从而很好地贯彻了新课程标准对于实验目标层次的不同要求。

2.4要突出对学生化学核心素养的培养

作为培养学生核心素养重要环节的化学实验教学，不仅要重视学生化学实验知识与技能的获得，实验探究能力的提升，还要关注化学实验在态度、情感、价值观层面上的发展。因此在设计教学目标时，也应该从上述3個维度来考虑。如设计“二氧化碳制取的研究”这一实验教学目标时，可设计出这一实验情感目标：在实验室制取二氧化碳的研究过程中，学生逐步养成相互合作、严谨求实、勇于创新的科学探索精神。

3.初中化学实验教学问题情境设计策略

3.1设置合理的情境性问题，激发学生主动探究意愿

在分组实验课前编制预习案时，设置合理的情境性问题，既能指导学生的实验操作，又能激发其主动探究的意愿。

以分组实验“粗盐中难溶性杂质的去除”为例，可以设计两类不同的情境性问题：（1）粗盐是纯净物还是混合物，为什么呢？本次分离实验利用了食盐的哪种物理性质？这种结晶的方法还适用于哪类物质……此类问题以培养学生自主设计实验方案为导向，如为帮助学生了解实验目的，或为帮助学生明确该实验的设计意图及培养学生对同类问题的解决能力等；（2）蒸发前将滤液倒人蒸发皿时，若不小心洒出部分滤液，会对实验的最终结果有何影响……此类问题为促进学生的主动学习以提升其思维深度，有效引导学生对实验误差进行反思，培养学生通过化学实验获取信息的能力。

3.2运用核心问题或核心词，解决教学的重点和难点

课程标准中指出，“义务教育阶段的化学教育，要引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学的基本观念”。例如，在进行“质量守恒定律”新授课时，由于学生在物理中学过“能量的转化和守恒定律”，且已有部分生活经验，学生对“质量守恒”已形成了前科学概念，因此可以设计“你认为什么是质量守恒？”作为这一新授课中反复设问、诱导求异、多角度辨析的开放性问题，顺利地解决了学生在化学计算中的审题难点。

3.3设计直观实验，培养学生的问题意识

在化学理论与概念的教学中，可以通过化学实验有意识地渗透学科核心思想。比如，通过稀盐酸和碳酸钠粉末反应的实验，学生不仅能够提出针对性的问题：“为什么在有气体生成的反应中天平不平衡？”还能设计出将原实验装置密封起来的改进实验，从而理解了质量守恒定律中“反应生成的各物质的质量”的内涵，也初步领会了物质的分类观、转化观、微粒观等。通过诸如此类的小实验的设计，既强化了质量守恒定律的内涵和外延，也培养了学生的问题意识。

4.初中化学实验教学活动设计策略

4.1设计活动时要紧密联系实际问题

在进行初中化学实验活动设计时，要依据课本原有的设计思路，积极引导学生在充分理解课本现有实验的基础上，综合利用所学知识对课本原有实验设計思路、操作方法、实验装置、进行必要的改进形成创新活动设计，增加实验的趣味性和有效性。如生石灰作为干燥剂，和水反应并放热，可以将生石灰和水放在矿泉水瓶中盖紧，在确保安全的状态下观察矿泉水瓶的爆裂情况。红磷燃烧测定空气中氧气含量时可以通过定量的方法先将水放入集气瓶测量空瓶时空气的体积，再用大量筒精确测定白磷燃烧后排出的水的体积，经过定量分析实验，准确理解课本所讲的大约（可能大于或少于）五分之一的含义。类似这些实验活动设计主要包括技能性学习目标和体验性学习目标，选择的实验活动内容体现了科学过程和科学方法的具体应用。

4.2设计活动时要结合学生生活经验或社会热点问题

一方面选取与学生生活贴近又结合社会实际的知识内容，从已掌握的物质的组成结构性质用途为出发点，力图解释生活情境中发生的事例，体验化学问题就在我们生活的身边，感受化学的重要性；二是善于发掘日常生活和生产中的学习索材，从学生已有的经验出发，让学生对熟悉的生活情境和社会热点问题进行分析和思考，感受化学的重要性，了解化学与日常生活的密切关系，把学到的知识运用到实际中去，逐步运用已有的化学知识分析解决与化学有关的一些简单的实际问题，培养学生对自然和社会的责任感。例如，安排“硬水的鉴别”“用食醋除去水垢”“燃烧法鉴别羊毛织物和化纤织物”等实验活动，不仅把化学知识应用于生活实际，而且能激发学生的探究心理，将惊奇感化作学习的动力，提高学习化学的兴趣。让学生从社会热点问题中取材分析，可以增加学生的社会责任感。例如，让学生用学过的燃烧爆炸知识分析“中石化青岛燃爆事故案例”“天津化学仓库爆炸事件”中爆炸的可能原因，等等，让学生形成科学严谨、实事求是的态度，同时又是一次注重生命的安全教育，使其在面临和处理与化学有关的社会问题时能做出更理智、更科学的思考和判断。

【参考文献】

[1]王兴平.新课标下初中化学探究性实验的教学设计与研究[J].科学大众（科学教育），2013（8）：43

[2]翟其君.新课改下初中化学实验教学探讨[J].教育教学论坛，2012（37）：263-264