化學實驗設計
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化學實驗設計范文第1篇
關鍵詞：初中，化學，實驗，設計
前言
化學是一門以實驗為基礎的自然科學。以實驗為基礎的化學學科特征決定了化學實驗在化學教學中發(fā)揮著不可替代的教育功能。教育部頒布的《初中化學課程標準（實驗）》指出：“以實驗為基礎是化學學科的重要特征之一?；瘜W實驗對全面提高學生的科學素養(yǎng)有著極為重要的作用?；瘜W實驗有助于激發(fā)學生學習化學的興趣，創(chuàng)設生動活潑的教學情景，幫助學生理解和掌握化學知識和技能，啟迪學生的科學思維，訓練學生的科學方法，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和價值觀”。[1]實驗在化學教學中占有舉足輕重的地位，是實施素質教育的有效途徑。
化學實驗研究的對象是物質，這里的物質既可以是天然存在的，未經(jīng)人工改造過的物質，如自然界中的空氣、石油、煤等；也可以是天然存在的，但經(jīng)過一定的物理或化學方法提取、制備才能得到的物質，如氧氣、鋁、尿素等；還可以是人們用化學方法創(chuàng)造的，在自然界中原本并不存在的新物質，如合成橡膠、塑料等。初中化學作為啟蒙性、基礎性的課程，其實驗內容從化學實驗研究的對象和研究內容的角度分析，大致也包括上述幾個方面。
實驗設計，即是設計實驗。即由原題給出一定的物質材料，由學生自行設計可實行的操作方案，通過實驗現(xiàn)象，得出正確結論，來驗證物質的存在與否或辨別物質。
一、初中化學實驗設計
1、以課程標準的基本要求為根本，合理選擇實驗素材
課程標準從“知識與技能”、“過程和方法”、“情感態(tài)度與價值觀”等目標上，對化學實驗有明確的要求，體現(xiàn)了化學以實驗為基礎的思想。新教科書中實驗的設計，以達到課程標準的實驗目標和內容要求。
2、實驗內容貼近學生的實際生活
從日常生活中選取學生熟悉的素材，引導學生從觀察與探究身邊的一些常見事物入手，了解化學對人類生活的影響，體會化學發(fā)展對改善和提高人類生活質量的關系。通過五彩繽紛的化學物質和豐富多彩的化學變化，是學生切身感到化學就在身邊，進一步增強學生對化學的好奇心和探究欲望。
例：“常見的酸和堿”實驗的探究，將班級種植的花卉的花瓣如月季花、蘿卜蓮和生活中的蔬菜如卷心菜、胡蘿卜等在研缽中搗爛并加酒精浸泡成為指示劑，分別加到食醋、石灰水、鹽酸和氫氧化鈉溶液中的現(xiàn)象進行記錄。比較所制得的指示劑中，那些在酸或堿溶液中的遠射變化效果較好。該案例中的實驗探究就是利用學生身邊長江的各種花朵、食醋等進行探究活動的例子。
化學科學的發(fā)展增進了人類對自然的認識，促進了社會的進步。但是化學在給人類社會帶來巨大福利的同時，也出現(xiàn)了一些與化學有關的社會問題，如環(huán)境、能源、健康等，甚至有些化學現(xiàn)象可能影響到了人類的生活和社會的可持續(xù)發(fā)展。因此，在新教材中化學實驗內容的選擇注意用具體的真實的事件引導學生正確認是化學與社會發(fā)展的關系，“使學生知道自然資源并不是取之不盡、用之不竭的，人類要合理地開發(fā)和利用資源，樹立保護環(huán)境，與自然和諧相處的意識”[2]。讓學生學會從化學的角度來解釋和解決現(xiàn)實中與化學有關的社會問題。
例：在“鐵的性質”的教學中，需要用到鐵釘生銹的演示實驗，可先讓學會自己找材料，每人在實驗前10天準備三只干凈的醫(yī)用針劑小藥瓶。按裝滿水、少量水、干燥三個不同條件各放入一枚鐵釘。讓學生每天觀察一次并做好記錄。最后讓學生展示成果。教師講解與學生討論結合，直到得出正確結論，效果較好。
3、實驗內容更加注重實驗的趣味性
以生動、形象、鮮明、新奇的實驗現(xiàn)象激發(fā)學生興趣的化學實驗，稱之為興趣實驗[3]。針對初中具有強烈的好奇心，對新奇的事物具有強烈的探究和求知欲望的特點，增加了趣味性實驗。一方面，可以增加學生對學習化學的興趣；另一方面，引導學生通過趣味實驗的新奇現(xiàn)象，進一步分析產(chǎn)生現(xiàn)象的原因，從而將學生對實驗現(xiàn)象的表面興趣轉化為對學習、探究化學知識本身的興趣。
例：“燒不壞的手帕”
在課前事先用一塊棉手帕，在盛有乙醇的體積分數(shù)為70%酒精的燒杯中浸泡，待均勻濕透后取出，在課上將浸透的手帕舒展開，用鑷子夾住兩角，請學生幫忙點燃手帕，讓它燃燒。當火焰熄滅后，手帕完好無損。追問這是為什么？點出原理以增加學生學習化學的興趣。
4、科學合理減少污染，使實驗綠色化
綠色化學就是環(huán)境友好化學，它的核心內涵式在反應過程和化工生產(chǎn)中，盡量減少或徹底消除使用和產(chǎn)生有害物質。綠色化學的著眼點是使污染消滅在生產(chǎn)的源頭，使整個生產(chǎn)過程和生產(chǎn)工藝對環(huán)境友好，這是從根本上消除污染的對策。新教材對實驗的綠色化非常重視，主要體現(xiàn)在：①盡量做到選擇的實驗其反應物和生成物無污染或污染小。②如果是污染性較強的反應物，則在密閉的裝置內進行實驗；如無法進行密閉實驗時，在通風櫥進行或采取其他防護措施。③對產(chǎn)生的污染物做到有效地回收和處理。④為了防止學生操作不熟練而造成污染，對一些有污染性而有需要制備的物質，由教師在實驗前制備好分給學生。[4]
二、如何培養(yǎng)初中生化學實驗設計能力
1、化學實驗以探究為主，引導學生主動實踐
要培養(yǎng)學生的化學實驗設計能力，在實驗教學過程中，教師必須引導學生認真分析實驗設計方法，使學生從中體會實驗設計思想，掌握實驗設計方法，從而達到培養(yǎng)實驗設計能力的目的。
例：“二氧化碳氣體制取”的實驗教學中，如果按照過往的課本要求，就是提供了特定的裝置給學生選用，另外，藥品也是一般指定選用大理石與稀鹽酸的反應，這樣做限制了學生的實驗設計能力的發(fā)揮，不利于對該知識點的完全掌握。在二氧化碳實驗室制法的教學中，事先準備了如下幾組實驗：（一）碳酸鈉與稀鹽酸反應；（二）純碳酸鈣粉末與稀鹽酸反應；（三）石灰石與稀鹽酸反應；（四）石灰石與濃鹽酸反應；（五）石灰石與稀硫酸反應。讓學生依次分別做這五個實驗，然后共同討論：在實驗室條件下制取二氧化碳選用哪組實驗最合適？為什么？在經(jīng)過討論得出共同的結論：實驗室應用石灰石（或大理石）跟稀鹽酸反應制取二氧化碳最適合。
實驗設計關鍵在于學生能熟練掌握基本的實驗操作，熟悉實驗過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象，從而確定出所需的步驟方案，推導出正確的實驗結論。5覆蓋面廣，組織性強，側重于考察學生對于知識的綜合應用，而開放式的答題形式，又大大拓寬了學生的思維層面，調動了學生興趣，對提高學生綜合組織能力起到很大作用.
2、創(chuàng)設興趣小實驗，激發(fā)學生主動參與
興趣是最好的老師，是主動學習的最初動因，它能推動學生去探索真理，并帶有情緒體驗色彩的意向，會產(chǎn)生強烈的參與意識，進行創(chuàng)新實踐。因此，在教學中引導學生把枯燥呆板易懂的實驗設計成生動活潑的興趣小實驗，也不失為激勵學生主動參與，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的好途徑。
例如：在學習了可燃物燃燒的條件后，我給學生巧妙的提出了這樣一個問題，水中的白磷能燃燒嗎？問題剛提出，學生迷惑，甚至回答“否”，但一經(jīng)點撥，許多同學馬上恍然大悟，于是我要求他們先討論怎樣設計操作步驟？還需用到哪些儀器和藥品？還要講出創(chuàng)作設計的理由。最后，人人舉手，欲上臺表演。
創(chuàng)設新穎有力的實驗問題情境，激勵學生分析問題、積極思維、主動思考。實際上，書上的有些實驗存在著不合理性或難以操作性等不妥之處，引導學生主動思考對某些實驗進行設疑，讓學生籌劃，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新情感。
結論
經(jīng)過一年來對初中化學實驗設計的探討研究和對學生的實驗能力設計的培養(yǎng)，在各方面都取得了一定的成績，但不足之處還是存在的，例如，課堂的時間控制問題和實驗設計的方向問題還是不夠完善，希望在不久的將來，可以做得更好。而我們教師更要及時分析和總結并拿出相應的計劃和措施給學生輔導，使學生的化學素質得到根本的提高。
參考文獻
[1] 中華人民共和國教育部.2001.全日制義務教育化學課程標準.北京： 北京師范大學出版社
[2] 劉克文.初中化學新課程教學法.2002.南京：南京師范大學出版社
[3] 胡滿成.2001.化學基礎實驗.北京：科學出版社
化學實驗設計范文第2篇
【關鍵詞】化學實驗設計 培養(yǎng)學生的能力
【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674—4810（2012）18—0133—01
化學作為自然學科，實驗設計的教學是培養(yǎng)學生探究學習能力的主要平臺。如何在實驗教學中培養(yǎng)學生探究學習所需的各項基本技能，對新課程目標的達成起著決定性的作用?；瘜W實驗的設計過程實質上是一個探索、創(chuàng)造的過程，不能固守常規(guī)，要不斷更新、不斷完善。通過設計實驗讓學生從已有的實際經(jīng)驗出發(fā)，親自經(jīng)歷實際問題的操作、解釋與應用過程，培養(yǎng)學生通過實驗解決問題的能力，并在此基礎上主動建構知識、獲得學習方法。這對轉變學生的學習方式，激發(fā)學生的興趣有一定的積極作用。
一 化學實驗設計可讓學生掌握中學化學常規(guī)實驗技能
常規(guī)實驗手段是化學實驗的基礎，綜合實驗是常規(guī)實驗的綜合運用，即使那些高、精、尖的實驗也離不開常規(guī)實驗，因而教材中所有實驗（包括教師的演示實驗）都要盡可能地讓學生在課內或課外分組設計，同時一絲不茍地完成。通過動手，一方面達到對常規(guī)實驗操作（加熱、蒸發(fā)、過濾、分液、稱量、滴定、儀器組裝等）的熟練掌握，同時熟悉常見儀器的應用范圍和使用注意事項。
二 化學實驗設計可提高學生對化學實驗六要素的全面理解
一個完整的化學實驗包含六個要素：實驗目的，實驗原理，實驗設計，實驗藥品、儀器、裝置，實驗操作及操作規(guī)程，實驗結果的處理。通過自己動手設計實驗，學生體會化學實驗方案的步驟，實現(xiàn)學生對于實驗的藥品、目的、原理、方法、過程、意義、優(yōu)缺點的全面理解。
例如，在學習鐵與鐵的化合物時，F(xiàn)e2+鹽溶液與強堿溶液反應實驗中，先讓學生寫出硫酸亞鐵溶液與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式：
FeSO4+NaOH=Fe（OH）2+Na2SO4
而后，學生通過觀察實驗現(xiàn)象興奮起來。他們描述所觀察到的實驗現(xiàn)象是：裝有NaOH溶液的試管中靠近滴管口有灰色沉淀生成，且很快變?yōu)榛揖G色沉淀，最后變?yōu)榧t褐色沉淀。這與他們了解的實驗現(xiàn)象有所不同，這激發(fā)了學生的好奇心。通過討論，基本統(tǒng)一為以下意見：紅褐色沉淀是Fe（OH）3，而且Fe2+轉化為Fe（OH）3的過程中發(fā)生了氧化還原反應。這時，可以先引導學生閱讀課本后再講解相關知識。
接著設疑：“如何制備一定量的Fe（OH）2并保持一段時間呢？”
此時，學生的積極性被徹底調動出來，筆者將學生分組，設計實驗方案，各組提出設想方案：用新制的FeSO4溶液；用煮沸并冷卻后的蒸餾水配置的NaOH溶液；用長滴管吸取NaOH溶液插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液；在反應液面上滴加植物油或苯進行液封等方法。最后選一組代表展示一套優(yōu)秀的實驗設計方案。
三 化學實驗設計能夠提高學生的思維能力
學生的一切學習活動都離不開思維?；瘜W實驗的設計過程實質上是一個探索、創(chuàng)造的過程，對學生思維能力的要求較高，而中學生的思維活動還處于從經(jīng)驗型向抽象型過渡的階段。通過讓學生自己動手設計實驗，可使學生的思維活動盡快趨于成熟，盡早地具備辯證思維的能力，同時培養(yǎng)出較好的思維品質。例如，怎樣用三種最好的方法制取CaCl2溶液？筆者提出這個問題后，把全班學生分成四人一組，先讓學生小組討論提出制取CaCl2溶液的可能方法，然后學生四人一組分頭進行實驗，對每種實驗方案都要進行實驗驗證。學生在實驗探索中最后找出最好的三種方法：CaO、CaCO3、Ca（OH）2分別與稀鹽酸反應制取CaCl2溶液，這三種方法實驗步驟最少，原料成本最低，產(chǎn)率最大。學生通過設計探索性實驗，做探索性實驗，學會了用實驗研究化學問題的方法，掌握了實驗基本操作和技能，激發(fā)了學生學習的興趣，并培養(yǎng)了學生分析問題、獨立操作、解決問題的能力，提高了學生的思維能力，為學生在高中的進一步學習打下了堅實的基礎。
四 化學實驗設計能夠啟迪學生的創(chuàng)造性思維
創(chuàng)造性是實驗設計的靈魂，學生在設計實驗時，首先是通過模仿、遷移現(xiàn)有的實驗方案，然后通過獨立思考、逐漸探索在實驗設計中體現(xiàn)自己的個性，具有一定的創(chuàng)造性。學生為了設計成功的實驗，通過閱讀、查找資料，找到一些實驗小竅門、實驗藥品及儀器的代用品以及實驗裝置的改進等有關資料，這樣可以開闊學生的視野，啟迪學生進行創(chuàng)造性思維。同時，學生也會提出一些能激發(fā)創(chuàng)造欲望和創(chuàng)造興趣的問題，只要給學生動手的機會，就會讓學生在手腦并用的活動中迸發(fā)出創(chuàng)造的火花。
例如，在濃硝酸的特性教學中涉及“銅與濃硝酸、稀硝酸的反應實驗”，教材中的方法是在盛有銅片的試管中直接加入濃硝酸和稀硝酸，產(chǎn)生的氣體用NaOH溶液吸收。這種實驗方法不便控制，且Cu與稀HNO3反應后得到的氣體仍為紅棕色（2NO+O2=2NO2）。在教學中筆者引導學生結合學過的制取H2、CO2等氣體的改進裝置，對本實驗裝置進行重新設計，既能控制反應的進行，又可以清楚地觀察到NO氣體轉化為NO2時的顏色變化。通過對教材中實驗的適當改進、設計，讓學生參與化學實驗設計，可以提高學生運用實驗知識解決化學實驗問題的能力，深刻理解實驗內容，達到提高教學效果的目的，又增強了學生的創(chuàng)新意識，提高了學生的創(chuàng)新能力。
總之，化學實驗設計是化學學科的一個知識升華，只有在掌握好基礎知識等各方面能力后才會有所提高進步，學生必須從日常的課本知識上下工夫，才會將化學各方面知識駕馭于化學實驗中。
參考文獻
化學實驗設計范文第3篇
幫助學生構建系統(tǒng)的知識體系
化學實驗是化學學科教育的源泉，是訓練科學方法的有效途徑，是形成化學知識體系的必由之路。通過化學實驗，能夠幫助學生加深對客觀知識的認識，有效構建系統(tǒng)的知識體系。
創(chuàng)設實驗設計，直觀展示，提高學生的認知效率 人的認知過程是從感性認識到理性認識，是一個從感知上升到抽象的過程?；瘜W實驗教學的直觀性，起著其他教學方法不可替代的作用。比如，死灰復燃實驗可以直觀地展現(xiàn)氧氣的助燃性。這樣的例子還有很多，如學生在剛學化學時對溶解屬于物理變化不理解，教師如何講解、強調都沒用，但在做了硫酸銅晶體溶于水呈藍色溶液的實驗后立即理解原物質仍然存在。通過設計實驗進行教學，能將此類現(xiàn)象直觀地展現(xiàn)給學生看，達到事半功倍的效果――改變枯燥的學習過程，可以調動學生學習的主動性和積極性。
創(chuàng)設實驗設計，對比分析，使學生理解知識的本質 化學實驗活動是一種感性的活動過程，也是一種理性的思維活動過程。一個好的實驗設計可以讓知識清晰呈現(xiàn)，讓學生正確認識知識，抓住本質。案例一：實驗探究二氧化碳通入紫色石蕊試液，石蕊變紅。第一步，提出問題：“是什么物質使石蕊變紅？”第二步，實驗、觀察（設計探索性實驗）。第三步，實驗事實及其處理。第四步，結論：通過對比發(fā)現(xiàn)，二氧化碳能與水發(fā)生反應生成碳酸，碳酸使石蕊試液變紅。學生通過觀察和實驗操作，收集并處理實驗數(shù)據(jù)，讓學生從現(xiàn)象描述觸及本質，幫助學生由表及里地理解知識，得出正確結論，從而理解知識的實質，最終構建新知。
培養(yǎng)學生設計實驗的創(chuàng)新精神
初中化學實驗類型可以分為“探究型（啟發(fā)型）”“驗證型”和“應用型”三類。這三類化學實驗教學活動均有助于學生解決各種化學問題。根據(jù)不同的情況，我們可以因材施教，設計不同方法以獲取實驗的實效性。
探究型化學實驗問題的提出及實驗設計 提出這類問題的目的是通過模擬來體驗科學家探索的過程，培養(yǎng)科學探究的能力和方法，直接或間接地為化學科學概念、理論或假說的建立、形成和發(fā)展提供重要的化學實驗事實。案例二：實驗探究氫氧化鈉與二氧化碳的反應。提出問題：如何證明CO2與NaOH發(fā)生了反應？結論：如能發(fā)生反應，瓶內壓強會隨氣體的減少而減小，使小橡皮泡變大。學生在老師的啟發(fā)下，根據(jù)“產(chǎn)生壓強差原理”設計出幾種實驗裝置。若發(fā)生反應就會看到，氣球膨脹、水倒流、水位變化、瓶子變扁等現(xiàn)象。在探究實驗設計時，學生首先要學會觀察模仿，再學習移植現(xiàn)有的實驗方案，然后再通過理性思維對它們進行周密思考和精心設計，聯(lián)想遷移，刻苦探索，逐漸在實驗設計中體現(xiàn)自己的個性。探究實驗設計，在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維方面有其得天獨厚的條件。
驗證型化學實驗問題的提出及實驗設計 提出這類問題的目的是驗證實驗者的理論推斷或假設，側重于從已有知識或生活積累出發(fā)。案例三：實驗探究二氧化碳的性質。提出問題：如何設計實驗證明二氧化碳的性質？二氧化碳是一種生活中常見的物質，雪碧中就會逸出二氧化碳氣體。學生紛紛提出自己的想法，并設計實驗來驗證二氧化碳的化學性質。由于是用雪碧瓶中搖出的氣體來做實驗，學生覺得特別新鮮，學起來也興趣盎然。由此可見：驗證型化學實驗問題往往是重新認識已有知識，若僅僅紙上談兵，學生會感覺枯燥乏味。引導學生設計實驗來驗證自己的理解從而形成新知，通過活動幫助學生養(yǎng)成尊重事實的科學態(tài)度，培養(yǎng)學生科學的思維方法和創(chuàng)新能力，養(yǎng)成良好的科學素養(yǎng)。
用型化學實驗問題的提出及實驗設計 “化學實驗是化學理論賴以產(chǎn)生的基礎，是化學理論運用于生產(chǎn)實踐的橋梁和中介。”提出這類問題的目的是，通過理論運用于實踐，尋找解決問題的有效途徑，側重于從聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際出發(fā)。案例四：①金屬為什么生銹如何防護？②什么物質可降低土壤酸性，什么物質可治療胃酸過多？③滅火的方法有哪些？為什么？
事實表明：如果學生的思維缺少了應有的碰撞，就難以激起他們真正的探究熱情，不利于學生的主動學習與發(fā)展；如果我們可以讓學生利用生活中的材料來設計實驗，證實自己的想法，就會使學生的思維得到發(fā)展與提高。
提高學生設計實驗的實踐能力
化學實驗設計的內容一般可分為實驗原理（反應條件）、實驗裝置（實驗裝置的改進）、實驗步驟和操作方法等。教師要引導學生學會細化設計內容，尋找相關信息，確立探究方案，使學生思維清晰，提高實驗設計的有效性。
實驗原理的探究 案例五：實驗二氧化碳制取的研究。提出問題：實驗室用什么方法制備CO2最適宜，為什么？學生想法：①木炭燃燒；②高溫煅燒石灰石；③大理石與稀鹽酸反應……交流反思：制得氣體可能不純，條件較難滿足。提供藥品：塊狀大理石、碳酸鈣粉末、稀鹽酸、稀硫酸、濃鹽酸。學生設計的實驗：①稀鹽酸和大理石；②稀鹽酸和碳酸鈣粉末；③稀硫酸和大理石；④稀鹽酸和石灰石。學生的結論：塊狀的大理石或石灰石反應持續(xù)速度適中。筆者認為：本課的選材源于學生的生活實際，從提出課題、提出假設、實驗設計、進行實驗、反思、實現(xiàn)知識的形成，整個過程一氣呵成。學生們在探究學習中深切地體會到化學探究的樂趣，學生的學習情緒被激發(fā)，提高了學習化學的興趣，掌握了科學方法，成功完成了預定的教學目標，提高了學生的實踐能力。
實驗裝置的探究 案例四：探究二氧化碳的實驗室制法的裝置。首先，提出問題：“能不能用制氧裝置來制二氧化碳呢？”讓學生從反應物的狀態(tài)和反應條件入手選擇所需裝置；教師接著展示先輩發(fā)明的啟普發(fā)生器，激起學生的探究實驗設計的興趣；然后，師生一起討論如何分離二氧化碳的兩種反應物，要求在前面幾套裝置中進行改進，以達到相同效果。此處問題的難度較大，需要遞進式思考。最后形成結論：①將固體擱置在液體中間，加一個隔板，使之不能參與反應；②利用變大的氣壓將液體壓回到一個容器中，使固液分離（加一個長頸漏斗，伸入液體中）；③控制氣壓變化使固液接觸或分離（加一個彈簧夾）……實驗設計中，教師可引導學生以一個目標作為思維起點，沿著不同方向，提出各種設想，尋找各種途徑，設計解決具體問題的實驗方法，通過發(fā)散思維和集中思考來歸納出一個最優(yōu)化的答案。要讓學生將所學知識運用到在實際應用中去，使學生能夠更好地做到學以致用，增強學生的實踐能力。
結束語
化學實驗設計范文第4篇
本文僅以“鹽酸和氫氧化鈉溶液能否發(fā)生化學反應”為例,來說明在教學中如何有效指導學生進行化學實驗設計。
一、發(fā)現(xiàn)問題,確立研究內容
實驗設計方案的題材新穎,更容易引起學生探索的興趣和愿望,激發(fā)求知欲。所以,在教學中教師要善于為學生創(chuàng)設問題情景,引導學生提問。提問是學生進行探究的動力,鼓勵學生多提問,改變“教師問,學生答”的呆板模式,變“學生答”為“學生問”,活躍思維。要借助依據(jù),鼓勵學生猜想,培養(yǎng)學生形成假設的能力,從而確立研究內容。
例如,在學習“中和反應”內容時,可先演示趣味小實驗“變色的小花”,激發(fā)學生學習的興趣和欲望,再創(chuàng)設真實生動的問題情景:教師向一支試管中加入少量氫氧化鈉溶液,再逐漸滴加稀鹽酸,振蕩,使其充分混合。讓學生觀察實驗現(xiàn)象,教師再提出問題:氫氧化鈉溶液和鹽酸混合在一起后,我們并沒有觀察到明顯變化,它們之間是否發(fā)生了化學反應?同學們就會七嘴八舌,各抒己見:①兩者沒有發(fā)生反應;②兩者發(fā)生反應了。同時也就確定了研究內容,即鹽酸與氫氧化鈉能否發(fā)生化學反應的實驗驗證。
二、根據(jù)研究內容,設計實驗方案
在確定了研究內容的基礎上,教師要引導學生分析所研究的內容。首先,對研究的課題所涉及的化學原理,對參加化學反應的各種物質的性質要有全面、較深入的了解和認識,要盡可能估計到在什么樣的實驗條件下,可能發(fā)生什么樣的化學反應,以及產(chǎn)生什么樣的實驗結果。其次,必須按照化學反應原理,根據(jù)化學反應物質和生成物質的性質、實驗條件的控制、發(fā)生反應時可能產(chǎn)生的能量變化,來預選實驗方法和手段。然后,確定實驗操作的程序和步驟。在實驗控制條件方法上,可向學生介紹全面比較法、優(yōu)選法、正交試驗法等探尋最佳實驗條件的方法,設計出合理的化學實驗方案,以保證化學實驗的順利實施。教師要從實驗目的、實驗原理、實驗步驟設計、實驗藥品和儀器及裝置、實驗操作及操作規(guī)程、實驗結果的處理等六個方面進行指導,以幫助學生設計出自己的實驗方案。
例如,在上述“鹽酸和氫氧化鈉能否發(fā)生化學反應”的實驗驗證中,教師可以提供一些備選的實驗藥品(鹽酸、氫氧化鈉、石蕊、酚酞、pH試紙等)和儀器(玻璃杯、溫度計、試管、燒杯等),并引導學生分析指示劑與酸、堿反應的顏色異同,酸、堿性溶液的pH異同,化學反應常伴隨著能量變化等化學知識,通過對比分析來設計出實驗方案:①借助酚酞的變色來驗證;②借助石蕊的變色來驗證;③通過測溶液的pH來驗證;④測溶液的溫度變化來驗證。 三、討論實驗方案的可行性
實驗設計的方案初步形成后,教師要嚴格把關,與學生一起對實驗設計方案的可行性,要從理論應用是否正確、實驗方法是否可行、能否達到預期目的等多個方面進行論證,反復修改,最終加以確認并實施。
例如,在上述實驗驗證中,學生說:可以用紫色石蕊試液。具體操作是:在盛有NaOH溶液的試管中滴加2滴紫色的石蕊試液,石蕊變藍色,然后逐滴加入鹽酸,此時若藍色變成紫色,說明NaOH與鹽酸發(fā)生了反應。有的學生會馬上反駁:這方法不好,因為“藍變紫”分辯不清,應改為在盛有鹽酸的試管中滴加2滴石蕊,石蕊變紅色,然后逐滴加入NaOH溶液,當紅色變成紫色,證明它們發(fā)生反應。有的學生建議:可以做一個對比實驗。其他學生也發(fā)表了自己的看法:用酚酞作指示劑,因為NaOH能使無色酚酞試液變紅色,滴加鹽酸后紅色變無色,就證明了NaOH與鹽酸發(fā)生了反應。
還可以用pH試紙,從pH>7一直測到pH=7,最后到pH<7。也可以把NaOH與鹽酸混合,然后用手摸(或者用溫度計測量混合前后溶液的溫度變化),如果發(fā)燙,說明反應了。教師既要引導學生分析各個方案的理論正確性,又要引導學生分析自己的實驗方案是否能完成,是否能達到驗證目的,如果達不到目的,應該怎樣改進,以確保學生的實驗方案確實可行。
四、依據(jù)方案,進行實驗
在整個操作過程中,教師要密切注視每個學生的實驗情況,并作具體指導,確保實驗萬無一失。引導學生對實驗中可能出現(xiàn)的問題要認真思考,分析其中的原因,然后有針對性采取相應的措施,進行必要改進,逐步培養(yǎng)學生的科學實驗態(tài)度和探究精神。
例如,在上述驗證實驗中,學生的很多錯誤操作都會導致實驗失敗,鹽酸和氫氧化鈉溶液的量的控制恰當與否,直接影響到溶液的顏色變化。氫氧化鈉溶液中滴入酚酞溶液,溶液變成了紅色,過了一會兒,紅色溶液可能變?yōu)闊o色;滴入鹽酸后,還可能產(chǎn)生氣泡;用手摸試管底部,溫度變化可能不明顯等現(xiàn)象都有可能發(fā)生, 教師要從多方面進行指導,以保證學生能夠按自己的實驗設計方案完成化學實驗。
五、對實驗方案進行分析與評價
學生完成自己的實驗方案設計,并按實驗方案進行實驗操作后,教師要引導學生分析和討論實驗方案的優(yōu)點和不足,再對實驗方案進行評價。對于學生設計的實驗方案,教師要引導學生從實驗方案設計的步驟和方法是否完善、實驗設計的內容是否全面、實驗內容是否有針對性、實驗操作理論是否正確、實驗操作是否簡單易行安全可靠、實驗成本是否經(jīng)濟合理等方面進行全面綜合評價,進而分析出自己的實驗方案的優(yōu)點和不足,并加以改進。
化學實驗設計范文第5篇
1.加強實驗思路和方法的初步訓練
1.1充分利用基礎實驗，強化實驗技能訓練，強調基本操作及其應用
能力的培養(yǎng)不是孤立的,而是知識的積淀、轉化、升華和運用.沒有知識的積累就談不上能力,沒有基礎就談不上提高.[1]在開始設計性實驗之前，應遵循認知規(guī)律,符合循序漸進的科學培養(yǎng)方法，對學生進行基本實驗技能的訓練，使學生掌握基礎實驗原理、基本操作及利用各種操作所能達到的實驗目的.如對蒸餾、分餾、萃取、重結晶、熔點和沸點測定等操作，不但使學生了解其原理，更進一步地能規(guī)范操作，并且明確在什么情況下應選用何種操作方法.
1.2通過綜合性實驗訓練，明晰實驗思路與方法，培養(yǎng)學生綜合考慮問題的思維方式
綜合性有機化學實驗往往以簡單的原料合成復雜的分子，當中涉及制備、分離、分析測試、性能研究等環(huán)節(jié)，會用到各種實驗方法和手段.因此，可以借助實驗內容和實驗要求，使學生明晰實驗思路與方法，并通過對實驗方法和實驗手段的綜合應用，培養(yǎng)學生綜合考慮問題的思維方式以及運用綜合的方法、手段分析問題、解決問題的能力，進而使學生具有初步的實驗設計能力.例如乙酰水楊酸的制備實驗，可以通過問題式教學和實際操作，使學生在了解實驗原理的基礎上，要清楚怎樣才能減少副產(chǎn)物、主副產(chǎn)物應該采取什么樣的辦法才能得以分離，依據(jù)什么選擇合理的實驗裝置、如何減少產(chǎn)物的損失以及怎樣驗純等等，實驗中哪些操作對結果至關重要，又當如何進行？實驗方案的設計基于哪些方面進行，有無其他可行的方案？通過課堂實驗有意識地啟發(fā)學生思維，才能使學生逐漸掌握實驗設計思路，具備初步的實驗設計思維能力，為后期設計性實驗奠定基礎.
2.聯(lián)系生活實際，創(chuàng)設情境，在問題驅動下激發(fā)學生的實驗設計興趣
美國心理學家布魯納指出：“學習的最好剌激乃是對所學知識的興趣.”精心創(chuàng)設情境，將學生置于樂觀的學習情境中能夠很好地激發(fā)學生學習興趣.比如提取茶葉中咖啡因的實驗，首先將大家熟悉的茶葉和白色的針狀咖啡因晶體擺放在一起，讓學生觀察兩者在外形、色澤上的區(qū)別，在學生驚詫于暗綠色的茶葉中竟然藏有針狀晶體咖啡因的時候，順勢啟發(fā)學生思考咖啡因都有哪些性質？能通過什么辦法來獲得茶葉里的咖啡因？平日沏茶是否是將咖啡因提取到水中的一種操作？此外都還有哪些提取方法？又如何提高提取效率并最終得到白色針狀晶體？在一連串問題的驅動下要求學生分組去查閱相關資料，了解索氏提取、微波提取、溶劑回流提取、超聲波提取以及超臨界CO2提取和升華法純化的原理、操作方法及操作要點，比較各種方法的優(yōu)缺點以及各種不同溶劑的提取效果，寫出可能的實驗預案，探討實驗可行性.之后在老師的指導下，進一步明確各種方法的特點，梳理設計思路，細化實驗設計并付諸實驗.為了使學生實驗設計興趣能夠真正地被激發(fā)出來，指導教師在這一過程中要扮演好“點撥者”和“引領者”的角色，在學生的理解能力和已掌握的知識基礎上有針對性地、有目的和有意識地設置問題，并幫助學生解決一些癥結難點，提升學生的思維能力，切忌將一大堆問題完全交于學生去完成，使學生產(chǎn)生“畏難”情緒，影響學生探究興趣和實驗進程.
3.進行對比實驗，引導學生多方位思考，拓展思維
有機化學實驗無論是化合物的制備還是天然產(chǎn)物的提取，大部分都可以利用多種方法去完成，因此設計性實驗在實施過程中可以采用不同方法進行對照，在指導教師有目的的組織下讓學生從實驗原理出發(fā)，通過對實驗藥品、實驗條件、實驗裝置、實驗安全性、實驗過程的繁簡程度以及實驗結果等方面進行比較分析，自己發(fā)現(xiàn)問題并得出結論.這樣做一方面可以加深學生的印象，另一方面更能啟發(fā)學生進行多角度思考，在實驗設計中考慮問題更加全面，更為嚴謹，從而潛移默化地培養(yǎng)學生分析能力和實驗設計能力.同時，也能通過一次實驗設計引導學生進行豐富的理性的聯(lián)想思維，拓展他們的思維空間.例如提取茶葉中的咖啡因實驗，依照先前設計好的實驗方案，我們通過分組并分別采取超聲波提取、溶劑回流提取、微波提取、索氏提取四種不同方法，利用水或酒精作為提取溶劑，在溶劑不同，溶劑的加入量和提取時間也不同的情況下讓學生進行實驗，最后利用升華的方法獲得白色針狀晶體咖啡因.實驗中，要求學生注意觀察提取裝置的搭建、提取液的顏色，比較實驗的難易和快慢程度、最終的產(chǎn)量，并分析各種影響因素.同時，引發(fā)出新的問題啟發(fā)學生思考，如是否可以利用這樣的裝置和方法得到花椒、橘皮、玫瑰等精油呢？精油的成分主要是什么？提取中又應當注意些什么？通過在教學設計中始終注意融入開啟學生思維的理念，不僅能活躍課堂氣氛，調動學生積極思考，增加課堂知識容量，訓練學生發(fā)散思維能力，并且使學生逐步養(yǎng)成科研思考的習慣.
4.分階段分層次，由淺入深指導學生進行實驗設計
實驗設計能力的培養(yǎng)是一個漸進的過程，只有當學生儲備了一定的理論基礎知識，掌握了一定的設計思路，學會了綜合考慮問題，才有可能設計出一個較為合理可行的實驗方案.因此在教學過程中，我們一是根據(jù)學生已有的知識水平；二是保證實驗課題的內容在學生的能力范圍之內；三是最大限度地調動學生的知識儲備，分階段分層次遵循由簡到難的原則優(yōu)化設計性實驗內容，由淺入深指導學生進行實驗設計，盡量使學生在實驗過程中少走彎路，犯不必要的錯誤而浪費時間以及挫傷實驗積極性，以達到逐步提高學生的實驗設計能力的目的.對于化學專業(yè)學生，我們把設計性實驗按照由易到難的順序安排在兩個學期來完成。由于前期實驗階段學生實驗設計思路和技巧得到了初步訓練，因此在進行實驗設計時，學生普遍感覺難度并不是很大，比較樂于去完成，而指導教師在學生的主動配合下，也能較為滿意地獲得預期教學效果.
5.培養(yǎng)綠色環(huán)保意識，在實驗設計中融入綠色化學理念
環(huán)境污染問題是當今社會發(fā)展中的一個重要問題，我國各高等院校中所產(chǎn)生的實驗室污染物，已成為我國環(huán)境污染的一個重要來源，而有機化學實驗又是實驗室污染中的一個重點.在有機化學的實驗教學中有意識地培養(yǎng)學生的“綠色化學”觀念，有利于從源頭上消除污染，使化學和環(huán)境能夠協(xié)調發(fā)展.在每一次實驗前，要求學生必須明確實驗過程中所要接觸到的各種藥品的物理常數(shù)、毒性、對環(huán)境會造成的影響等，了解相關的防護措施；實驗過程中，通過對實驗藥品的實際接觸，進一步明確實驗藥品、實驗過程對環(huán)境和實驗人員安全的影響；實驗后，培養(yǎng)正確的實驗室“三廢”處理觀念，杜絕亂丟亂放的習慣.向學生介紹綠色化學的5R原則，培養(yǎng)學生用綠色化學的眼光來適應新形勢下的有機化學實驗，通過逐漸增強學生的綠色環(huán)保意識，把綠色化學理念融入到設計性實驗中.在不影響實驗效果的情況下我們采取了一系列的綠色化學實驗方法.例如，在制備乙酰苯胺和甲基橙等的實驗中采用試劑用量減半的方法，減少有害物質的使用；在柱色譜實驗中，利用填充長5cm內徑1cm的較短的Al2O3柱床，分別以酒精和水為溶劑，對甲基橙和亞甲藍混合物進行分離，既保證了明顯的實驗效果又節(jié)約了試劑和時間；利用綠色的微波輻照合成技術制備肉桂酸，縮短時間的同時也提高了產(chǎn)率.在萃取實驗中，利用水作為萃取溶劑對乙酸乙酯中的冰醋酸進行萃取，避免乙醚的使用；己二酸的合成則以H2O2代替教材中的硝酸，副產(chǎn)物是水，避免了用硝酸氧化氮氧化物的產(chǎn)生.正是在實驗過程中不斷地向學生滲透綠色化設計理念，因此，學生在設計實驗方案時會很自然地從實驗原料、試劑、反應條件、廢物回收利用、能源消耗以及是否是原子經(jīng)濟性反應等諸多方面進行考慮，教學結果表明在設計的實驗方案中總是會體現(xiàn)出學生在這一方面付出的努力.
6.充分發(fā)揮教師的主導作用，突出學生的主體性，鼓勵學生大膽思考、勇于探索
