设计思想——化学实验的灵魂，本文主要内容关键词为：设计思想论文,化学实验论文,灵魂论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
2005年化学新考纲中，进一步明确关于“思维能力”的要求，学生要能够运用自己存储的知识，将实验问题（或题设情境）进行分解、迁移转换、重组，使问题得到解决。中学化学实验教学中，分析问题、设计实验方案的过程是整个实验教学的精华，是科学方法的具体体现。其中，化学实验设计思想是中学化学实验教学的灵魂。
中学化学教学大纲中，对实验部分的要求从低到高有四个层次，第四个层次就指导学生初步学会根据实验课题设计实验方案，并按照实验方案进行实验操作和小结。但现实教学中却往往有意无意地忽视了对实验方案设计思想和设计过程的研究，使之成为中学化学教学的盲区。因此，在平时的化学课堂教学中，我们就应注重培养、提高学生根据实验课题提出实验设计思想、设计完善实验方案的能力，教学过程中更多地迫问学生“你是怎么知道的？”而不是“你知道吗？”让学生在实验思想的提出和实验方案的设计过程中，学会发现问题、分析问题、寻求实验现象与结论之间的关系，从方法的角度去训练学生科学的实验思想和实验方法，注重化学实验知识在学生头脑中的构建过程。
附图
(1)写出该反应的离子方程式________；该反应中每生成
，转移电子的物质的量为________。
(2)请设计1个实验方案来验证这个历程是可信的（只需给出设计思想）________。
解析 本题第一个小问，学生根据化合价升降法配平离子方程式，一般问题都不大，根据离子方程式求算生成转移的电子数也比较简单。关键在第二小题如何设计一个较为完善的实验方案来验证该实验历程？
分析题意可以看出，本题的实验方案设计应围绕“有”和“无”
离子时，对反应速率的不同影响去设计。由此，可产生常见的两种实验思路。
一、对比性思路（对比是实验设计中最重要的思想方法之一）
附图
二、阻断性思路
研究反应历程，由于
溶液氧化乙二酸
过程中会经历Mn（Ⅵ）、Mn（Ⅳ）、Mn（Ⅲ）三个中间产物阶段，若能在本反应链中加入某种试剂与其中之一生成难溶物，截断此反应，也可反证原历程的合理性，这是一种逆向设计思想？
［答案］
附图
或者，阻断实验：寻找一种试剂能与Mn（Ⅵ）、Mn（Ⅳ）或Mn（Ⅲ）生成难溶物（或配合物），加入这种试剂后，反应速率变慢。
评价 此类题型较好地考查了实验设计思想的构建思路和模型。常见学生的错误之一是纠缠于“合理试剂的选择”上。如“阻断实验”思路中，学生费尽心机去寻找何种试剂可使得Mn（Ⅵ）、Mn（Ⅳ）或Mn（Ⅲ）生成难溶物（或配合物），这就把问题搞复杂了，既浪费了时间又不切合题意，本题的要点只是要你提供一种设计思路而已。
示例2 下面是关于硫化氢的部分文献资料
附图
某研究性学习小组对资料中“氢硫酸长期存放会变浑浊”这一记载十分感兴趣，为了探究其原因，他们分别做了如下实验：
实验一：在饱和氢硫酸溶液中以极慢的速度通入空气（1～2个气泡／mm），数小时未见变浑浊的现象。
实验二：将饱和氢硫酸溶液盛满试剂瓶，密闭存放隔2～3天观察，直到略显浑浊；当把满瓶的氢硫酸倒扣在培养皿中观察2～3天，在溶液略显浑浊的同时，瓶底仅聚集有少量的气泡，随着时间的增加，这种气泡也略有增多（大），浑浊现象更明显些。
附图
请回答下列问题：
(1)在“氢硫酸长期存放会变浑浊”叙述中，出现浑浊现象是由于生成了______的缘故。
(2)该学习小组设计实验一说明他们认为“氢硫酸长期存放会变浑浊”假设原因之一是（用文字说明）________。此实验中通入空气速度很慢的主要原因是________。
(3)实验二的实验现象说明“氢硫酸长期存放会变浑浊”的主要原因可能是________。为进一步证实上述原因的准确性，你认为还应做哪些实验（只需用文字说明实验设想，不需要回答实际步骤和设计实验方案）？______。
解析 有关
和氢硫酸知识，高中化学已不作为必备知识。本题提供了有关的相关性质的材料，所以，学生在解决(1)、(2)两个设想时并不费力，在第(3)问中，关于“氢硫酸长期存放会变浑浊”的可能性学生也可从题给信息中很快猜想到“硫化氢自身分解”，结合方程式
，确证该变化的可能性只需设法验证
的存在即可。
(1)S或硫
(2)氢硫酸被空气中氧气氧化；防止因通入空气速度过快而使硫化氢大量挥发。
(3)硫化氢自身分解；确证生成的气体是氢气的实验。
评价 本题主要考查学生结合研究的目标要求，从给材料中筛选出有关信息的能力。题中最后一问是有关设计思想的。满装的氢硫酸能在密闭情况下不和其他物质接触，长期存放变浑浊，惟一可能原因是的分解。因此，其设计思路即是确证分解产物中有即可，而毋需纠缠于分解出的少量氢气具体该如何验证。
示例3 试设计出三个有意义的实验思路来证明NaOH溶液能使酚酞试液变红是
的性质。
解析 本题欲证明NaOH溶液能使酚酞试液变红是的性质，设计思路常有以下三种：(1)不同碱溶液是否都可使酚酞变红；(2)酸性、中性、碱性不同性质的溶液是否和酚酞有不同实验现象；(3)在已滴有酚酞的NaOH溶液中，逐滴加盐酸至过量，是否会出现溶液颜色的变化。
答案 本题可设计以下三种常见思路：
(1)取
溶液分别与酚酞试液作用，观察溶液颜色。
(2)取NaOH、NaCl、HCl溶液分别与酚酞试液作用，观察溶液颜色。
附图
评价 酚酞遇碱变红是中学化学最基础的知识之一，但绝大多数学生对化学实验的知识停留在“知道”层次上，涉及设计方案较少，对“设计思想和思路”就更为生疏，对题意中“有意义的实验关键理解不清，还常导致以下的答案出现：“向滴有酚酞的
盐酸，观察溶液颜色的变化”。仅在量上的一点差异就根本达不到证明的目的。
中学化学实验教学中，学生掌握实验基础知识、技能→初步形成实验操作能力→学会简单实验方案的设计→最终形成实验思想，是一个循序渐进、由低级向高级发展的过程。实验中基本化学知识和技能是学生形成实验能力的基础，而实验设计思想则是化学实验教学的灵魂，是促使学生提高学习水平的重要因素。
实验设计思想的培养可以是与课堂实验教学同步进行，即边讲边做实验，也可单独开设实验课完成，还可在课后进行以实验探究为主的研究性学习。教师可以根据学校的条件和教学实际情况，把一些演示实验改为边讲边做实验，或补充一些探究性、开放性的实验。以开阔学生的视野，丰富其感性知识，启迪思维，养成良好的观察习惯，逐步发展学生的思维能力，特别是创新思维能力的培养。