徐芳 江苏省无锡市梅里中学 江苏 无锡 214112
中图分类号：G688.2文献标识码：A文章编号：ISSN1001-2982 （2019）10-078-01
化学实验是青少年进入化学知识宝库的钥匙，在化学学科的素质教育中有其不可代替的作用。化学实验设计作为化学实验的一个重要组成部分，它可以激发学生的学习兴趣，灵活的运用所学的化学基础知识和基本技能去解决问题，而优化实验设计更能激发学生的创新欲望，培养学生在不同情境下综合运用知识的能力。
一、教材资源的再开发是优化实验设计的基础
在我国，中学生所做的绝大多数化学实验都是教材中预先设计好的实验。学生通过预定操作，观察一下实验现象，即可得出事先已确定的结论。这种照葫芦画瓢的传统实验束缚了学生的创造思维，不利于能力的培养。优化实验设计是在传统实验的基础上的延续和发展，需要学生自己探索实验方法，选择实验器材和药品，做出实验成败评估，这对提高学生的实验技能和素质，培养学生的独立探索精神和分析问题、解决问题的能力无疑是有益的。
如探究实验室制取二氧化碳的反应原理和装置，可以先引导学生根据已有知识分析：①哪些化学反应能生成二氧化碳，并从反应条件难易、反应原料是否易得、反应速度快慢、产生的气体是否便于收集等因素进行比较，探究出实验室制取二氧化碳的理想原料。②根据选择的原料，利用给定的某些仪器小组合作讨论，合理设计制取二氧化碳的实验装置，并进行组装。学生在经历“收集资料→处理信息→实验对比探究→用给定器材设计实验方案→实验验证→自选仪器设计多种方案→展示交流并反思→归纳实验室制取气体的思路和方法”的小组合作探究过程，不仅使同学明确了实验设计的一般思路，而且使同学进一步明确科学探究的要素，从而得出较佳的实验装置。
通过优化实验方案设计，让成功的同学体验创新发现的乐趣，使思维受阻的同学豁然开朗，并激起思维的共鸣，提高学生思维的发散性。从调查结果中得出，优化化学实验能抓住学生的心弦，设立疑问、激发兴趣，可使学生以积极的态度、振奋的状态投入到化学的学习中去。
二、准确运用知识的迁移是优化实验设计的途径
小到知识点之间，大到整个章节，关键是教师怎样利用学生已掌握的知识，去搭桥开路。在进行知识迁移发散的过程中，应遵循由已知到未知，由具体到抽象的原则，注意培养学生运用已有知识，促进知识的迁移，要从学生实际接受能力出发，合理安排适当联系。无数成功的实践告诉我们，联系学生以前或正在学习的其他学科知识，能使学生反应更快，教学效益更好。
例如如何证明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了反应？引导学生从检验生成物和生成物状态变化引起气压变化两方面思考，学生思维活跃，纷纷献计献策。生一：在NaOH溶液中滴加几滴酚酞试液，这时显红色，再通入CO2，能与NaOH溶液反应，酚酞会褪色。（有学生提出异议，碳酸钠溶液也呈现碱性，酚酞试液不会褪色。教师点评：氢氧化钠和碳酸钠溶液都呈碱性，酚酞试液都显红色，这个实验方案不合理，但他考虑用指示剂，这也是思考的一个途径）。生三：在一个干燥的烧瓶里收集满CO2,迅速倒入NaOH溶液，用一个带有导管的橡皮塞塞紧，导管间用止水夹夹住，导管的下端伸入盛水的烧杯中，烧杯中的水事先滴加酚酞试液，打开止水夹，会有水上升到烧瓶中，形成美丽的喷泉。生四……
以点带面，用一个实验设计带动了许多知识的综合巩固应用，涉及的知识面较广，包括酸的性质、二氧化碳的性质、质量守恒定律及压强等相关的物理知识，设计出许多精彩的实验方案。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过学生的自主思考，主动地探索，就能顺利地实现知识的迁移并设计出较优的实验方案，充分促进知识、能力、思想三方面的和谐发展，这不能不是当前课改的要求与体现。
三、运用问题生成，设计情境是优化实验设计的核心
在化学实验的设计中，要合理设置、引导学生提出核心问题，牢牢把握核心问题，把它作为贯穿本实验的思维主线，围绕它进行猜想和假设、实验和分析，达到实验最优的目的。
例如碳酸钙在高温的条件下煅烧一段时间后，得到白色固体。为了确定白色固体的成分，请你设计实验对其可能的组成进行探究。
1、思考—提出猜想：根据化学知识
高温
CaCO3==CaO+CO2↑，提醒学生注意一段时间，有可能碳酸钙没有完全煅烧完吗？若煅烧完，白色固体为氧化钙，若没煅烧完，则为碳酸钙和氧化钙的混合物。
2、启发—如何验证猜想：我们怎样用实验来验证自己的猜想呢？
（启发学生思考，这两种白色固体的区别是什么？学生回答：有无碳酸钙。如何确认有碳酸钙的存在？有的学生答：用水，有的学生答：用稀盐酸。）
3、讨论—创设情境：将水、稀盐酸分别加入这两种混合物中，有何现象产生？讨论：（1）水：氧化钙微溶于水，会有少量的白色固体沉在试管底部，碳酸钙难溶于水也有白色固体沉于水底。（2）稀盐酸和氧化钙、碳酸钙都能反应，但和氧化钙反应时无现象，而和碳酸钙反应时有气泡冒出。
4、分析—优化实验设计：用水会出现实验现象的干扰，用稀盐酸则效果更好。
学生在自主探索的基础上，发表自己的见解，个体学识与智慧为整个集体所共享，经过与其他学生的交流、修正，使实验设计达到最优化，也使学生体会到成功的喜悦。
四、重视对实验异常的再探索是优化实验设计的提升
有些实验会出现预料之外的现象，此现象往往包含学生还没有认识的事物规律。我们可以抓住这些难得机会，追根溯源获得突破。
例如在测定空气中氧气的体积分数时，有的同学发现把碳放入燃烧匙中燃烧后，水并没有进入集气瓶，还有的同学发现硫燃烧也会出现类似的实验现象。为什么磷燃烧水会进入集气瓶而碳、硫燃烧后却不会？以此实验异常为课题进行再探索，通过小组合作，探究出原因：磷燃烧后生成的是固体，使集气瓶内的压强减小，而碳、硫燃烧后生成的是气体，瓶内压强基本没有改变，所以水压不进去。通过对实验的优化能用碳、硫的燃烧来测定氧气的体积分数吗？通过学生的一再探索，得出只要在集气瓶中加入氢氧化钠溶液将生成的二氧化碳气体吸收，也能对氧气的体积分数进行初步的测定。
实验异常现象的探索孕育着创新，也孕育着优化实验的机遇。学生在获得化学知识和技能的同时，不仅能体验探究的乐趣，还能有效地培养学生的创新精神和实验探究能力。
优化的化学实验设计，使被研究的问题在脑海中形成清晰的问题图景，学生的创新欲望得以极大地发挥，其聪明才智也得到充分的展示，我们并不要求学生都象科学家那样有伟大的发明创造，但我们要求学生在原有实验基础上有所突破，设计出较优的实验方案，形成良好的科学自信心。总之，化学实验设计的优化让化学实验在育人方面的功效更好的体现出来。
论文作者:徐芳
论文发表刊物:《中小学教育》2019年10月2期
论文发表时间:2019/11/27
标签：学生论文; 知识论文; 碳酸钙论文; 酚酞论文; 化学实验论文; 溶液论文; 氧化钙论文; 《中小学教育》2019年10月2期论文;