实验设计能力的培养
随着教学改革的不断深化，应试教育逐渐向素质教育转变。化学教学从重视知识传授正向能力的培养改变，传统的教学模式重教轻学，学生被动学习、效率低、能力差，教师的主导作用与学生的主体作用脱节的现象比较严重。这就要求教师解放思想，大胆试验，在教学中充实新的学习的方式，即创设一种情景，让学生进行主动探索、发现和体验，从中学会对大量信息的收集和判断，从而增进应对急剧变化的环境能力和发展创造力。这种学习方式就被人称为“探究式学习”。探究式学习能培养学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力。在实验教学中可运用探究教学模式，通过创设情景，启发质疑，交流评判培养学生的实验设计能力。
一、实验设计能力的培养的意义
化学是一门以实验为基础的学科，中学化学实验教学的目的是使学生掌握基本原理和操作，发展智力。培养分析问题、解决问题及创新能力。近年来，高考化学实验题目中，探究性试题，实验设计方案的试题较多，有实验操作顺序的设计、验证某一化学原理的设计、测定浓度的设计、分离提纯的设计、检验某成分的设计、定性实验的设计、定量实验的设计等。这些设计简单实验的试题，大多综合性，理论性强，有的还提供一些新的信息，要求学生必须冷静地审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致地思考才能正确作答。如果平时加强对学生探究实验、设计实验能力的培训，解决这种问长问短题并不很难。因此在中学化学教学中可运用探究教学模式培养学生的实验设计能力。
二、创设情景，创设氛围，培养主动探究知识的能力
探究教学模式以实验吸引学生，再以实验启发、引导学生，教学中尽可能创设实验情景，让学生置身于实验环境中，即要在教学中创设一个能引起学生兴趣的并且和课本中的原理性知识相关的实验问题，让学生发表看法，参与讨论，培养学生主动获取知识的能力。
例如：在含有酚酞的氢氧化钠的溶液中，滴加新制氯水，边滴边振荡，直到红色褪去。对于红色消失的原因，甲同学认为是氯气与水反应生成的HCl和HClO中和了NaOH所致；乙同学认为是氯气与水反应生成的HClO具有强氧化性使红色酚酞变成了无色的物质，学生将实验现象和已知知识相结合进行深入的积极的讨论并总结出正确的结论。
三、启发质疑，自主探讨，培养实验设计思路和方法
在化学实验教学中不能单纯把实验当成验证知识的手段，可把验证性实验改为探究型实验，设计型实验，设计实验的内容有：
实验名称；实验目的；实验原理；实验用品（仪器、药品及规格）；实验步骤（包括实验仪器的装配和操作）；实验现象记录及结果处理；问题和讨论。
要设计一个化学实验，首先要对这个实验进行构思，实验的设计与构思大致有以下几种，一是反应原理，二是所用的试剂，三是反应条件，四是所用到的仪器及装置。
实验设计前必须让学生明确实验的目的，教师可设置问题，引导学生根据题目的要求，设置实验方案。
例如：某光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）样品中含有不与NaOH溶液、盐酸反应的杂质，请设计实验测定样品中KCl·MgCl2·6H2O的质量分数。要求根据所提供的实验试剂，选择精确度较高的实验测定方案。可选择的实验试剂有：
a mol/L NaOH溶液，b mol/L Na2CO3溶液，c mol/L HCl溶液，d mol/L AgNO3溶液，酚酞试液，紫色石蕊试液。
这是一个开放性的实验题，学生可设计出多种实验方案。但教师应引导学生思考：
（1）根据题目的要求应采用什么方法来测定（滴定法）。
（2）可选用什么溶液滴定？哪种精确度最高？（HCl溶液滴定过量的NaOH溶液）
（3）用何种指示剂？（酚酞）
（4）具体操作时应注意什么问题？（沉淀必须过滤洗涤，正确判断滴定终点，正确读数）
设计实验方案时教师给学生思考时间，给学生发问时间，给学生批判时间，学生设计出各种方案后，让学生互相比较，并根据实验方案进行演示操作。最后教师还要做好实验后的总结，使学生的理论知识得到巩固，逐步使学生掌握设计实验的要领和规律，提高设计实验的能力。
四、互相交流，互相评判，培养实验设计评价能力
化学实验设计题没有标准的答案，教学中充分发挥学生的主动性，给学生主动探究的空间，互相交流、评判、质疑的时间，选择最佳的实验方案。
对实验设计的方案应从科学性（即实验原理、操作程序和方法必需正确）、安全性（即用药及操作要注意安全，注意环境保护等问题）、可行性（要满足中学现有的实验条件）、简约性（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等）四个方面进行正确的评价。
例如：（1994年第28题）现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样。请从下图中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定Na2O2的纯度（可供选择的反应物只有Ca－CO3固体、6mol/L盐酸和蒸馏水）。
根据不同的反应原理，考生有两个不同的设计方案，一个设计方案是先用碳酸钙与盐酸反应制取二氧化碳，再用二氧化碳与过氧化钠反应，测量放出的氧气的体积；另一个设计方案是直接用蒸馏水与过氧化钠反应，即可测量放出氧气的体积。显然，后一个方案所用仪器装置较简单（即①④⑤），节约药品，测量误差小，是最佳设计，得满分。
总之，化学实验是理论和实践的结合点，是体现人的认识过程从思维到再创造应用的最生动典范。化学实验只要真正体现探究式的教学模式，创设实验设计环境，鼓励学生以积极求实的态度，刻苦钻研的精神，敢于提出问题、大胆假设，就能激发学生的学习兴趣，充分唤起学生的思维，提高学生的实验设计能力。
参考文献：
《中学化学教学法》，西南师范学院化学系编
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