探討新課程下化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的作用

　　摘　要：化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)課改要求充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教育功能。要從課程改革的需要、有利于增加學(xué)習(xí)化學(xué)興趣、有利于實(shí)現(xiàn)教學(xué)的最優(yōu)化、有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力等幾方面了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究的重要性。
　　關(guān)鍵詞：新課程；高中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
　　
　　化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是指實(shí)驗(yàn)者在實(shí)施化學(xué)實(shí)驗(yàn)之前，根據(jù)一定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，運(yùn)用相關(guān)的化學(xué)知識(shí)和技能，對(duì)實(shí)驗(yàn)的儀器、裝置、步驟和方法等進(jìn)行規(guī)劃的過(guò)程。教學(xué)中要真正落實(shí)高中化學(xué)新理念，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主參與、主動(dòng)探究，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)揮著重要作用，化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)則是重中之重。
　　一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究，有利于推進(jìn)課程改革發(fā)展
　　化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是化學(xué)理論和化學(xué)實(shí)驗(yàn)之間的橋梁，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的研究，符合課程改革的教學(xué)理念、教學(xué)方式，也有利于改進(jìn)教材上某些不合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。教材中有些實(shí)驗(yàn)存在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上的不足，有些實(shí)驗(yàn)裝置過(guò)于繁雜不易操作，方法不適合，可見度較低，影響化學(xué)教學(xué)效果，需要改進(jìn)方案，重新設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究，充分發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育功能，推動(dòng)化學(xué)課程改革發(fā)展。如焰色反應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)：為了能讓現(xiàn)象更明顯，一般選用溶液（離子化）做焰色反應(yīng)，鈉的焰色反應(yīng)比較明顯，但鉀的紫色火焰卻往往因?yàn)殁c離子的干擾包括酒精燈上存在的鈉元素的干擾而很難觀察得到，透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃也很難看清楚。鉀離子：鉀離子的焰色較弱，而且常會(huì)被摻雜的鈉離子的焰色阻礙，用書上介紹的方法時(shí)，經(jīng)常無(wú)法看到紫色的光，而且觀察鉀的焰色時(shí)，室內(nèi)光線不要太強(qiáng)，否則淺紫色的鉀的火焰會(huì)不明顯。通過(guò)嘗試其他方法，發(fā)現(xiàn)用以下實(shí)驗(yàn)方法現(xiàn)象較明顯：鐵絲——棉花——水法。取少許碳酸鉀粉末放在一小蒸發(fā)皿內(nèi)，加一兩滴水調(diào)成糊狀；再取一條小鐵絲，一端擦凈，彎一個(gè)小圈，圈內(nèi)夾一小團(tuán)棉花，棉花沾一點(diǎn)水，再把水?dāng)D干，把棉花沾滿上述糊狀碳酸鉀，放在酒精燈外焰下灼燒，透過(guò)鈷玻璃片可看到明顯的紫色火焰。固體粉末也可換用其他含鉀的鹽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如氯化鉀、硝酸鉀等。
　　二、開發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有利于增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)興趣
　　教學(xué)中學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，嘗試設(shè)計(jì)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，大大激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，成為進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)的動(dòng)力。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提高了靈活地、創(chuàng)造性運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，從而培養(yǎng)學(xué)生解決化學(xué)問(wèn)題的能力。如案例：實(shí)驗(yàn)探究氯水的成分。
　　實(shí)驗(yàn)原理：氯氣溶于水而且與水發(fā)生反應(yīng)：Cl2+H2O→HCl+HClO。
　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象：①觀察氯水的顏色，初步推測(cè)氯水中有氯氣分子，說(shuō)明氯氣溶于水。② 氯水滴到PH試紙，變紅，幾秒鐘后變淺褪色說(shuō)明氯水中含有H+和HClO。③加入NaHCO3，反應(yīng)出現(xiàn)大量氣泡確定氯水中有H+。④加入2滴藍(lán)墨水，溶液褪色無(wú)色透明，說(shuō)明氯水中有HClO，HClO有強(qiáng)氧化性能使墨水褪色。⑤加入AgNO3白色沉淀生成，再加稀硝酸沉淀不溶，說(shuō)明氯水中有Cl-。注意事項(xiàng)：設(shè)計(jì)適當(dāng)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出合理方案。
　　【觀察分析】在試管中加入少量石蕊試液，并向其中逐滴加入氯水，結(jié)果看到，剛開始滴入氯水，溶液變紅，繼續(xù)滴入氯水紅色逐漸褪去。
　　【討論交流】啟發(fā)學(xué)生閱讀、分析、討論找出原因，然后教師再演示：在試管中加入少量氯水，再取一滴管石蕊試液，將滴管插入氯水液面下，當(dāng)石蕊試液迅速擠入氯水中一剎那溶液變紅，然后又迅速褪色。
　　設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使大部分學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)操作。最后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證出氯水真正存在的成分，分子：H2O、Cl2、HClO，離子：H+、Cl-、ClO-、OH-。
　　三、研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，有利于實(shí)現(xiàn)教學(xué)的最優(yōu)化
　　化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了化學(xué)教學(xué)的最優(yōu)化，促進(jìn)化學(xué)基本概念和基本原理的掌握。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作為一種較高級(jí)的思維活動(dòng)，是轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式和發(fā)展科學(xué)探究能力的重要途徑。如案例：氫氧化鋁的制備及其兩性的探究。
　　實(shí)驗(yàn)原理：鋁鹽與堿反應(yīng)生成氫氧化鋁。
　　教師活動(dòng)：①告知活動(dòng)目的：制取氫氧化鋁。② 設(shè)置問(wèn)題情境：現(xiàn)有2mol.L-1氧化鋁溶液、6mol.L-1氨水、6mol.L-1氫氧化鈉溶液，請(qǐng)制備少量氫氧化鋁。③指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。
　　學(xué)生活動(dòng)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)自己的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。①氯化鋁溶液→加入NaOH溶液 →NaOH溶液過(guò)量，②NaOH溶液→加入氯化鋁溶液 → 氯化鋁溶液過(guò)量，③氯化鋁溶液→加入氨水→氨水過(guò)量，④氨水 →加入氯化鋁溶液 →氯化鋁溶液過(guò)量。
　　設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：學(xué)生根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，在教師啟發(fā)下設(shè)計(jì)出各種實(shí)驗(yàn)方案，成功地解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，從而產(chǎn)生成功后的喜悅，激發(fā)他們更大的學(xué)習(xí)熱情。
　　四、研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新精神和能力
　　化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以其直觀生動(dòng)、現(xiàn)象新奇鮮明等特點(diǎn)激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能提高分析鑒別能力，去粗取精，把合理的部分保留下來(lái)，不合理或不完善的得到改正和充實(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以幫助形成科學(xué)概念、驗(yàn)證和理解學(xué)科基礎(chǔ)理論的感性材料。比如：牛奶是膠體還是乳濁液？實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題能力的重要途徑。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題發(fā)現(xiàn)和形成、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作、觀察、思維、表述和交流等活動(dòng)，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)、課題發(fā)現(xiàn)能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力和實(shí)驗(yàn)觀察能力。這是其他活動(dòng)形式難以替代的。如案例：濃硫酸與蔗糖反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。
　　實(shí)驗(yàn)原理：蔗糖與濃硫酸反應(yīng)，產(chǎn)物有CO2、SO2等。
　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：取三支等同試管，第一、二支各注入2ml品紅溶液，第三支注入2ml澄清石灰水。取3~5藥匙干凈的蔗糖于大試管中，加少許水，攪拌糊狀。接著向大試管注入3ml~4ml濃硫酸，用玻璃捧攪拌至蔗糖變黑時(shí)塞上帶導(dǎo)管的膠塞，與前面三支小試管串聯(lián)。
　　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①當(dāng)濃硫酸慢慢注入蔗糖里，大試管迅速發(fā)燙，原因是濃硫酸吸水放熱。②濃硫酸注入蔗糖變黑即碳化。原因是濃硫酸把蔗糖中的水脫去碳化。③濃硫酸注入蔗糖后膨脹產(chǎn)生氣體使第一支盛品紅的試管褪色，第二支盛品紅試管不褪色，第三支盛石灰水試管渾濁。注意事項(xiàng)：蔗糖加少量水調(diào)成糊狀；品紅試劑濃度小，淺紅為宜，不然褪色很慢；保證CO2迅速通入石灰水，選小試管盛品紅試劑，留空氣應(yīng)少為宜。
　　優(yōu)點(diǎn)：濃硫酸的特性主要表現(xiàn)為吸水性、脫水性、氧化性，蔗糖與濃硫酸產(chǎn)生CO2、SO2等串聯(lián)檢驗(yàn)，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)教育的生動(dòng)實(shí)例。通過(guò)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的討論，取長(zhǎng)補(bǔ)短，完善方案，豐富設(shè)計(jì)內(nèi)容。
　　總之，在教學(xué)中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的研究，對(duì)某些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改進(jìn)，能徹底改變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)方式，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生的主體地位得到完全確立。這既能培養(yǎng)學(xué)生求異創(chuàng)新的精神，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，又能促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，使化學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量有效提高，不失為一種重要而有效的化學(xué)教學(xué)手段。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]王磊.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)及教學(xué)研究[M].北京:北京師范大學(xué)出版