如何培养学生的实验设计能力

化学是一门以实验为基础的学科，化学实验是化学科学的灵魂，是学生认识化学世界的窗口，是学习化学的重要手段。化学实验对培养学生的“观察能力、思维能力、实验能力、自学能力”具有不可替代的作用。在《新课程标准》中重点强调科学探究是一种重要而有效的学习方式，要进行科学探究必须要进行化学实验，而进行化学实验首先要求学生进行实验设计，进行实验设计就要求学生熟悉实验原理，突破教材的框框，大胆设想，寻找完成实验的最佳途径，抓住优化实验原理的设计、试剂和仪器的选择、反应条件的控制、操作过程等环节，有计划、有目的地引导学生进行自主探究，培养学生的科学探究能力和创新能力。[2]实验设计是学生学习化学、实现科学探究的重要途径，本文就怎样培养学生的实验设计能力发表一下自己的浅见，不妥之处敬请同行们批评指正。

一 培养学生的实验设计能力要加强学生对基础知识的学习

化学学科中，任何理论（或假设）的提出、发展和完善，都有一定的实验事实作根据，而化学实验发挥着验证事实、解释结论的功能，如：原子结构理论中核外电子分层排布的实验根据是电离能的测定；原电池原理的实验根据是铜-锌原电池实验；某些有机物之间反应机理的确定是在实验中利用了示踪原子等。许多类似的实例道出了以下规律：实验事实→理论的建立（或假设的提出）→再实验→理论的发展和完善，这是人类在自然科学中发现真理、认识真理的过程。要让学生深刻的理解：化学家就是这样去认识化学世界的，要让学生明白：要进行实验设计必须要有坚实的基础知识。因而要求学生熟练掌握常见元素及其化合物的物理性质、化学性质的实验事实以及单质、化合物的制备原理和方法。中学阶段的大部分化学实验都是定性实验，这些实验虽然简单，但确实可以培养学生透过实验现象（或实验数据）看清反应实质，进而推断物质的微观组成、结构与实验结果的相互关系。物质的制备原理是以物质的性质为基础的，某一物质的制备方法不止一种，但教材上采用的方法则是实验室中最常见的最好方法，熟悉了这些实验，在设计实验时就能够灵活选择实验原理。另外还要求学生能独立的查阅、运用有关图表、数据和其它资料或文献，并能提炼出相关有用的信息加以利用，使学生具有各种信息的加工和处理能力。[3]只有学好了坚实的化学基础知识，为形成初步的实验设计能力奠定必要的基础，才能灵活有序的设计好化学实验。

二 培养学生的实验设计能力要加强对学生动手动脑能力的培养

培养学生的实验设计能力必须要求学生掌握中学化学常规实验手段，熟悉常见仪器的规格、用途及使用注意事项。常规实验手段是化学实验的基础，综合实验是常规实验的综合运用，即使那些高、精、尖的实验也离不开常规实验，因而教材中所有实验（包括教师的演示实验）都要尽可能地让学生在课内或课外一丝不苟地完成。通过动手，一方面达到对常规实验操作（加热、蒸发、过滤、分液、称量、滴定、仪器的组装、气密性的检查等）的熟练掌握，同时熟悉常见仪器的应用范围和使用注意事项，能优化和调控实验条件，要培养学生的'观察、测量、记录、处理实验数据、分析表达实验结果的能力。只有有了良好的动手动脑能力，才能很好的进行化学实验设计，培养了学生不断实践的科学探究精神、持之以恒的意志品质，让学生深刻体会科学实验和动手动脑能力的价值。

三、培养学生的实验设计能力要加强学生化学实验总体观的培养

任何一个化学实验都包含以下内容：①实验目的，②实验原理，③实验设计，④实验药品、仪器、装置，⑤实验操作及操作规程，⑥实验结果的处理，这六个方面的内容可称为化学实验的六要素。实验目的是核心；实验原理是达到实验目的的理论根据；实验程序是能否完成实验的关键，它的设计以实验原理为基础；药品、仪器、装置是物质保证，这些物质条件的选择是由实验原理和实验程序决定的，同时对实验程序也起着制约作用；实验操作及注意事项是实验得以顺利、安全进行的保证，它的制定要由实验程序和实验用品来决定；实验结果的处理是对实验是否达到预期目的所进行的检验，在解释实验现象、处理所测得的数据、分析实验误差等项工作中必须对各要素进行综合分析，最后得出具体合理的结论。[4]

例如：在学习化学反应质量守衡时，学生设计实验验证在化学反应过程中质量守衡定律：

实验目的：在一定条件下，反应物之间发生化学变化生成新的物质，验证在化学反应过程中质量守衡。

实验原理：回忆已有知识，在化学变化中，元素和原子的种类不变，数目不变，原子的质量不变；查阅资料，从波义耳的失误到拉瓦锡质量守恒定律的发现。

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