關(guān)于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的分析

吳麗輝

【摘 ?要】隨著新課改的提出以及不斷深入，核心素養(yǎng)教育理念深入人心，在為中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程指明發(fā)展方向、帶來(lái)創(chuàng)新發(fā)展助力的同時(shí)，也對(duì)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)活動(dòng)提出更高的要求。在此形勢(shì)下，中學(xué)化學(xué)教師應(yīng)當(dāng)積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，在為中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量提供保障的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，助力學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展。基于此，本文分析中學(xué)化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，供廣大教育界同仁參考。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)化學(xué);實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)方法

中學(xué)化學(xué)課程在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力以及科學(xué)素養(yǎng)方面具備得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)與作用，是落實(shí)素質(zhì)教育理念的有效途徑。與此同時(shí)，化學(xué)課程是一項(xiàng)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)占據(jù)較大比例。如何顯著提升中學(xué)化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率、教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生良好創(chuàng)新精神與創(chuàng)造能力，與中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在密切關(guān)聯(lián)。因此，化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要得到中學(xué)化學(xué)教師的高度重視與廣泛關(guān)注。

一、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)概念

化學(xué)課程是典型的科學(xué)類學(xué)科，而化學(xué)實(shí)驗(yàn)借助化學(xué)儀器設(shè)備、化學(xué)裝置以及化學(xué)試劑等一系列物質(zhì)手段，在人為設(shè)置實(shí)驗(yàn)條件的基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，并且通過(guò)轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)對(duì)象化學(xué)狀態(tài)與化學(xué)性質(zhì)的這種方式，從而獲取一系列化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，是一種科學(xué)領(lǐng)域的實(shí)踐活動(dòng)。在高中化學(xué)課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中對(duì)化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容有明確的要求，而初中化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)活動(dòng)與高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)流程基本相同，區(qū)別在于以實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑閷?dǎo)向的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)更加傾向于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，或者對(duì)未知事物的探索;而初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)則是通過(guò)重復(fù)化學(xué)發(fā)展歷史當(dāng)中極具代表性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，重現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而達(dá)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)在需求

由于化學(xué)課程是具備實(shí)證研究功能的自然科學(xué)，因此在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，就應(yīng)當(dāng)秉承科學(xué)性設(shè)計(jì)原則。而科學(xué)性原則對(duì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)提出直觀性要求、簡(jiǎn)約性要求以及可視性的要求，符合實(shí)驗(yàn)原理層面各項(xiàng)要求，對(duì)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)藥品以及實(shí)驗(yàn)裝置等一系列組成元素進(jìn)行改進(jìn)與拆分組合，從而確保滿足中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)性要求與合理性要求。而直觀性特征、簡(jiǎn)約性特征以及可視性特征本質(zhì)都是建立在科學(xué)性要求的基礎(chǔ)上，都來(lái)源于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)在需求。其中直觀性特征與可視性特征，是指在化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)演示環(huán)節(jié)，教師應(yīng)當(dāng)將抽象性的文字講解，以更加直觀、更加形象的方式呈現(xiàn)出來(lái)，提升學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解度。而實(shí)用性要求，則是指在開(kāi)展中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，對(duì)可有可無(wú)的步驟進(jìn)行大膽取舍，對(duì)于耗時(shí)耗力的繁瑣性步驟科學(xué)規(guī)避，同時(shí)合理運(yùn)用多媒體成像技術(shù)作為實(shí)驗(yàn)展示重要補(bǔ)充，簡(jiǎn)化復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)裝置，激發(fā)學(xué)生深度思考，從而起到良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)環(huán)節(jié)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)需要遵循實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)在需求。不僅如此，由于國(guó)內(nèi)各個(gè)地區(qū)教育資源存在差異，因此部分學(xué)校缺乏實(shí)驗(yàn)活動(dòng)開(kāi)展所需的實(shí)驗(yàn)藥品與實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，需要結(jié)合本校實(shí)際情況，科學(xué)選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工作。需要對(duì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)展開(kāi)科學(xué)分析，做好事前管控工作，得出最為精準(zhǔn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理固然重要，但保證學(xué)生的人身安全更為關(guān)鍵。開(kāi)展危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，教師可以借助多媒體技術(shù)播放實(shí)驗(yàn)步驟，使學(xué)生通過(guò)觀看視頻這種方式，掌握實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)原理。舉例說(shuō)明：在制取可燃物氣體實(shí)驗(yàn)以及對(duì)可燃性氣體的性質(zhì)驗(yàn)證這一實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，可燃性氣體若是純度不足，在燃燒環(huán)節(jié)會(huì)伴隨爆炸。若是同時(shí)開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)組次較多，則容易發(fā)生氣體泄漏。為此，教師可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程展開(kāi)深度研究，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)流程，將抽象繁瑣的實(shí)驗(yàn)以更加簡(jiǎn)潔的方式呈現(xiàn)出來(lái)，提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解程度，降低實(shí)驗(yàn)操作難度，保證高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量。

三、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本步驟分析

首先，科學(xué)提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，將其作為?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心參考依據(jù)。在正式開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之前，需要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，科學(xué)設(shè)定研究課題。其次，在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡幕A(chǔ)上，綜合學(xué)生已掌握的知識(shí)，通過(guò)科學(xué)對(duì)比、科學(xué)遷移、科學(xué)分析這種方式，結(jié)合操作更為便捷、實(shí)驗(yàn)原理合理、原材料利用率較高、不會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大污染等原則開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。再次，在實(shí)驗(yàn)用品選擇環(huán)節(jié)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康纳疃确治龇磻?yīng)物性質(zhì)、生成物性質(zhì)以及一系列反應(yīng)條件，科學(xué)選擇實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)藥品。最后，結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)儀器設(shè)備與實(shí)驗(yàn)用品設(shè)置科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)裝置以及具體的實(shí)驗(yàn)步驟，并且將整體實(shí)驗(yàn)步驟匯聚成實(shí)驗(yàn)裝置圖。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)原理，對(duì)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的現(xiàn)象展開(kāi)科學(xué)預(yù)測(cè)，明確化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，需要重點(diǎn)記錄哪些數(shù)據(jù)信息。除此之外，結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)觀察數(shù)據(jù)，通過(guò)科學(xué)分析、科學(xué)計(jì)算、圖表呈現(xiàn)以及科學(xué)推理等處理方式，得出更加精準(zhǔn)、更加真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。并且結(jié)合課題要求對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所采用的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果開(kāi)展科學(xué)分析、科學(xué)判斷，并且在上一階段實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的基礎(chǔ)上做出針對(duì)性改進(jìn)。

四、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法分析

（一）精準(zhǔn)把握實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，思維層面進(jìn)行創(chuàng)新

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新源于對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)原理以及基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能的精準(zhǔn)把握，只有對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器使用流程、使用目的以及各個(gè)步驟的操作原理具備深刻認(rèn)知與深刻理解，方可在原有實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行步驟創(chuàng)新，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加精準(zhǔn)，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作流程，以此確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)更加滿足低碳環(huán)保理念。

舉例說(shuō)明：在高中化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡》課程教學(xué)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)當(dāng)明確本課重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容與難點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，帶領(lǐng)學(xué)生順利完成基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，對(duì)影響化學(xué)實(shí)驗(yàn)平衡的各項(xiàng)因素展開(kāi)深度探究，并且對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)展開(kāi)深度觀察。在此環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)實(shí)踐操作，提升對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解度與認(rèn)知程度，順利完成知識(shí)內(nèi)化，并且將自身所掌握的化學(xué)知識(shí)合理應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。將自身所掌握的化學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)技能，反應(yīng)速率會(huì)受到溫度因素以及壓強(qiáng)因素的影響，對(duì)濃度開(kāi)展深度探究，學(xué)生結(jié)合課本要求完成一系列實(shí)驗(yàn)操作。在保證探究因素不變的狀況下，對(duì)其他因素展開(kāi)分析，順利得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在此環(huán)節(jié)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生課本知識(shí)探究能力，而且可以順勢(shì)引入化學(xué)平衡知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生在對(duì)鉻酸鉀顏色變化以及重鉻酸鉀顏色變化展開(kāi)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)化學(xué)平衡時(shí)溶液應(yīng)當(dāng)保持何種狀態(tài)，以及通過(guò)改變其中的某項(xiàng)因素，會(huì)對(duì)化學(xué)平衡帶來(lái)哪些影響。

（二）加大實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)力度，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力

教師結(jié)合新課改的要求以及學(xué)生個(gè)性化發(fā)展需求、多元化發(fā)展需求，科學(xué)開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工作，可以有效激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，確保學(xué)生積極主動(dòng)地參與到實(shí)驗(yàn)活動(dòng)當(dāng)中，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)精神。

例如，在《澄清石灰水中通二氧化碳》這一實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)步驟的同時(shí)，觀察后續(xù)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，此時(shí)教師就需要引導(dǎo)學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察環(huán)節(jié)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)轉(zhuǎn)移到新鮮事物探究環(huán)節(jié)。通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)實(shí)驗(yàn)觀察石灰水由清變渾的現(xiàn)象，學(xué)生深度參與到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中，探究能力與思維能力都將得到有效培養(yǎng)。為此，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生深度觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的細(xì)微變化，培養(yǎng)學(xué)生敏銳的實(shí)驗(yàn)洞察能力，秉承科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)精神以及求真務(wù)實(shí)的科研精神，參與到一系列實(shí)驗(yàn)活動(dòng)當(dāng)中。這樣一來(lái)，學(xué)生的思維將得到有效培養(yǎng)，確保學(xué)生在更深層次的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)擁有更加積極向上、出色亮眼的表現(xiàn)。

（三）做好實(shí)驗(yàn)反思工作，科學(xué)梳理實(shí)驗(yàn)步驟

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差展開(kāi)分析，可以有效檢驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)當(dāng)中的不足之處，找到儀器設(shè)備損壞的地方，制定針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)措施，確保實(shí)驗(yàn)活動(dòng)達(dá)到最佳效果。

例如，在高中化學(xué)課程《制取氯氣》這一實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，尾氣處理方法為堿液吸收方法，整個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，容易導(dǎo)致氯氣泄漏這一現(xiàn)象發(fā)生。因此，需要實(shí)驗(yàn)者精準(zhǔn)把握實(shí)驗(yàn)時(shí)間，避免出現(xiàn)氯氣泄漏現(xiàn)象，在化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)對(duì)試劑的加入時(shí)間保持高度關(guān)注，這也是實(shí)驗(yàn)活動(dòng)順利開(kāi)展的基礎(chǔ)保障。只有對(duì)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間開(kāi)展精準(zhǔn)把控，在恰當(dāng)時(shí)機(jī)加入適當(dāng)?shù)脑噭┓娇傻贸龈泳珳?zhǔn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。與此同時(shí)，需要不斷針對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差展開(kāi)分析，對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)步驟做出針對(duì)性優(yōu)化與調(diào)整，保證化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)具備科學(xué)性特征與真實(shí)性特征。

五、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，科學(xué)設(shè)計(jì)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量的重要保障，二者之間具有諸多互通之處。通過(guò)精準(zhǔn)把握實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，思維層面進(jìn)行創(chuàng)新、加大實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)力度，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力、做好實(shí)驗(yàn)反思工作，科學(xué)梳理實(shí)驗(yàn)步驟等方式開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以確保中學(xué)化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)效果。在為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率、教學(xué)質(zhì)量提供保障的同時(shí)，也為高中學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展、綜合素質(zhì)穩(wěn)定發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固的基礎(chǔ)。

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