从实验药品和仪器选择过程中提升学生实验设计能力

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1、从实验药品和仪器的选择过程中提升学生的实验设计能力徐建芳摘要培养学生的科学实验设计能力，是中学科学课程标准明确规定的教学目标。实验设计是实验教学的灵魂所在，它不仅可以反映学生的创新能力和综合素质，更能折射出学生在实验过程中建立的批判性、严密性、灵活性和深刻性等方面的思维品质。在此，以二氧化碳教学为例，谈谈在教学中对实验原理的分析、药品和装置选择进行教学精细化设计，促进学生的实验设计能力的提升。关键词初中科学实验原理仪器和药品选择实验设计能力3培养学生的科学实验设计能力，是初中科学课程标准明确规定的教学目标。因此，科学实验教学设计是教师在科学实验教学前的一

2、项重要的工作，它直接关系着实验教学效率的高低。然而，在实际教学中，教师更为关注的是学生实验操作和实验结论，而学生实验设计能力的培养却往往被教师所忽视。事实上，实验设计是实验教学的灵魂所在，它不仅可以反应学生的创新能力和综合素质，更能折射出学生在实验过程中建立的批判性、严密性、灵活性和深刻性等方面的思维特质。因此，通过实验教学培养学生的实验设计能力成为了当前实验教学的重要一环。那么，教师究竟该如何培养学生的实验设计能力呢？笔者以二氧化碳的实验室制取为例子，谈谈自己的想法和做法。1实验原理的选择实验室制取二氧化碳是经典的初中科学实验之一，实验室常用石灰石或大

3、理石与稀盐酸反应来制取二氧化碳。但经典的实验却造成了教师思维上的定势，在课堂教学中，教师一般直接给出实验的原理，并未对实验原理进行有效深入地挖掘。据本校的问卷调查得知，大部分学生起初并不知实验室制取二氧化碳的原理，有很大一部分同学会选择木炭在空气中燃烧来制取二氧化碳，因此，在这样的教学背景下，教学过程中渗透实验原理显得尤为重要。那如何引导学生思考制取CO2的原理呢？笔者认为教师在教学过程中首先必须让学生认识到CO2是一种由碳元素和氧元素组成的化合物。因此，我们可以将CO2制取原理概括为2类：第1类可以用碳在氧气中燃烧化合生成CO2的方法，第2类则是从某种

4、含有碳元素和氧元素的化合物在特定条件下分解得到CO2。在学生明确整体思路的情况下，教师可以提供几种可行的制取方法（见表1）：①利用木炭燃烧制取CO2②利用煅烧碳酸盐的方法制取CO2③利用碳酸盐和酸反应制取CO2。这些方法虽然理论上都是可行的，但是有些方法在操作上确存在一定的难度，并不是每一种方法都适合使用，教师可以引导学生从反应条件、经济成本、绿色环保和产物纯度的角度出发，选出最为合适的制取方法(如表1所示)。3表1制取CO2的方法比较制取方法反应条件经济成本绿色环保产物纯度木炭在氧气中燃烧点燃低可能会产生CO常混有O2和CO煅烧碳酸盐高温低耗费大量能源

5、纯净碳酸盐和酸反应常温低较为环保纯净32实验药品的选择在上述实验原理分析的基础上，确定所选实验原理。接下去药品的选择是实验成功的关键。实验室中可供选择的药品很多，如酸可以选择硫酸、盐酸、醋酸等；碳酸盐可以选择石灰石，碳酸钙粉末，碳酸钠粉末等。究竟应该选取哪两种药品作为实验的原料3呢？传统的教学中，教师一般都将实验药品直接呈现给学生，然后通过讲述，让学生了解选取石灰石和稀盐酸的优点。这样的教学方式极大地弱化了学生主体地位，学生在学习的过程中并没有体验的过程，造成学生只能记忆相关知识，缺乏对实验药品选择的探究经历，很难完成对学习知识的有效内化，对于学生的思维

6、能力培养不利。建构主义认为，学生的学习应该以原有的经验为基础，通过与外界的相互作用来建构新的知识，即学习是同化和顺应的结果。本实验中，教师在教学中设置学生实验活动（见表2），从而促进学生的有效学习，不仅培养学生的观察能力，还有助于学生动手和动脑相结合的进行科学学习。3表2制取CO2药品组合的实验现象的比较块状石灰石碳酸钙粉末碳酸钠粉末稀盐酸速度中等速度稍快反应剧烈稀硫酸一段时间后反应停止速度稍快反应剧烈浓盐酸反应过快，且收集气体有刺激性气味反应剧烈反应十分剧烈，有液体喷出试管3图1学生亲身经历了各个实验后，他们很清楚的认识到选择块状石灰石和稀盐酸的理由：

7、①反应速率中等，不至于速度过快很难收集，速度过慢造成浪费时间；②稀硫酸和块状石灰石反应会出现反应中断现象，主要是生成了微溶于水的硫酸钙包裹在石灰石的表面；③浓盐酸具有挥发性，收集的二氧化碳不纯净。这样的探究活动让学生真正感受到实验探究的乐趣，学生在实验活动中了解到药品选用的真实原因，这些都是传统的教学所不具备的。更为可贵的是，实验中渗透的药品选用的原则和方法也随着实验的过程被学生所接受，有助于学生进行知识迁移，能活学活用，有助于学生创造性思维能力的发展。3实验仪器的选择平时科学教学中，教师一般不注重实验装置的选用，通常采用讲述法直接介绍所选择的装置，很少

8、在实验装置的选择上让学生进行有针对性的探究。因此，当实验装置和药品稍加改变，学生