從藥品和儀器的選擇過程中提升學生的設計能力

1、1從實驗藥品和儀器的選擇過程中提升學生的實驗設計能力從實驗藥品和儀器的選擇過程中提升學生的實驗設計能力徐建芳摘要培養(yǎng)學生的科學實驗設計能力，是中學科學課程標準明確規(guī)定的教學目標。實驗設計是實驗教學的靈魂所在，它不僅可以反映學生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，更能折射出學生在實驗過程中建立的批判性、嚴密性、靈活性和深刻性等方面的思維品質(zhì)。在此，以二氧化碳教學為例，談談在教學中對實驗原理的分析、藥品和裝置選擇進行教學精細化設計，促進學生的實驗設計能力

2、的提升。關(guān)鍵詞初中科學實驗原理儀器和藥品選擇實驗設計能力培養(yǎng)學生的科學實驗設計能力，是初中科學課程標準明確規(guī)定的教學目標。因此，科學實驗教學設計是教師在科學實驗教學前的一項重要的工作，它直接關(guān)系著實驗教學效率的高低。然而，在實際教學中，教師更為關(guān)注的是學生實驗操作和實驗結(jié)論，而學生實驗設計能力的培養(yǎng)卻往往被教師所忽視。事實上，實驗設計是實驗教學的靈魂所在，它不僅可以反應學生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，更能折射出學生在實驗過程中建立的批判性、嚴

3、密性、靈活性和深刻性等方面的思維特質(zhì)。因此，通過實驗教學培養(yǎng)學生的實驗設計能力成為了當前實驗教學的重要一環(huán)。那么，教師究竟該如何培養(yǎng)學生的實驗設計能力呢？筆者以二氧化碳的實驗室制取為例子，談談自己的想法和做法。1實驗原理的選擇實驗原理的選擇實驗室制取二氧化碳是經(jīng)典的初中科學實驗之一，實驗室常用石灰石或大理石與稀鹽酸反應來制取二氧化碳。但經(jīng)典的實驗卻造成了教師思維上的定勢，在課堂教學中，教師一般直接給出實驗的原理，并未對實驗原理進行有效深

4、入地挖掘。據(jù)本校的問卷調(diào)查得知，大部分學生起初并不知實驗室制取二氧化碳的原理，有很大一部分同學會選擇木炭在空氣中燃燒來制取二氧化碳，因此，在這樣的教學背景下，教學過程中滲透實驗原理顯得尤為重要。那如何引導學生思考制取CO2的原理呢？筆者認為教師在教學過程中首先必須讓學生認識到CO2是一種由碳元素和氧元素組成的化合物。因此，我們可以將CO2制取原理概括為2類：第1類可以用碳在氧氣中燃燒化合生成CO2的方法，第2類則是從某種含有碳元素和氧元

5、素的化合物在特定條件下分解得到CO2。在學生明確整體思路的情況下，教師可以提供幾種可行的制取方法（見表1）：①利用木炭燃燒制取CO2②利用煅燒碳酸鹽的方法制取CO2③利用碳酸鹽和酸反應制取CO2。這些方法雖然理論上都是可行的，但是有些方法在操作上確存在一定的難度，并不是每一種方法都適合使用，教師可以引導學生從反應條件、經(jīng)濟成本、綠色環(huán)保和產(chǎn)物純度的角度出發(fā)，選出最為合適的制取方法(如表1所示)。表1制取CO2的方法比較制取方法反應條件經(jīng)

6、濟成本綠色環(huán)保產(chǎn)物純度木炭在氧氣中燃燒點燃低可能會產(chǎn)生CO常混有O2和CO煅燒碳酸鹽高溫低耗費大量能源純凈碳酸鹽和酸反應常溫低較為環(huán)保純凈2實驗藥品的選擇實驗藥品的選擇在上述實驗原理分析的基礎上，確定所選實驗原理。接下去藥品的選擇是實驗成功的關(guān)鍵。實驗室中可供選擇的藥品很多，如酸可以選擇硫酸、鹽酸、醋酸等；碳酸鹽可以選擇石灰石，碳酸鈣粉末，碳酸鈉粉末等。究竟應該選取哪兩種藥品作3的氣體；c裝置可以利用分液漏斗控制加入酸的量，控制反應速率

7、。筆者設置這個學生活動，目的是讓學生感受到：在實驗研究的過程中，實驗裝置的選取并不是一塵不變的，我們需要根據(jù)實驗需要的不同，適當?shù)貙嶒炑b置進行微小的改進，使裝置更利于實驗研究，增加了實驗設計的靈活性。教學活動三：教學活動三：利用上述實驗裝置進行實驗，我們無法控制實驗的進程，你有辦法控制實驗的發(fā)生和終止嗎？如何改進實驗裝置呢？(提示：關(guān)閉止水夾，觀察實驗現(xiàn)象)通過前面的兩個教學活動，學生已經(jīng)意識到實驗還有一個關(guān)鍵的問題沒有解決，如何控制

8、反應的發(fā)生和終止，此時對于學生是一個棘手的問題。在解決這個問題的過程中，教師讓學生進行實驗，提示關(guān)閉止水夾，觀察實驗現(xiàn)象，不難發(fā)現(xiàn)：錐形瓶中有部分液體被壓入漏斗中，但由于內(nèi)部反應仍在繼續(xù)，時常會有氣泡從漏斗中冒出?？梢?，要想終止反應，就要從根本上阻隔酸和石灰石之間的接觸。在教師的引導下，很多同學都提出了利用物體把石灰石的位置抬高，通過阻隔兩種藥品接觸來終止反應（如圖3），而這個改進在實質(zhì)上和啟普發(fā)生器（如圖4）的原理是相同的，教師課堂中

9、進行一番表揚，使學生在學習科學的過程中更增強了自信心。當然，實驗設計的靈魂來源于實驗的創(chuàng)新能力，而實驗創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開引導學生進行有目的的思考，這就需要教師在課堂教學中設置若干有啟發(fā)性的問題，通過問題和嘗試性的實驗促進學生創(chuàng)新思維的形成。4思考與討論思考與討論教師在實驗教學過程中，讓學生學會科學探究的方法，形成科學思維的品質(zhì)，激發(fā)學習科學的興趣，提高解決問題的能力，逐步養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度和懷疑、批判、創(chuàng)新、合作的科學精神，這是每