實驗設計方案精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇實驗設計方案范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

實驗原理：

1、生物呼吸作用消耗氧氣：有機物＋氧氣二氧化碳＋水＋能量。

2、氧氣有助燃的特性。

創新點介紹：

1、原實驗材料為黃豆，本實驗中改為蘆葦葉。

2、原實驗用的廣口瓶，本實驗改為廢棄的礦泉水瓶。

3、原實驗用的燃燒匙和蠟燭，本實驗改為衛生香和火柴。

4、原實驗為演示實驗，由教師自己來完成,可以改為學生完成或教師和學生共同完成演示過程。

實驗過程：

1、準備實驗材料和用具：（教師準備）

蘆葦葉（新鮮和干枯）、廢棄的礦泉水瓶、衛生香、火柴。

2、處理實驗材料：（教師準備）

設置對照實驗：將礦泉水瓶標記為A和B；A中放入兩片新鮮的蘆葦葉（活的），B中放入兩片干枯的蘆葦葉（死的），擰緊瓶蓋；實驗前暗處理一晝夜。

3、演示過程：（師生共同完成：教師解說，學生操作）

方法一：（一人完成：一名學生）點燃一根衛生香，先打開B瓶蓋，將燃燒的衛生香伸入B中，正常燃燒；再打開A瓶蓋，將燃燒的衛生香伸入A中，火焰熄滅。由現象得出結論：呼吸作用需要消耗氧氣。

方法二：（兩人完成：教師和一名學生或兩名學生一起完成。）兩人同時分別點燃一根衛生香，A、B同時進行?，F象：A中火焰熄滅；B中正常燃燒。結論：呼吸作用需要消耗氧氣。

篇(2)

【論文摘要】實驗設計題能拓寬學生的思維空間，有利于學生的科學素養和創新能力的培養。鑒于當前學生對生物學實驗教學普遍重視不夠，學生缺乏對實驗設計基礎知識的學習和訓練，因此學生的實驗設計能力較差。為盡快而有效地提高學生的生物實驗設計能力，應加強該方面的教學實踐。

1拓展教學，明確實驗設計原理

著名教育學家布魯姆認為決定教學效果有三個主要因素：認知的前提能力（基礎知識）、情感的前提特性（參加學習的動機情感）、教學的質。它們對學習速度的影響分別是50%、25%、25%，雖然有了知識不等于就有了能力，但沒有知識則不可能提高能力，由此可見基礎知識的重要地位，因此實驗設計之前必須深諳實驗設計的原理。

1.1挖掘教材中的實驗設計理論知識在現行的教材中對生物學實驗設計的基本原則和方法等內容沒有專門的系統闡述，而是把它們隱含在教材的實驗內容和生物學史的內容之中，這就要教師應善于發現并挖掘出教材中的隱含信息，幫助學生了解和掌握學實驗設計的理論知識。例如復習“唾液淀粉酶對淀粉的消化作用”實驗時，通過對實驗原理、操作步驟的細致分析，幫助學生形成科學、嚴謹的實驗設計思想；通過比較對照組實驗在實驗過程中的重要作用，使學生學會運用實驗設計科學性原則――設立對照組；通過實驗內容的剖析，使學生掌握實驗設計準確性原則――設立多因子變量。通過分析生長素的發現歷程和孟德爾遺傳規律的揭示過程使學生了解實驗設計的基本方法和步驟。

1.2補充經典實驗，優化實驗設計理論知識分析教材中的實驗，發現實驗內容少且缺乏系統性的方法指導，這對于學生全面了解實驗設計的理論知識是不夠的。因此，在教學中可以適當地補充生物學的經典實驗（如傘藻的嫁接實驗、童弟周培育單尾鰭金魚實驗等），著重讓學生了解實驗者的實驗意圖，認識實驗的形成過程，分析實驗設置的實驗條件的目的。這對于學生進一步理解實驗設計的原則，掌握實驗設計的方法，都是十分重要的。

2強化實驗設計訓練，是培養學生實驗設計能力的必經之路

學生在明確了實驗設計的基本原理后，只有通過必要的實驗設計訓練，才能真正掌握實驗設計的方法，提高實驗設計能力。

2.1課本實驗的重新設計樹立實驗設計的信心進行實驗設計的初期，學生對實驗設計方案的思路模糊，存在畏懼心理。此時教師可采取由淺入深、循序漸進的策略，幫助學生樹立實驗設計的自信心。課本實驗是學生既熟悉又親切的知識，教師在課本實驗的復習中可靈活地改變實驗的某個條件，讓學生模仿課本實驗的程序進行簡單的實驗設計，使學生從中獲得成功感，增強對實驗設計的興趣；同時在“模仿”過程中訓練學生實驗設計的思維方式，使學生初步形成實驗設計的正確思路，為實驗設計實施的可行性奠定良好的心理基礎。

2.2典型習題的剖析——理順實驗設計的思路加強學生實驗能力的培養，不但要重視分析和解釋實驗現象和結果，以及推導實驗結論能力的培養，更應重視培養設計實驗方案的能力。無論哪種類型的生物實驗設計，其本質都是根據實驗題目所提出的問題，運用已具備的生物知識或生物技能，有時甚至是根據實驗題目所給出的信息或提示，構思出解決問題的方案，這有助于培養學生思維的發散性，綜全知識和解決實際問題的能力。提高學生實驗設計的能力，教師不但要讓學生明確實驗設計師的理論知識，更重要的是應讓學生掌握學生實驗設計的正確思路。實驗設計的基本思路為：①明確要求和目的②聯系理論原理③確定實驗思路④設計實驗步驟⑤實驗結果的預期、分析和討論。由于實驗設計題常常開放度較大，設計的實驗步驟甚至在方法上可能不統一，但只要是科學的、合理的、可行的，都應給予認可。

篇(3)

關鍵詞：實驗設計；基本原則；設計方案；實例分析

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2012）06-0191-02

生物科學是一門實驗科學，目前隨著教育教學和考試命題改革的不斷深入，對生物實驗教學有了更高的要求，開放性的實驗設計已成為當前生物老師與廣大學生面臨的一個新課題。從近幾年的實驗題在高考中的題型變化來看，借助實驗方法創設新情境，側重考查學生對實驗進行解釋和分析的能力已成為命題趨向，其中設計型實驗題更是熱點。由于實驗設計是較高的能力要求，除要具備一定的知識基礎外，還需要具有一定的創造能力。所設計的實驗是建立在科學的基礎上的，還應具有一定的觀察和發現問題的能力。下面結合本人幾年來如何進行實驗設計的實踐，談一點自己的體會。

1.實驗設計的內容

所謂實驗設計，就是要求學生在明確實驗目的的基礎上，設計實驗原理，選擇實驗器材，安排實驗步驟，設計數據處理的方法及分析實驗現象得出實驗結論的過程。實驗設計，主要考查學生確認變量的能力，以及是否理解實驗原理，是否具有靈活運用實驗知識的能力，是否具有在不同情境下遷移知識的能力等。

一個完整的實驗設計過程包括5個環節 。發現問題、提出問題、實驗設計（包括假說和預期）、實驗實施、結論（包括推導和運用結論）。其中實驗設計是聯系問題和結論的必要橋梁。

實驗設計的基本原則有科學性原則、平行重復性原則、單一變量原則、對照原則?；驹瓌t的應用主要是針對實驗的基本變量和實驗材料而言，如操縱自變量是用單一變量原則，控制無關變量是用對照原則，檢測因變量和選擇生物材料是用科學性原則、平行重復性原則等。

一個比較完整的實驗設計方案，一般包括這樣幾方面的內容：①實驗題目的確定；②提出假說；③設計實驗方法和步驟；④提出實驗的預期結果；⑤要觀察和搜集的數據及方法。書寫實驗設計方案通常包括：“實驗課題”、“實驗假說”、“實驗預期”、“實驗目的要求”、“實驗材料用具”、“實驗方法步驟”和“實驗結論與討論”等項目。在此應對學生的表述能力以相應模式強化訓練，如對實驗目的的表述模式可總結為：“探究（驗證）……（自變量）對……（實驗材料）有……的影響（因變量）”等。

2.實驗中要注意的問題

在實驗設計中可以從以下幾個方面去考慮：①明確實驗目的，即需要驗證的生物學事實，確認變量和實驗材料，特別是自變量、因變量和無關變量；②嚴格遵守實驗原理，實驗所依據的科學原理，涉及到的生物學及相關學科的方法和原理；③恰當選擇實驗對象，選擇最能體現生物學事實的具體對象，如細胞、組織、器官或生物個體；④細心注意對實驗條件、材料用具和裝置的理化條件和生物學方法處理后，認真研究實驗裝置設計的嚴密性和合理性；⑤合理設計實驗步驟，要注意實驗步驟的關聯性和延續性，實驗操作的程序性，以及實驗要完成的基本任務（選擇處理生物材料、控制無關變量、操縱自變量、檢測因變量）；⑥精心設置對照組實驗，控制和消除無關變量對實驗結果的影響；⑦提出假設條件，預測結果，假設是對可見現象作出可以檢測的解釋，假設的成立與否依賴證據（預測結果符合事實或實現則假設成立，反之則假設不成立）；⑧注意實驗現象和實驗結果，考慮單一實驗變量對結果的影響；9）對實驗要進行多角度、全方位的分析討論。

實驗設計的實例分析

例 為證實“二氧化碳是光合作用合成有機物必需的原料”，某同學制訂了下列實驗方案：

(1)實驗目的(略)

(2)實驗材料和用具(略)

(3)實驗方法和步驟

A.用一適當大小的玻璃罩罩住一株生長正常的盆栽綠色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏氣。

B. 將上述植物及裝置放在暗室中饑餓，消耗掉葉片內貯藏的有機物。暗室內裝有紅色安全燈。

C.饑餓一定時間后，自暗室中取出，照光若干小時，使其充分進行光合作用。

D.取一葉片，放人盛有酒精的燒杯中，水浴加熱，使葉綠素溶于酒精中。

E.將已脫綠的葉片取出，平鋪在一個培養皿中，用碘液，檢測有無葡萄糖的特異顏色反應出現。

該實驗方案有幾項明顯錯誤，請指出錯誤并改正。

分析：這是一道實驗方案的評價題，往往會因分析片面或缺乏必要的實驗分析能力而誤答。錯因主要是忽視了平時的實驗設計訓練。

正確思路：首先根據實驗目的確認實驗變量及其操縱方法:自變量是二氧化碳有無，用NaOH溶液的有無操縱；因變量是光合作用合成有機物，主要是淀粉有無，用碘液遇淀粉變藍色檢測；無關變量是光照等其他影響光合作用合成有機物的因素，設置對照進行控制。其次看實驗過程操作是否與實驗目的相關聯和是否正確，易見實驗中不能用紅色安全燈，因為色素能夠吸收紅光，進行光合作用，影響實驗結果；淀粉遇碘變藍是淀粉特有的顏色反應，而不是葡萄糖的顏色反應。鑒定還原糖(葡萄糖)的存在應用的試劑是班氏試劑等。

正確答案是：(1)實驗步驟 中暗室內用“紅色安全燈”是錯誤的，應改為綠色安全燈(此項不改，僅在對照中提到也給分)；(2)實驗步驟E中的“葡萄糖”是錯誤的，改為淀粉；(3)未設對照。對照的作法是：a.裝置同題干中的步驟，但玻璃罩內用同一種生長狀況相同的另一株植物代替題干中的植物；用一杯清水代替NaOH溶液。b.將上述植物及裝置放在暗室中饑餓，消耗掉葉片內貯藏的有機物。暗室內裝有綠色安全燈。c.重復題干中的步驟。d.重復改正后的題干中的步驟。

由于實驗設計題具有開放性的特點，考察的角度也是千變萬化的，所以在進行了一定數量的設計訓練后，教師要及時給予點撥或引導學生交流設計成果，總結出生物實驗設計方案的基本思路和評價標準，從而使學生鞏固實驗設計方法，提高實驗設計的能力。

參考文獻

篇(4)

【關鍵詞】 中學化學實驗教學 創新設計應用 教學有效性

一、問題的提出

新課程改革強調化學實驗的重要性，強調化學實驗教學的落實，一線教師大多感受到化學實驗實踐的重要性，讓學生實驗更多的進入課堂。然而，一味的對照教材做實驗，每個實驗對應一套裝置、一種方法、一樣的操作步驟，使學生在這種"設定"的實驗教學模式下完成實驗內容，忽視了化學實驗的理論思考和方法的形成，缺乏思索空間，缺少靈活變通和選擇性，它難以培養學生的實驗能力、思維能力和科研創新能力。

在豐富的教學資源面前，有大量成熟的實驗創新設計方案，整合信息資源，將這些創新設計合理應用到課堂教學，借他山之石以攻玉，本文將談談筆者在中學化學實驗創新設計教學中應用的嘗試與體會。

二、創新實驗設計在高中化學教學中的應用案例分析

案例1、銅與硝酸的反應實驗創新設計的應用

1.實驗背景：銅與硝酸的反應是"硝酸的性質"里重要的一個化學反應，也是高中階段一個重要的化學實驗。

2.裝置不足之處：

①只能收集到NO，不能收集到NO2

②反應不能控制反應進程，做到隨時停止反應，不能反復的實驗。

③驗證NO與O2反應時產生的NO2會從集氣瓶口逸出，造成環境污染。

④反應產生的氣體不處理，拆卸裝置時易造成有毒氣體泄漏，造成環境污染。

3.創新實驗設計教學應用流程：

3.1 課前準備：

教師活動：查找資料、確定選用創新設計方案、向各個小組發放實驗創新裝置及方案、要求學生課后完成所屬實驗方案。（課前準備12組創新設計方案，每四人一組，本文精選四組創新設計裝置，方案略去）

學生活動：研究教材實驗裝置，分析創新設計方案，小組成員分工研究，利用實驗室開放時間開展實驗探究。探討、分析、改進實驗設計，形成結論。

3.2 課堂教學：

學生活動：演示所屬創新設計、分析裝置、分析優缺點、評價實驗創新設計。

教師活動：聆聽、觀察、分析、引導學生評價實驗方案，總結歸納得出最好的創新設計方案。

4.案例分析：

學生拿到創新實驗方案、接到任務時，都感覺很興奮，同小組的學生利用課后時間第一時間就研究教材上的實驗裝置，利用實驗室開放時間在實驗室就忙開了。準備儀器、裝置裝置、合作實驗，學生的熱情非常高。在實驗過程中體驗到了一個小小的創新、改變對實驗效果帶來的巨大變化，感受到了創新設計的"靈"、"巧"、"妙"。一堂課下來，學生對銅與濃稀硝酸的反應原理理解更透徹，主干知識得以升華。體驗了實驗過程的美妙，合作學習的愉悅，更重要的是 "創新"思想已經慢慢滲透到學習生活中。

案例2：氫氧化亞鐵制備實驗

1.實驗背景：

在高中化學教學中， Fe（0H）2是一個重要的物質，在制備實驗中因為它很容易迅速被氧化成Fe（OH）3。

2.創新實驗設計教學應用流程：

2.1 課前準備：

教師活動：同案例1

2.2 課堂教學：同案例1

3.案例分析

本案例在教學上也取得了很好的效果，通過幾個創新設計的體驗，學生對Fe（0H）2制備過程中需要隔絕O2的關鍵步驟體驗深切，同時也掌握了幾種除去O2、隔絕O2的方法，掌握同類型實驗方案的設計，提高了實驗素養。體驗到了創新之美，創新之巧。"創新"的思想同樣慢慢根植心中。

三、創新實驗設計在教學中應用的分析

1.創新實驗設計在教學中應用教學模式可以概括為以下流程：

查閱資料精選創新方案分組、布置創新實驗方案研討、實踐學生課后研討、實踐課堂匯報、分析裝置優缺點教師評價、總結總結最佳實驗方案談體會與收獲升華所學知識。

2.在實施過程中，對化學教師提出了更高的要求。

2.1教師必須轉變觀念，更新教學理念，樹立以學生為主體的思想。

教師必須更新教學理念，樹立以學生為主體的生態課堂，提升學生的學習欲望，提高課堂效率。樹立"創新"應用到課堂的理念。

2.2教師需提升學習能力，拓展知識儲備，更新知識結構，提升創新能力。

陶行知先生曾說過，"人類社會處處是創造之地，天天是創造之時，人人是創造之人，每一個人都具有創新的潛能"【6】。教師也是一個需要"創造"、"創新"的群體，只有堅持學習，堅持更新知識儲備，才能提升自己的創新能力，才能引導學生在創新的路上走得更遠。

2.3教師需提高課堂的駕馭能力

實驗課的開展時刻充滿著"預設"與"生成"，在創新設計在課堂中的應用課上，有著許多新的實驗方案，新的實驗裝置，沒有一成不變的操作步驟，實驗操作的群體參差不齊，所以這種課堂是一個"生成"遠遠大于"預設"的課堂。這就對教師的課堂駕馭能力提出了新的挑戰。教師要善于創設情境，善于引導學生進入情境去體驗、分析、生成。當有新的"生成"形成時，不要急于將學生拉回自己的"預設"，要根據"生成"做耐心、細致的引導，讓學生有所感悟。

在當下的信息社會里，身為化學教育工作者的我們應投入到無限的信息中，汲取營養，以高效為目標，帶領學生走出自己的創新之路，好好借它山之石，以攻玉。

四、參考文獻：

【1】劉本霞.實驗改進二則【J】.中小學實驗與裝備，2003，（04）

【2】吳鵬."銅與濃硝酸反應''演示實驗的改進【J】.實驗教學研究，2009，（08）.

篇(5)

關鍵詞：自主探究 ;化學實驗;實踐活動;創新能力

新課程改革將科學探究作為一種重要的學習方式，重視和強調學生自主的、開放的探究式學習。由于科學探究的突出地位和作用，如何在化學課堂教學中實施探究性教學成為當前課程改革實踐中的一個主要課題?；瘜W是以實驗為基礎的學科。許多化學教師在教學中都在努力地嘗試結合化學實驗來培養學生的創新能力。我以測定物質純度實驗為例來講講如何改進高中化學實驗，培養學生創新能力。希望我的努力能夠對高中化學高效課堂的構建能起到一定作用。

一、提出以實驗設計為中心問題、培養學生進行合作探究的能力

高中化學中經常有物質純度測定的實驗設計。你比如：氫氧化鈉中混有碳酸鈉, 請你設計實驗方案來測出氫氧化鈉的純度。

首先要求學生自己去找資料, 結合自己已有的知識, 設計出能測定NaOH純度的可行性方案, 然后以學習小組為單位, 進行分組討論, 找出本組最好的實驗設計方案（教師可適當給出提示性和修正）。

二、提出實驗假設、設計實驗方案、培養學生勇于探索的科學品質

通過分組討論，合作交流之后，每一個學習小組提出一個可行性實驗設計方案，共五個可行性方案：

第一組可行性方案：

① 將樣品配制成稀溶液

②取等體積兩份溶液

③ 一份中滴加甲基橙, 另一份中滴加酚酞, 分別用同濃度的鹽酸滴定

④ 測出所消耗鹽酸的體積分別為V1ml和V2ml,

⑤用C(HCl)、V1、V2計算NaOH的純度。

第二組可行性方案

① 向稱取的m1g樣品中加入足量鹽酸或稀硫酸

② 用NaOH溶液或堿石灰吸收生成的CO2并稱出其質量為m2g

③ 用m1和m2計算NaOH的純度。

第三組可行性方案

① 向稱取的mg樣品中加入足量鹽酸或稀硫酸

② 測量出所生成的CO2體積Vml, 由V換算出Na2CO3的質量,

③ 計算NaOH的純度。

三、讓學生用實驗驗證自己的設計方案、培養學生動手能力

每個學習小組提出實驗設計方案，并根據實驗方案選擇所需儀器、藥品；并設計實驗步驟交給老師。 老師檢查后合格后, 在實驗室為學生準備好所需的儀器和藥品, 在課堂上讓各學習小組進行分組實驗, 要求仔細觀察實驗現象作好實驗記錄及數據處理, 并與老師給出的準確結果進行對比,列出有待討論的問題。

四、以實驗中存在的問題為中心進行探究、培養學生創造性思維能力

實驗結束后，各個學習小組將在實驗過程中發現的問題一一展示出來, 師生相互質疑、討論、探究, 盡可能使問題當堂解決, 對仍有爭議和疑惑的問題，可設計方案在課后回實驗室實驗室進行實驗驗證?，F將教學中各個學習小組遇到的問題提出來討論：

【第一組方案】

學生質疑：第一組沒有稱量樣品的質量，僅僅根據鹽酸的濃度和兩次滴定所消耗的鹽酸的體積怎樣計算NaOH的質量分數?

討論探究：從反應方程式特點分析，若用酚酞作指示劑，則消耗的HCl物質的量即為NaOH和Na2CO3總物質的量，用甲基橙作指示劑所消耗鹽酸物質的量與用酚酞作指示劑所消耗鹽酸的物質的量之差即為Na2CO3的物質的量。

用甲基橙作指示劑所消耗鹽酸的體積為V1ml

用酚酞作指示劑所消耗HCl的體積為V2ml

鹽酸的濃度為Cmol/L

所以 n(Na2CO3) = C(V1－V2)/1000

n(NaOH) = CV2/1000 － C(V1－V2)/1000 = (2V2－V1)C/1000

根據n(Na2CO3)和n(NaOH)即可求出w(NaOH)。

【第二組方案】

學生質疑1：若選用鹽酸，再在濃H2SO4前加一個盛飽和NaHCO3的洗氣瓶是否可行？

探究討論：鹽酸與飽和NaHCO3反應生成CO2，使測定的m(CO2)偏大, 故應選用硫酸。此法不可行。

學生質疑2：盛濃H2SO4的洗氣瓶和盛堿石灰的干燥管作用分別是什么？若沒有這兩個裝置，測出的CO2質量將有怎樣的誤差?

討論探究：濃硫酸吸收CO2氣體中混有的水蒸氣，盛堿石灰的干燥管吸收可能倒流進的空氣中含有的CO2和水蒸氣，若無這兩個裝置, m（CO2）將偏大。

學生質疑3：按以上裝置生成的CO2能完全被堿石灰吸收嗎？若不能說明原因。

討論探究：因反應后燒瓶中會留有CO2，這部分CO2不能被堿石灰吸收，故應在燒瓶上再接一個導管，待反應結束后鼓入已除去CO2的空氣，將剩余CO2推入堿石灰中使其完全被吸收。

學生質疑4：原裝置留有的空氣中還可能含有少量的CO2，怎樣排除干擾？

討論探究：加入H2SO4反應之前，先打開a活塞斷開b處橡皮管，鼓入空氣一會兒，再關閉a連接b處橡皮管，然后滴入H2SO4反應。

【第三組方案】

學生質疑1：測量氣體體積前是否要干燥？

討論探究：用排溶液的方法測CO2的體積，水的體積不影響氣體體積的測定．故不需用濃硫酸干燥。

學生質疑2：用排水法能否測出CO2體積？如不能，可采用什么措施？

討論探究：因CO2能溶于水（1：1），故不能用排水法測CO2的體積，可改用排飽和NaHCO3溶液的方法。

學生質疑3：若用排飽和NaHCO3溶液的方法測CO2體積，用鹽酸與用硫酸相比，哪種酸更好？

討論探究：因鹽酸揮發出的HCl與NaHCO3溶液作用產生CO2 ,使CO2體積偏大．故不宜用鹽酸與樣品反應，應選用稀H2SO4。

學生質疑4：反應后燒杯中總會留有CO2是否影響測出的CO2的體積？

討論探究：因為在相同條件下，燒瓶中留下的CO2體積等于排出的原瓶中空氣的體積，所以不影響CO2體積的測定。

總之，化學課堂上進行試驗改進和探究的目的在于將學習過程轉化成探尋解決問題方法的過程，而不單純是知識的傳授。我們應通過多種途徑讓學生掌握探究、思索的方法。這種學習過程是有意義的學習過程，符合中學生的認知特點和心理活動規律的過程。因此，學生的試驗探究活動應貫穿于整個化學教學始終。教學時，教師要盡可能多地為學生創造試驗探究的機會，放手讓學生去設計試驗方案、去自己動手完成試驗。在整個實驗設計和驗證過程中都能起到培養學生創新思維和創新能力的作用。這些能力將有助于他們適應未來社會和終身學習的需要，從而獲得可持續發展的堅實基礎。

參考文獻：

篇(6)

本文僅以“鹽酸和氫氧化鈉溶液能否發生化學反應”為例，來說明在教學中如何有效指導學生進行化學實驗設計。

一、發現問題，確立研究內容

實驗設計方案的題材新穎，更容易引起學生探索的興趣和愿望，激發求知欲。所以，在教學中教師要善于為學生創設問題情景，引導學生提問。提問是學生進行探究的動力，鼓勵學生多提問，改變“教師問，學生答”的呆板模式，變“學生答”為“學生問”，活躍思維。要借助依據，鼓勵學生猜想，培養學生形成假設的能力，從而確立研究內容。

例如，在學習“中和反應”內容時，可先演示趣味小實驗“變色的小花”，激發學生學習的興趣和欲望，再創設真實生動的問題情景：教師向一支試管中加入少量氫氧化鈉溶液，再逐漸滴加稀鹽酸，振蕩，使其充分混合。讓學生觀察實驗現象，教師再提出問題：氫氧化鈉溶液和鹽酸混合在一起后，我們并沒有觀察到明顯變化，它們之間是否發生了化學反應？同學們就會七嘴八舌，各抒己見：①兩者沒有發生反應；②兩者發生反應了。同時也就確定了研究內容，即鹽酸與氫氧化鈉能否發生化學反應的實驗驗證。

二、根據研究內容，設計實驗方案

在確定了研究內容的基礎上，教師要引導學生分析所研究的內容。首先，對研究的課題所涉及的化學原理，對參加化學反應的各種物質的性質要有全面、較深入的了解和認識，要盡可能估計到在什么樣的實驗條件下，可能發生什么樣的化學反應，以及產生什么樣的實驗結果。其次，必須按照化學反應原理，根據化學反應物質和生成物質的性質、實驗條件的控制、發生反應時可能產生的能量變化，來預選實驗方法和手段。然后，確定實驗操作的程序和步驟。在實驗控制條件方法上，可向學生介紹全面比較法、優選法、正交試驗法等探尋最佳實驗條件的方法，設計出合理的化學實驗方案，以保證化學實驗的順利實施。教師要從實驗目的、實驗原理、實驗步驟設計、實驗藥品和儀器及裝置、實驗操作及操作規程、實驗結果的處理等六個方面進行指導，以幫助學生設計出自己的實驗方案。

例如，在上述“鹽酸和氫氧化鈉能否發生化學反應”的實驗驗證中，教師可以提供一些備選的實驗藥品（鹽酸、氫氧化鈉、石蕊、酚酞、pH試紙等）和儀器（玻璃杯、溫度計、試管、燒杯等），并引導學生分析指示劑與酸、堿反應的顏色異同，酸、堿性溶液的pH異同，化學反應常伴隨著能量變化等化學知識，通過對比分析來設計出實驗方案：①借助酚酞的變色來驗證；②借助石蕊的變色來驗證；③通過測溶液的pH來驗證；④測溶液的溫度變化來驗證。

三、討論實驗方案的可行性

實驗設計的方案初步形成后，教師要嚴格把關，與學生一起對實驗設計方案的可行性，要從理論應用是否正確、實驗方法是否可行、能否達到預期目的等多個方面進行論證，反復修改，最終加以確認并實施。

例如，在上述實驗驗證中，學生說：可以用紫色石蕊試液。具體操作是：在盛有NaOH溶液的試管中滴加2滴紫色的石蕊試液，石蕊變藍色，然后逐滴加入鹽酸，此時若藍色變成紫色，說明NaOH與鹽酸發生了反應。有的學生會馬上反駁：這方法不好，因為“藍變紫”分辯不清，應改為在盛有鹽酸的試管中滴加2滴石蕊，石蕊變紅色，然后逐滴加入NaOH溶液，當紅色變成紫色，證明它們發生反應。有的學生建議：可以做一個對比實驗。其他學生也發表了自己的看法：用酚酞作指示劑，因為NaOH能使無色酚酞試液變紅色，滴加鹽酸后紅色變無色，就證明了NaOH與鹽酸發生了反應。

還可以用pH試紙，從pH＞7一直測到pH＝7，最后到pH＜7。也可以把NaOH與鹽酸混合，然后用手摸（或者用溫度計測量混合前后溶液的溫度變化），如果發燙，說明反應了。教師既要引導學生分析各個方案的理論正確性，又要引導學生分析自己的實驗方案是否能完成，是否能達到驗證目的，如果達不到目的，應該怎樣改進，以確保學生的實驗方案確實可行。

四、依據方案，進行實驗

在整個操作過程中，教師要密切注視每個學生的實驗情況，并作具體指導，確保實驗萬無一失。引導學生對實驗中可能出現的問題要認真思考，分析其中的原因，然后有針對性采取相應的措施，進行必要改進，逐步培養學生的科學實驗態度和探究精神。

例如，在上述驗證實驗中，學生的很多錯誤操作都會導致實驗失敗，鹽酸和氫氧化鈉溶液的量的控制恰當與否，直接影響到溶液的顏色變化。氫氧化鈉溶液中滴入酚酞溶液，溶液變成了紅色，過了一會兒，紅色溶液可能變為無色；滴入鹽酸后，還可能產生氣泡；用手摸試管底部，溫度變化可能不明顯等現象都有可能發生， 教師要從多方面進行指導，以保證學生能夠按自己的實驗設計方案完成化學實驗。

五、對實驗方案進行分析與評價

學生完成自己的實驗方案設計，并按實驗方案進行實驗操作后，教師要引導學生分析和討論實驗方案的優點和不足，再對實驗方案進行評價。對于學生設計的實驗方案，教師要引導學生從實驗方案設計的步驟和方法是否完善、實驗設計的內容是否全面、實驗內容是否有針對性、實驗操作理論是否正確、實驗操作是否簡單易行安全可靠、實驗成本是否經濟合理等方面進行全面綜合評價，進而分析出自己的實驗方案的優點和不足，并加以改進。

篇(7)

關鍵詞：微粒觀；分類觀；離子鑒別；半開放式實驗

文章編號：1008-0546（2017）04-0070-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.024

一、指導思想與理論依據

杜威的“從做中學”的教學理論，提供了一種構建化學核心觀念的方法?！皬淖鲋袑W”也就是“從活動中學”“從經驗中學”，它使得知識的獲得與活動聯系了起來，學習者能從那些真正有教育意義和有興趣的活動中學習，從而有助于學習者的成長和發展。

在化學學科中，這種活動就是實驗探究，因此“從做中學”就是“從實驗中學”，以實驗探究的方式來構建和落實核心觀念。本課就是以實驗“未知溶液的離子鑒別”為載體，通過實驗探究來構建和落實“分類觀”和“微粒觀”。在本實驗探究中，首先由教師提出問題“如何鑒別未知溶液中的陰陽離子”并提供試劑，學生明確問題并設計方案，接著通過共同討論進一步改進和優化實驗方案，并通過動手實驗來驗證方案是否可行、是否能夠解決問題，最后進行歸納總結，得到“未知溶液的離子鑒別”的一般規律。這就是著名的“從做中學”的五步教學法，讓學生從半開放式實驗中建立起“分類觀”和“微粒觀”。為了進一步鞏固和落實這兩個核心觀念，本課最后設計了“未知固體的組成推斷”的練習。通過這種“從做中學”的方式，教學不再是簡單地注入知識，而是運用一種最有效的方法，引導學生在自主探究中構建核心觀念，并發展自己的能力，使學生真正成為學習的主體。

二、教學內容及學生情況分析

授課內容為人教版《化學1》復習課“未知溶液的離子鑒別”，共2課時，授課時間安排在學習完必修1所有課程之后。

離子反應是整個高中階段的一個非常重要的知識點，貫穿、延伸于中學化學元素化合物學習的始終。在人教版《化學1》中的第二章第二節引入離子反應，學生通過宏觀反應現象開始認識“微?！奔捌湎嗷プ饔?，從而建立起“微粒觀”，有了離子的概念，并學會離子反應方程式的書寫。在第三章和第四章金屬和非金屬化合物的學習中，學生了解常見陰陽離子的鑒別方法和具備相應的實驗技能。然而由于高一學生接觸離子反應的時間較短，沒有形成系統的微粒觀，不能從微粒的角度全面理解物質性質，不能從離子的角度看待問題、分析問題和解決問題。

本課作為必修1的復習課，在學生已建立的離子反應基礎上，首先以“未知溶液的離子鑒別”為載體，以學生自主探究為手段，以任務為驅動，應用“分類觀”和“微粒觀”，解決未知溶液的離子鑒別的現實問題，幫助學生建立未知溶液的離子鑒別的一般程序和思路。第二部分則加大難度到“未知固體的組成推斷”，進一步鞏固并加深對“微粒觀”和“分類觀”的認識，從而在理解的基礎上深化對離子的認識，提高學生解決問題的綜合能力，引導學生有效進行整個高中階段的化學學習，具有承前啟后的作用。

三、教學目標

（1）知識與技能：了解溶液中常見陰陽離子的種類及鑒別方法；學會常見離子檢驗的實驗技能。

（2）過程與方法：通過方案設計、實驗驗證和歸納總結的過程學習離子鑒別的基本思路；培養學生通過觀察實驗現象，判斷溶液中離子是否存在的能力。

（3）情感態度與價值觀：體會分類觀在離子鑒別中的應用；體實驗是研究物質的重要方法；體會小組合作的學習方式在化學課程的重要意義，培養團隊合作意識。

四、教學重難點

（1）教學重點：溶液中常見陰陽離子的鑒別方法，未知溶液的離子鑒別一般思路。

（2）教學難點：分類觀在離子鑒別中的應用，未知固體分子式的推斷。

五、教學過程

1. 整體思路設計（圖1）

2. 教學活動的具體實施

（1）課前預習，布置任務

[任務1]PPT展示以下內容：

實驗名稱：未知溶液的離子鑒別

實驗提供藥品：一未知無色溶液25mL：含有兩種陽離子和兩種陰離子，溶液中離子濃度均大于0.1mol/L；（不考慮H+及OH-）。

稀溶液各25mL：HCl，H2SO4，HNO3，NaOH，Na2CO3，KSCN，AgNO3，BaCl2，pH試紙及實驗室常見儀器。

實驗設計中用流程圖表示鑒別步驟。

實驗完成目標：通過所提供試劑，將未知溶液的離子鑒別出來，并填在給定表格里。

已知：2Al3++3CO32-+3H2O[=]2Al（OH）3+3CO2

[學生]以小組為單位，自主討論、設計實驗方案，并于課前提交實驗設計報告。

[設計意圖] 學生已學習過常見金屬及非金屬的性質，可據此完成初步的實驗方案設計。

（2）提出問題，引入新課

[引入]在上幾周的課程中，我們已經學習了金屬以及非金屬的性質，而在水溶液中，這些金屬以及非金屬元素主要是以離子形式存在。為了檢驗是否掌握，現提供常見試劑和儀器，設計實驗將溶液中的兩種陰陽離子分別鑒別出來。

[設計意圖]結合學生學過的金屬與非金屬性質和離子反應，提出一個實際問題，引入新課。

[任務2]這是某一組的實驗設計方案，每組對照自己的設計，討論一下這個實驗設計的優點，并指出這個實驗設計的錯誤。

[展示設計方案]PPT展示以下內容：

[學生]觀察，思考，分組討論，在方案上標記，總結，匯報。

[設計意圖]以一個小組設計方案為例，引導學生找出方案的優點，存在的錯誤（現象結論不匹配，試劑滴加順序錯誤，重要離子的遺漏等），得到一個初步可行的方案。

[學生]思考，小組討論，回答問題。

[追問]提問取試劑時量的多少，反應容器選用試管還是燒杯。

[講解]無明顯現象也是一個重要的實驗現象，從無明顯現象雖然不能推斷出溶液中含有什么離子，但有時候可以推測出一定不含某些離子。因此實驗記錄時，不能忽視對無明顯現象的記錄和分析。

[設計意圖]強調對定性試管實驗量的概念，以及對無明顯現象的記錄及分析。

（3）學生動手實驗

[任務3]小組改進實驗設計。

[學生]思考，分組討論，完成實驗設計的修改。

[教師]巡視，適當幫助學生進行方案修改。

[設計意圖]根據討論的結果，對本組方案進行改進，保證方案的可行性。巡視時重點留意實驗設計較薄弱的小組，適當引導幫助修改方案。

[引導]實驗是檢驗設計是否可行的唯一標準，下面我們就通過實驗來驗證一下。

[任務4]學生分組實驗。

[學生]動手實驗，記錄實驗現象，上傳實驗記錄至在線文檔，鑒別結果登記在黑板。

[教師]巡視學生實驗，確保學生實驗過程規范操作，督促及時做好實驗記錄。

[設計意圖] 利用實驗檢驗方案是否可行，觀察NaOH從少量到過量的實驗現象的異同，體會實驗在化學學習中的作用。

[公布結果] 此無色溶液中存在的四種離子為Al3+、NH4+、SO42-和Cl-。

[引導]實驗結果錯誤的小組，結合在線文檔中的實驗記錄，引導學生分析錯誤原因。

[設計意圖]根據實驗結果總結小組完成情況，對鑒別結果出現錯誤的小組通過查看實驗記錄，引導學生自己分析出現錯誤的原因。

（4）總結離子鑒別思路

[引導] 現在我們來總結一下未知溶液的離子鑒別的思路。對未知溶液進行分析，從性質入手，可以分為哪兩類？

[學生]物理性質和化學性質。

[提問]對于物理性質，可以觀察溶液的顏色，判斷出哪些離子的存在？

[學生]Fe3+，Fe2+ 和Cu2+。

[設計意圖]引導學生對未知溶液進行分類，先從物理性質入手，通過顏色判斷Fe3+，Fe2+ 和Cu2+ 的存在。

[引導]為了便于鑒別，可以把溶液中的離子分成兩類，分別是什么？

[學生]陽離子和陰離子。

[設計意圖]通過分類觀，對溶液的離子進行陰陽離子分類后再逐一鑒別。

[引導]對于陽離子，第一步總是先把有特殊顏色反應的離子先鑒別出來。這種特殊的陽離子是什么？鑒別需要滴加的是？

[學生]Fe3+，用KSCN溶液鑒別。

[提問] 另外還有兩種陽離子無法通過滴加試劑產生沉淀，但有一種特殊的方法來鑒別，這種方法是什么？

[學生]焰色反應來鑒別Na+和K+。

[講解]對于其他陽離子，沒有特殊的顏色反應，我們只能通過出現沉淀和氣體的現象來鑒定。通常我們將滴加試劑分成酸、堿、鹽三類，依次滴加，根據現象具體判斷。

[提問]常見的酸有哪些？能鑒別出哪些離子？

[回答]可以用鹽酸來鑒別Ag+，H2SO4來鑒別Ba2+。

[提問]常見的堿呢？滴加之后有可能出現什么現象？證明有哪些離子？

[學生]NaOH溶液，先產生白色沉淀后消失的是 Al3+，白色沉淀不消失的是Mg2+，白色沉淀迅速成灰綠色，最后變成紅褐色是Fe2+，加熱后使濕潤的石蕊（pH）試紙變藍的是NH4+。

[講解]鑒別Al3+注意滴加NaOH溶液從少量到過量；鑒別NH4+離子一定要加熱，pH試紙需潤濕。

[提問]還有一種常見的鹽能很快鑒別一種常見的陽離子，這種鹽和對應的陽離子是什么？

[學生]用Na2CO3溶液鑒別Ca2+。

[設計意圖]通過分類觀，將滴加試劑分為酸、堿、鹽三類，再根據現象依次鑒別。

[提問]對于陰離子，常見的陰離子都有相應的試劑和對應的現象可以鑒別，比如Cl-，如何鑒別？

[學生]用HNO3酸化的AgNO3溶液可以鑒別Cl-。

[提問]最后，可以通過先加BaCl2溶液，再滴加稀鹽酸將其他常見的陰離子都鑒別出來，可能出現哪些現象，說明有哪些離子存在？

[學生]先滴加BaCl2溶液再滴加稀鹽酸，白色沉淀不消失的是SO42-，白色沉淀消失，產色無色氣味的是CO32-，有刺激性氣味的氣體的是SO32-，有臭雞蛋氣味的是S2-。

[設計意圖]常見陰離子種類較少，并基本可以通過對應的試劑一一鑒別，直接引導學生對常見的陰離子歸納，逐一進行鑒別。

[總結]未知溶液的離子鑒別是從溶液可能含有的離子出發，對離子進行分類，再選擇相應的試劑根據實驗現象來判斷是否存在該離子。

（5）重新設計方案，加深理解

[任務5]根據未知溶液的離子鑒別思路，重新設計本實驗的實驗方案，并寫出對應的實驗現象，判斷溶液中的陰陽離子。

[講解]重新設計的實驗方案只需要四步實驗，依次滴加KSCN、NaOH溶液并加熱、AgNO3溶液和稀硝酸、BaCl2溶液和稀鹽酸，就可以將溶液中的四種離子鑒別出來，相比于學生最初的實驗設計，思路清晰，方法簡單。

[設計意圖]讓學生重新設計實驗方案，對比最初的方案，體會剛總結的離子鑒別思路的簡明高效。

[總結]未知溶液的離子鑒別，不是根據提供的試劑進行隨機滴加，根據現象來判斷離子種類；而是需要根據溶液中可能存在的離子先進行分類，并選擇對應的試劑，根據現象來進行判斷。

[設計意圖]再次總結升華離子鑒別的思路，強調分類觀的思想。

（6）鞏固練習，提高拓展對未知固體的鑒別

[任務6]現有一淺綠色固體，為無機復鹽。已知復鹽是由兩種金屬離子（或銨根離子）和一種酸根離子構成的鹽。請利用實驗室常見試劑及儀器設計方案檢驗該無機復鹽離子的組成。

[學生]小組討論，設計方案。

[提示]對于固體，一定要先溶解成溶液再進行實驗。

[設計意圖]學生再次體會離子鑒定流程圖的思路，鞏固并提高難度。

[任務7]已知該復鹽的摩爾質量為392 g/mol，含有6個結晶水，下圖是某同學對該復鹽進行檢驗的實驗步驟及現象。請推測該復鹽的化學式。

[學生]復鹽化學式是（NH4）2Fe（SO4）2?6H2O。

[設計意圖]引入具體實例，再次讓學生體會離子鑒別的流程。加大難度，將離子鑒別推廣到固體化學式的測定，小結本課內容，及時鞏固加深印象。

3. 板書設計

六、教學反思

1. “從做中學”落實核心觀念

離子反應是人教版必修1中的經典內容，教學資源較多，然而大多教學設計存在的主要問題是強調離子反應的書寫、條件等知識點，而忽略了讓學生從離子這一微觀角度來認識物質，用離子反應解決實際問題的能力的培養。在本教學設計中，以“未知溶液的離子鑒別”為載體，以半開放式實驗探究為手段，以七個任務為驅動，激發學生的好奇心，促使學生主動進入分析問題和解決問題的活動中。學生從課前主要關注單純物質的性質，到設計最初方案時開始關注離子的性質，通過實驗探究經歷離子鑒別的過程，最終鞏固總結，能夠從“分類觀”和“微粒觀”的角度理解未知溶液的離子種類并掌握離子鑒別的一般流程，從而對物質的認識從感性上升為理性。

2.“從做中學”學生收獲頗豐

課后調查問卷表明學生“從做中學”收獲很大，完成了本課的三維目標。學生寫到“通過實驗設計時鍛煉了分析問題的能力，通過實驗操作復習和掌握很多離子的性質，幫助記住很多離子反應方程式?！薄胺治瞿芰ψ儚姡紤]問題更全面?！薄皩W習了分類的方法對未知溶液進行鑒別，相比課前自己設計的方案中胡亂滴加試劑，更有邏輯更高效率?！?/p>

通過“從做中學”這種自主探究的方式，激發學生的學習興趣，讓學生真正成為學習的主體，整個教學中通過“做”的過程，促進“思”的升華，最終完成對“學”的積累，達到鞏固落實“分類觀”和“微粒觀”的目的，培養學生綜合運用知識解決實際問題的能力。

參考文獻