中学化学教材中培养学生实验设计能力的案例分析(2)

　　"化学史话"栏目介绍化学家通过控制实验条件，探究化学物质及其变化的规律，获得化学科学发现的历史。从感性上激励学生自己发现改进实验条件，获得更好的实验现象与结果。
　　"活动与探究"栏目通过具体实验条件控制的探究活动，培养学生改进实验条件的思维过程和科学方法。如《化学2》专题2第30页，"活动与探究"栏目，通过改变过氧化氢溶液的量以及所用催化剂，让学生观察氢气生成的速度，使学生认识到实验条件的重要性，初步掌握控制实验条件的科学方法。
　　教材完全按照学生认知特点，从初步了解实验条件，到理解实验条件的重要性，再到探究实验条件，使学生逐步掌握实验条件的控制，领悟控制实验条件的科学思维。
　　三、分析或处理实验数据
　　化学实验处理的方法包括：化学用语法、表格法、线图法[5]。
　　教材中所有实验都采用表格法进行实验处理，采用表格法的优点是直观、全面、易懂。另外，有些实验还采用了线图法。
　　在教材《化学2》专题2第32页"交流与讨论"栏目，给出合成氨反应中正逆反应速率随时间按变化曲线，引导学生通过线图法处理实验数据。该方法可以有效避免繁杂的计算，曲线往往包含丰富的信息，学生只要认真分析，就可以体会到线图法的优点，从而引导学生在设计实验过程中，开发利用线图法处理数据，优化方案。另外，教材引导学生针对不同的实验选择更有效的实验处理方法。
　　四、绘制和识别典型的实验仪器装置图
　　本教材重视培养学生改进实验装置的能力，一套好的实验装置对于实验的成败、药品利用率、结果处理等关系密切。新课标提出实验装置应该简约化、安全化、绿色化、生活化。本教材设计充分围绕这一主题展开，并且对装置的安排体现梯度性。
　　《化学1》专题4第2单元中"硝酸的性质"，"观察与思考"栏目中铜片分别与浓、稀硝酸在相同装置中反应，并给出具体的实验装置。学生初步掌握该实验的原理，最重要的是掌握本套装置的构成特点以及优缺点。教材在本单元"练习与实践"栏目中又安排了铜与稀硝酸反应装置改进与选择的习题。
　　以下为本习题的具体内容。
　　3.甲同学采用如下页图2中的图Ⅰ所示装置验证铜与稀硝酸的反应，并用排水法收集NO气体。
　　①反应过程中的实验现象是。
　　②乙同学认为虽然收集的气体是一氧化氮，但并不能说明反应中一定生成一氧化氮。你认为他的理由是。
　　③丙同学采用如图Ⅱ所示装置进行实验，证明了铜与稀硝酸反应生成一氧化氮。该同学的步骤如下表所示，请回答实验中的有关问题。
　　④从环境保护的角度看，丙同学的实验存在什么缺陷？你认为应如何改进？
　　上述两图均为铜片与稀硝酸反应的装置。图1为"观察与思考"栏目铜片与稀硝酸反应的装置，图2为"练习与实践"栏目中所给铜片与稀硝酸反应的两套装置。
　　习题中的问题设置不仅使学生加强对基础知识的掌握，而且有利于培养学生改进装置的方法。学生在做题过程中，对比会发现各套装置的优缺点及侧重验证的性质。从而为以后改进实验装置提供参考，掌握改进思想的关键，具体问题具体分析。
　　问题①的设置，巧妙地加强习题与前文的联系，装置Ⅰ与"观察与思考"栏目铜片与稀硝酸反应的装置有很大的相似度，引导学生对比发现装置的优缺点，同时使基础知识顺利地迁移到本题中来，初步渗透装置改进的内容和特点。
　　问题②从表面上看仅仅是考察一氧化氮的氧化性，其实质在于引导学生发现改进实验装置的必要性和出发点。本实验中，要证明反应生成气体是一氧化氮就必须使反应装置隔绝空气，从而引导学生选择改进实验装置的侧重点。
　　问题③通过及时解决问题②所提到的疑问，学生在情感上获得改进装置的奇妙感，从而激发学生在以后的学习中运用实验装置的改进解决实际问题。另外，装置Ⅱ在之前的学习中，学生从未或很少接触到，这也为学生以后改进装置提供依据，渗透装置选择和改进的思维，掌握一些实验装置改进的关键点。
　　本习题最后问题④要求学生自己从环保的角度改进一套装置，真正做到学以致用，同时体现实验装置的简易化、绿色化原则。
　　总之，教材安排突出装置改进的思维训练，不仅使学生认识到装置改进的必要性和关键点，而且更注重学生发挥自己的聪明才智，创造性地自己动手改进装置。在此过程中，学生不断体会装置选择和改进的方法，发展创造性思维，解决实际问题。
　　参考文献
　　[1]中华人民共和国教育部.中学考试大纲[Z].2010

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