初中化学实验设计方案

设计实验方案是科学探究的关键要素，也是培养学生核心素养的关键环节。它既是学生所学知识的综合应用，也是学生创新思维和科学探究能力的充分体现。组织学生设计实验方案时，可以采取以下策略：

（一）明确设计基本思路

尽管实验方案的设计没有固定的模式，但具有一定的设计思路。教师可结合具体的实验探究案例，逐步引导学生明确构成实验方案的基本要素，熟悉设计方案的基本思路，即从猜想与假设的结果出发，利用实验探究体系中的某一（或某几个）因素，如反应物或生成物的特殊性质、实验产生的特殊现象、能量的变化等因素，设计实验操作步骤、预期的实验现象和可能的结论，来验证猜想与假设，从而获得正确的科学探究结论。

（二）破解设计中的难题

学生设计实验方案时，往往会遇到许多难题，需要教师根据不同的实验探究活动，选择不同的方法给予一定的帮助和指导。一是根据教材上给定的实验方案，引导学生在阅读教材相关内容的基础上进行创新设计。二是利用课前放置在实验桌上的药品和器材，启发学生设计实验方案。三是针对设计方案时的疑难之处，提出有启发性的问题，引导学生设计实验方案等。

（三）交流完善实验方案

学生设计的实验方案往往存在一定的问题，为了保证实验顺利进行，要以小组为单位交流实验方案，由师生共同对实验方案进行评价、讨论、指导。评价实验方案时，要注意引导学生从实验方案的科学性、安全性、可行性和简约性等方面进行评价和修改，使实验方案更加完善。

案例3　酸与碱的中和反应

【教师】在设计实验方案前，请同学们先思考下列问题：（1）如何检验一瓶无色溶液是稀盐酸？（2）如何检验一瓶无色溶液是氢氧化钠溶液？（3）从检验盐酸和氢氧化钠的角度出发，怎样证明混合后的溶液中存在氢氧化钠或稀盐酸？

【学生】思考、回答上述问题。

【教师】根据对以上问题的回答，可以得出设计实验方案的思路：证明盐酸和氢氧化钠是否发生反应，就是要检验稀盐酸和氢氧化钠溶液混合后的溶液中，反应物的存在或新物质的生成。请同学们根据这一思路，设计实验方案。

【学生】分组讨论、设计实验方案。

【教师】各小组已经完成了实验方案的设计，请各组派一名代表交流。部分小组交流的方案如下。

1组：在试管中加入适量氢氧化钠溶液，然后滴加稀盐酸，充分振荡后，再滴入2滴无色酚酞溶液。若无色酚酞溶液变红色，氢氧化钠与盐酸没有反应；若无色酚酞溶液不变色，氢氧化钠与盐酸发生反应。

【学生】讨论1组的实验方案。

小明：1组的方案实验操作设计正确，预期的现象正确，结论也正确。(www.zuozong.com)

小芳：1组的方案还存在一定的问题。无色酚酞溶液变红色，有可能是氢氧化钠与稀盐酸反应后，氢氧化钠过量造成的，并不代表它们不能反应。

小强：小芳考虑问题比较全面，验证它们是否发生反应，要考虑反应物是否过量的问题，这样才能得出正确的结论。

【教师】同学们找到了1组设计的实验方案中的不足，在不改变原实验方案中操作步骤和药品、器材的基础上，如何修改实验方案，得出正确的结论？

小红：滴加过量的稀盐酸就可以了。

【教师】小红的修改思路正确。根据刚才同学们修改完善实验方案的思路，对以下各小组交流的实验方案进行讨论，帮助他们完善实验方案。

其他小组交流的实验方案如下：

2组：在试管中加入适量氢氧化钠溶液，然后滴加稀盐酸，充分振荡后，再滴入2滴紫色石蕊溶液。若紫色石蕊溶液变蓝色，氢氧化钠与盐酸没有反应；若紫色石蕊溶液变红色，氢氧化钠与盐酸发生反应。

3组：在试管中加入适量氢氧化钠溶液，然后滴加稀盐酸，充分振荡后，再加入锌粒。若有气泡产生，氢氧化钠与盐酸没有反应；若无气泡产生，氢氧化钠与盐酸发生反应。

4组：在试管中加入适量氢氧化钠溶液，然后滴加稀盐酸，充分振荡后，再放入生锈的铁钉。若铁锈消失，氢氧化钠与稀盐酸没有反应；若铁锈不消失，氢氧化钠与稀盐酸发生反应。

……

【学生】对以上各小组交流的实验方案进行讨论、修改。

【教师】以上的讨论中，同学们通过加入过量的稀盐酸或氢氧化钠溶液后，再验证另一种反应物存在的思路，修改完善了各组的实验方案，随后可以利用此方案进行实验。除了各组的方案外，还有没有更好的实验方案来探究氢氧化钠与稀盐酸能否发生反应呢？请同学们阅读教材P60的【实验10－8】，弄清楚实验原理、操作步骤、实验现象。

【学生】阅读教材，理解【实验10－8】的方案。

分析点评

上述案例中，为了破解设计实验方案的难点，教师先抛出了3个问题，利用学生已经知道的检验盐酸和氢氧化钠溶液的方法，得出设计实验方案的思路，然后再由学生分组讨论、设计实验方案，分散了实验探究教学的重点和难点，激活了学生的思维活动，充分发挥了学生的主体作用，从而设计出多种多样的实验方案。各小组交流、讨论，修改完善实验方案，不仅为顺利开展实验、得出正确的实验探究结论创造了条件，而且使学生形成团队意识和合作精神，提高了实验探究教学的效果。整个设计实验方案的教学，让学生在“能依据探究目的设计并优化实验方案”“具有控制实验条件的意识”“能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想”等化学学科核心素养上有了较大提高。