实验设计方案精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇实验设计方案范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

实验原理：

1、生物呼吸作用消耗氧气：有机物＋氧气二氧化碳＋水＋能量。

2、氧气有助燃的特性。

创新点介绍：

1、原实验材料为黄豆，本实验中改为芦苇叶。

2、原实验用的广口瓶，本实验改为废弃的矿泉水瓶。

3、原实验用的燃烧匙和蜡烛，本实验改为卫生香和火柴。

4、原实验为演示实验，由教师自己来完成,可以改为学生完成或教师和学生共同完成演示过程。

实验过程：

1、准备实验材料和用具：（教师准备）

芦苇叶（新鲜和干枯）、废弃的矿泉水瓶、卫生香、火柴。

2、处理实验材料：（教师准备）

设置对照实验：将矿泉水瓶标记为A和B；A中放入两片新鲜的芦苇叶（活的），B中放入两片干枯的芦苇叶（死的），拧紧瓶盖；实验前暗处理一昼夜。

3、演示过程：（师生共同完成：教师解说，学生操作）

方法一：（一人完成：一名学生）点燃一根卫生香，先打开B瓶盖，将燃烧的卫生香伸入B中，正常燃烧；再打开A瓶盖，将燃烧的卫生香伸入A中，火焰熄灭。由现象得出结论：呼吸作用需要消耗氧气。

方法二：（两人完成：教师和一名学生或两名学生一起完成。）两人同时分别点燃一根卫生香，A、B同时进行。现象：A中火焰熄灭；B中正常燃烧。结论：呼吸作用需要消耗氧气。

篇(2)

【论文摘要】实验设计题能拓宽学生的思维空间，有利于学生的科学素养和创新能力的培养。鉴于当前学生对生物学实验教学普遍重视不够，学生缺乏对实验设计基础知识的学习和训练，因此学生的实验设计能力较差。为尽快而有效地提高学生的生物实验设计能力，应加强该方面的教学实践。

1拓展教学，明确实验设计原理

著名教育学家布鲁姆认为决定教学效果有三个主要因素：认知的前提能力（基础知识）、情感的前提特性（参加学习的动机情感）、教学的质。它们对学习速度的影响分别是50%、25%、25%，虽然有了知识不等于就有了能力，但没有知识则不可能提高能力，由此可见基础知识的重要地位，因此实验设计之前必须深谙实验设计的原理。

1.1挖掘教材中的实验设计理论知识在现行的教材中对生物学实验设计的基本原则和方法等内容没有专门的系统阐述，而是把它们隐含在教材的实验内容和生物学史的内容之中，这就要教师应善于发现并挖掘出教材中的隐含信息，帮助学生了解和掌握学实验设计的理论知识。例如复习“唾液淀粉酶对淀粉的消化作用”实验时，通过对实验原理、操作步骤的细致分析，帮助学生形成科学、严谨的实验设计思想；通过比较对照组实验在实验过程中的重要作用，使学生学会运用实验设计科学性原则――设立对照组；通过实验内容的剖析，使学生掌握实验设计准确性原则――设立多因子变量。通过分析生长素的发现历程和孟德尔遗传规律的揭示过程使学生了解实验设计的基本方法和步骤。

1.2补充经典实验，优化实验设计理论知识分析教材中的实验，发现实验内容少且缺乏系统性的方法指导，这对于学生全面了解实验设计的理论知识是不够的。因此，在教学中可以适当地补充生物学的经典实验（如伞藻的嫁接实验、童弟周培育单尾鳍金鱼实验等），着重让学生了解实验者的实验意图，认识实验的形成过程，分析实验设置的实验条件的目的。这对于学生进一步理解实验设计的原则，掌握实验设计的方法，都是十分重要的。

2强化实验设计训练，是培养学生实验设计能力的必经之路

学生在明确了实验设计的基本原理后，只有通过必要的实验设计训练，才能真正掌握实验设计的方法，提高实验设计能力。

2.1课本实验的重新设计树立实验设计的信心进行实验设计的初期，学生对实验设计方案的思路模糊，存在畏惧心理。此时教师可采取由浅入深、循序渐进的策略，帮助学生树立实验设计的自信心。课本实验是学生既熟悉又亲切的知识，教师在课本实验的复习中可灵活地改变实验的某个条件，让学生模仿课本实验的程序进行简单的实验设计，使学生从中获得成功感，增强对实验设计的兴趣；同时在“模仿”过程中训练学生实验设计的思维方式，使学生初步形成实验设计的正确思路，为实验设计实施的可行性奠定良好的心理基础。

2.2典型习题的剖析——理顺实验设计的思路加强学生实验能力的培养，不但要重视分析和解释实验现象和结果，以及推导实验结论能力的培养，更应重视培养设计实验方案的能力。无论哪种类型的生物实验设计，其本质都是根据实验题目所提出的问题，运用已具备的生物知识或生物技能，有时甚至是根据实验题目所给出的信息或提示，构思出解决问题的方案，这有助于培养学生思维的发散性，综全知识和解决实际问题的能力。提高学生实验设计的能力，教师不但要让学生明确实验设计师的理论知识，更重要的是应让学生掌握学生实验设计的正确思路。实验设计的基本思路为：①明确要求和目的②联系理论原理③确定实验思路④设计实验步骤⑤实验结果的预期、分析和讨论。由于实验设计题常常开放度较大，设计的实验步骤甚至在方法上可能不统一，但只要是科学的、合理的、可行的，都应给予认可。

篇(3)

关键词：实验设计；基本原则；设计方案；实例分析

中图分类号：G633.91文献标识码：B文章编号：1672-1578（2012）06-0191-02

生物科学是一门实验科学，目前随着教育教学和考试命题改革的不断深入，对生物实验教学有了更高的要求，开放性的实验设计已成为当前生物老师与广大学生面临的一个新课题。从近几年的实验题在高考中的题型变化来看，借助实验方法创设新情境，侧重考查学生对实验进行解释和分析的能力已成为命题趋向，其中设计型实验题更是热点。由于实验设计是较高的能力要求，除要具备一定的知识基础外，还需要具有一定的创造能力。所设计的实验是建立在科学的基础上的，还应具有一定的观察和发现问题的能力。下面结合本人几年来如何进行实验设计的实践，谈一点自己的体会。

1.实验设计的内容

所谓实验设计，就是要求学生在明确实验目的的基础上，设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验现象得出实验结论的过程。实验设计，主要考查学生确认变量的能力，以及是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情境下迁移知识的能力等。

一个完整的实验设计过程包括5个环节 。发现问题、提出问题、实验设计（包括假说和预期）、实验实施、结论（包括推导和运用结论）。其中实验设计是联系问题和结论的必要桥梁。

实验设计的基本原则有科学性原则、平行重复性原则、单一变量原则、对照原则。基本原则的应用主要是针对实验的基本变量和实验材料而言，如操纵自变量是用单一变量原则，控制无关变量是用对照原则，检测因变量和选择生物材料是用科学性原则、平行重复性原则等。

一个比较完整的实验设计方案，一般包括这样几方面的内容：①实验题目的确定；②提出假说；③设计实验方法和步骤；④提出实验的预期结果；⑤要观察和搜集的数据及方法。书写实验设计方案通常包括：“实验课题”、“实验假说”、“实验预期”、“实验目的要求”、“实验材料用具”、“实验方法步骤”和“实验结论与讨论”等项目。在此应对学生的表述能力以相应模式强化训练，如对实验目的的表述模式可总结为：“探究（验证）……（自变量）对……（实验材料）有……的影响（因变量）”等。

2.实验中要注意的问题

在实验设计中可以从以下几个方面去考虑：①明确实验目的，即需要验证的生物学事实，确认变量和实验材料，特别是自变量、因变量和无关变量；②严格遵守实验原理，实验所依据的科学原理，涉及到的生物学及相关学科的方法和原理；③恰当选择实验对象，选择最能体现生物学事实的具体对象，如细胞、组织、器官或生物个体；④细心注意对实验条件、材料用具和装置的理化条件和生物学方法处理后，认真研究实验装置设计的严密性和合理性；⑤合理设计实验步骤，要注意实验步骤的关联性和延续性，实验操作的程序性，以及实验要完成的基本任务（选择处理生物材料、控制无关变量、操纵自变量、检测因变量）；⑥精心设置对照组实验，控制和消除无关变量对实验结果的影响；⑦提出假设条件，预测结果，假设是对可见现象作出可以检测的解释，假设的成立与否依赖证据（预测结果符合事实或实现则假设成立，反之则假设不成立）；⑧注意实验现象和实验结果，考虑单一实验变量对结果的影响；9）对实验要进行多角度、全方位的分析讨论。

实验设计的实例分析

例 为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，某同学制订了下列实验方案：

(1)实验目的(略)

(2)实验材料和用具(略)

(3)实验方法和步骤

A.用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏气。

B. 将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。

C.饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用。

D.取一叶片，放人盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。

E.将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿中，用碘液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。

该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正。

分析：这是一道实验方案的评价题，往往会因分析片面或缺乏必要的实验分析能力而误答。错因主要是忽视了平时的实验设计训练。

正确思路：首先根据实验目的确认实验变量及其操纵方法:自变量是二氧化碳有无，用NaOH溶液的有无操纵；因变量是光合作用合成有机物，主要是淀粉有无，用碘液遇淀粉变蓝色检测；无关变量是光照等其他影响光合作用合成有机物的因素，设置对照进行控制。其次看实验过程操作是否与实验目的相关联和是否正确，易见实验中不能用红色安全灯，因为色素能够吸收红光，进行光合作用，影响实验结果；淀粉遇碘变蓝是淀粉特有的颜色反应，而不是葡萄糖的颜色反应。鉴定还原糖(葡萄糖)的存在应用的试剂是班氏试剂等。

正确答案是：(1)实验步骤 中暗室内用“红色安全灯”是错误的，应改为绿色安全灯(此项不改，仅在对照中提到也给分)；(2)实验步骤E中的“葡萄糖”是错误的，改为淀粉；(3)未设对照。对照的作法是：a.装置同题干中的步骤，但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物代替题干中的植物；用一杯清水代替NaOH溶液。b.将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有绿色安全灯。c.重复题干中的步骤。d.重复改正后的题干中的步骤。

由于实验设计题具有开放性的特点，考察的角度也是千变万化的，所以在进行了一定数量的设计训练后，教师要及时给予点拨或引导学生交流设计成果，总结出生物实验设计方案的基本思路和评价标准，从而使学生巩固实验设计方法，提高实验设计的能力。

参考文献

篇(4)

【关键词】 中学化学实验教学 创新设计应用 教学有效性

一、问题的提出

新课程改革强调化学实验的重要性，强调化学实验教学的落实，一线教师大多感受到化学实验实践的重要性，让学生实验更多的进入课堂。然而，一味的对照教材做实验，每个实验对应一套装置、一种方法、一样的操作步骤，使学生在这种"设定"的实验教学模式下完成实验内容，忽视了化学实验的理论思考和方法的形成，缺乏思索空间，缺少灵活变通和选择性，它难以培养学生的实验能力、思维能力和科研创新能力。

在丰富的教学资源面前，有大量成熟的实验创新设计方案，整合信息资源，将这些创新设计合理应用到课堂教学，借他山之石以攻玉，本文将谈谈笔者在中学化学实验创新设计教学中应用的尝试与体会。

二、创新实验设计在高中化学教学中的应用案例分析

案例1、铜与硝酸的反应实验创新设计的应用

1.实验背景：铜与硝酸的反应是"硝酸的性质"里重要的一个化学反应，也是高中阶段一个重要的化学实验。

2.装置不足之处：

①只能收集到NO，不能收集到NO2

②反应不能控制反应进程，做到随时停止反应，不能反复的实验。

③验证NO与O2反应时产生的NO2会从集气瓶口逸出，造成环境污染。

④反应产生的气体不处理，拆卸装置时易造成有毒气体泄漏，造成环境污染。

3.创新实验设计教学应用流程：

3.1 课前准备：

教师活动：查找资料、确定选用创新设计方案、向各个小组发放实验创新装置及方案、要求学生课后完成所属实验方案。（课前准备12组创新设计方案，每四人一组，本文精选四组创新设计装置，方案略去）

学生活动：研究教材实验装置，分析创新设计方案，小组成员分工研究，利用实验室开放时间开展实验探究。探讨、分析、改进实验设计，形成结论。

3.2 课堂教学：

学生活动：演示所属创新设计、分析装置、分析优缺点、评价实验创新设计。

教师活动：聆听、观察、分析、引导学生评价实验方案，总结归纳得出最好的创新设计方案。

4.案例分析：

学生拿到创新实验方案、接到任务时，都感觉很兴奋，同小组的学生利用课后时间第一时间就研究教材上的实验装置，利用实验室开放时间在实验室就忙开了。准备仪器、装置装置、合作实验，学生的热情非常高。在实验过程中体验到了一个小小的创新、改变对实验效果带来的巨大变化，感受到了创新设计的"灵"、"巧"、"妙"。一堂课下来，学生对铜与浓稀硝酸的反应原理理解更透彻，主干知识得以升华。体验了实验过程的美妙，合作学习的愉悦，更重要的是 "创新"思想已经慢慢渗透到学习生活中。

案例2：氢氧化亚铁制备实验

1.实验背景：

在高中化学教学中， Fe（0H）2是一个重要的物质，在制备实验中因为它很容易迅速被氧化成Fe（OH）3。

2.创新实验设计教学应用流程：

2.1 课前准备：

教师活动：同案例1

2.2 课堂教学：同案例1

3.案例分析

本案例在教学上也取得了很好的效果，通过几个创新设计的体验，学生对Fe（0H）2制备过程中需要隔绝O2的关键步骤体验深切，同时也掌握了几种除去O2、隔绝O2的方法，掌握同类型实验方案的设计，提高了实验素养。体验到了创新之美，创新之巧。"创新"的思想同样慢慢根植心中。

三、创新实验设计在教学中应用的分析

1.创新实验设计在教学中应用教学模式可以概括为以下流程：

查阅资料精选创新方案分组、布置创新实验方案研讨、实践学生课后研讨、实践课堂汇报、分析装置优缺点教师评价、总结总结最佳实验方案谈体会与收获升华所学知识。

2.在实施过程中，对化学教师提出了更高的要求。

2.1教师必须转变观念，更新教学理念，树立以学生为主体的思想。

教师必须更新教学理念，树立以学生为主体的生态课堂，提升学生的学习欲望，提高课堂效率。树立"创新"应用到课堂的理念。

2.2教师需提升学习能力，拓展知识储备，更新知识结构，提升创新能力。

陶行知先生曾说过，"人类社会处处是创造之地，天天是创造之时，人人是创造之人，每一个人都具有创新的潜能"【6】。教师也是一个需要"创造"、"创新"的群体，只有坚持学习，坚持更新知识储备，才能提升自己的创新能力，才能引导学生在创新的路上走得更远。

2.3教师需提高课堂的驾驭能力

实验课的开展时刻充满着"预设"与"生成"，在创新设计在课堂中的应用课上，有着许多新的实验方案，新的实验装置，没有一成不变的操作步骤，实验操作的群体参差不齐，所以这种课堂是一个"生成"远远大于"预设"的课堂。这就对教师的课堂驾驭能力提出了新的挑战。教师要善于创设情境，善于引导学生进入情境去体验、分析、生成。当有新的"生成"形成时，不要急于将学生拉回自己的"预设"，要根据"生成"做耐心、细致的引导，让学生有所感悟。

在当下的信息社会里，身为化学教育工作者的我们应投入到无限的信息中，汲取营养，以高效为目标，带领学生走出自己的创新之路，好好借它山之石，以攻玉。

四、参考文献：

【1】刘本霞.实验改进二则【J】.中小学实验与装备，2003，（04）

【2】吴鹏."铜与浓硝酸反应''演示实验的改进【J】.实验教学研究，2009，（08）.

篇(5)

关键词：自主探究 ;化学实验;实践活动;创新能力

新课程改革将科学探究作为一种重要的学习方式，重视和强调学生自主的、开放的探究式学习。由于科学探究的突出地位和作用，如何在化学课堂教学中实施探究性教学成为当前课程改革实践中的一个主要课题。化学是以实验为基础的学科。许多化学教师在教学中都在努力地尝试结合化学实验来培养学生的创新能力。我以测定物质纯度实验为例来讲讲如何改进高中化学实验，培养学生创新能力。希望我的努力能够对高中化学高效课堂的构建能起到一定作用。

一、提出以实验设计为中心问题、培养学生进行合作探究的能力

高中化学中经常有物质纯度测定的实验设计。你比如：氢氧化钠中混有碳酸钠, 请你设计实验方案来测出氢氧化钠的纯度。

首先要求学生自己去找资料, 结合自己已有的知识, 设计出能测定NaOH纯度的可行性方案, 然后以学习小组为单位, 进行分组讨论, 找出本组最好的实验设计方案（教师可适当给出提示性和修正）。

二、提出实验假设、设计实验方案、培养学生勇于探索的科学品质

通过分组讨论，合作交流之后，每一个学习小组提出一个可行性实验设计方案，共五个可行性方案：

第一组可行性方案：

① 将样品配制成稀溶液

②取等体积两份溶液

③ 一份中滴加甲基橙, 另一份中滴加酚酞, 分别用同浓度的盐酸滴定

④ 测出所消耗盐酸的体积分别为V1ml和V2ml,

⑤用C(HCl)、V1、V2计算NaOH的纯度。

第二组可行性方案

① 向称取的m1g样品中加入足量盐酸或稀硫酸

② 用NaOH溶液或碱石灰吸收生成的CO2并称出其质量为m2g

③ 用m1和m2计算NaOH的纯度。

第三组可行性方案

① 向称取的mg样品中加入足量盐酸或稀硫酸

② 测量出所生成的CO2体积Vml, 由V换算出Na2CO3的质量,

③ 计算NaOH的纯度。

三、让学生用实验验证自己的设计方案、培养学生动手能力

每个学习小组提出实验设计方案，并根据实验方案选择所需仪器、药品；并设计实验步骤交给老师。 老师检查后合格后, 在实验室为学生准备好所需的仪器和药品, 在课堂上让各学习小组进行分组实验, 要求仔细观察实验现象作好实验记录及数据处理, 并与老师给出的准确结果进行对比,列出有待讨论的问题。

四、以实验中存在的问题为中心进行探究、培养学生创造性思维能力

实验结束后，各个学习小组将在实验过程中发现的问题一一展示出来, 师生相互质疑、讨论、探究, 尽可能使问题当堂解决, 对仍有争议和疑惑的问题，可设计方案在课后回实验室实验室进行实验验证。现将教学中各个学习小组遇到的问题提出来讨论：

【第一组方案】

学生质疑：第一组没有称量样品的质量，仅仅根据盐酸的浓度和两次滴定所消耗的盐酸的体积怎样计算NaOH的质量分数?

讨论探究：从反应方程式特点分析，若用酚酞作指示剂，则消耗的HCl物质的量即为NaOH和Na2CO3总物质的量，用甲基橙作指示剂所消耗盐酸物质的量与用酚酞作指示剂所消耗盐酸的物质的量之差即为Na2CO3的物质的量。

用甲基橙作指示剂所消耗盐酸的体积为V1ml

用酚酞作指示剂所消耗HCl的体积为V2ml

盐酸的浓度为Cmol/L

所以 n(Na2CO3) = C(V1－V2)/1000

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

根据n(Na2CO3)和n(NaOH)即可求出w(NaOH)。

【第二组方案】

学生质疑1：若选用盐酸，再在浓H2SO4前加一个盛饱和NaHCO3的洗气瓶是否可行？

探究讨论：盐酸与饱和NaHCO3反应生成CO2，使测定的m(CO2)偏大, 故应选用硫酸。此法不可行。

学生质疑2：盛浓H2SO4的洗气瓶和盛碱石灰的干燥管作用分别是什么？若没有这两个装置，测出的CO2质量将有怎样的误差?

讨论探究：浓硫酸吸收CO2气体中混有的水蒸气，盛碱石灰的干燥管吸收可能倒流进的空气中含有的CO2和水蒸气，若无这两个装置, m（CO2）将偏大。

学生质疑3：按以上装置生成的CO2能完全被碱石灰吸收吗？若不能说明原因。

讨论探究：因反应后烧瓶中会留有CO2，这部分CO2不能被碱石灰吸收，故应在烧瓶上再接一个导管，待反应结束后鼓入已除去CO2的空气，将剩余CO2推入碱石灰中使其完全被吸收。

学生质疑4：原装置留有的空气中还可能含有少量的CO2，怎样排除干扰？

讨论探究：加入H2SO4反应之前，先打开a活塞断开b处橡皮管，鼓入空气一会儿，再关闭a连接b处橡皮管，然后滴入H2SO4反应。

【第三组方案】

学生质疑1：测量气体体积前是否要干燥？

讨论探究：用排溶液的方法测CO2的体积，水的体积不影响气体体积的测定．故不需用浓硫酸干燥。

学生质疑2：用排水法能否测出CO2体积？如不能，可采用什么措施？

讨论探究：因CO2能溶于水（1：1），故不能用排水法测CO2的体积，可改用排饱和NaHCO3溶液的方法。

学生质疑3：若用排饱和NaHCO3溶液的方法测CO2体积，用盐酸与用硫酸相比，哪种酸更好？

讨论探究：因盐酸挥发出的HCl与NaHCO3溶液作用产生CO2 ,使CO2体积偏大．故不宜用盐酸与样品反应，应选用稀H2SO4。

学生质疑4：反应后烧杯中总会留有CO2是否影响测出的CO2的体积？

讨论探究：因为在相同条件下，烧瓶中留下的CO2体积等于排出的原瓶中空气的体积，所以不影响CO2体积的测定。

总之，化学课堂上进行试验改进和探究的目的在于将学习过程转化成探寻解决问题方法的过程，而不单纯是知识的传授。我们应通过多种途径让学生掌握探究、思索的方法。这种学习过程是有意义的学习过程，符合中学生的认知特点和心理活动规律的过程。因此，学生的试验探究活动应贯穿于整个化学教学始终。教学时，教师要尽可能多地为学生创造试验探究的机会，放手让学生去设计试验方案、去自己动手完成试验。在整个实验设计和验证过程中都能起到培养学生创新思维和创新能力的作用。这些能力将有助于他们适应未来社会和终身学习的需要，从而获得可持续发展的坚实基础。

参考文献：

篇(6)

本文仅以“盐酸和氢氧化钠溶液能否发生化学反应”为例，来说明在教学中如何有效指导学生进行化学实验设计。

一、发现问题，确立研究内容

实验设计方案的题材新颖，更容易引起学生探索的兴趣和愿望，激发求知欲。所以，在教学中教师要善于为学生创设问题情景，引导学生提问。提问是学生进行探究的动力，鼓励学生多提问，改变“教师问，学生答”的呆板模式，变“学生答”为“学生问”，活跃思维。要借助依据，鼓励学生猜想，培养学生形成假设的能力，从而确立研究内容。

例如，在学习“中和反应”内容时，可先演示趣味小实验“变色的小花”，激发学生学习的兴趣和欲望，再创设真实生动的问题情景：教师向一支试管中加入少量氢氧化钠溶液，再逐渐滴加稀盐酸，振荡，使其充分混合。让学生观察实验现象，教师再提出问题：氢氧化钠溶液和盐酸混合在一起后，我们并没有观察到明显变化，它们之间是否发生了化学反应？同学们就会七嘴八舌，各抒己见：①两者没有发生反应；②两者发生反应了。同时也就确定了研究内容，即盐酸与氢氧化钠能否发生化学反应的实验验证。

二、根据研究内容，设计实验方案

在确定了研究内容的基础上，教师要引导学生分析所研究的内容。首先，对研究的课题所涉及的化学原理，对参加化学反应的各种物质的性质要有全面、较深入的了解和认识，要尽可能估计到在什么样的实验条件下，可能发生什么样的化学反应，以及产生什么样的实验结果。其次，必须按照化学反应原理，根据化学反应物质和生成物质的性质、实验条件的控制、发生反应时可能产生的能量变化，来预选实验方法和手段。然后，确定实验操作的程序和步骤。在实验控制条件方法上，可向学生介绍全面比较法、优选法、正交试验法等探寻最佳实验条件的方法，设计出合理的化学实验方案，以保证化学实验的顺利实施。教师要从实验目的、实验原理、实验步骤设计、实验药品和仪器及装置、实验操作及操作规程、实验结果的处理等六个方面进行指导，以帮助学生设计出自己的实验方案。

例如，在上述“盐酸和氢氧化钠能否发生化学反应”的实验验证中，教师可以提供一些备选的实验药品（盐酸、氢氧化钠、石蕊、酚酞、pH试纸等）和仪器（玻璃杯、温度计、试管、烧杯等），并引导学生分析指示剂与酸、碱反应的颜色异同，酸、碱性溶液的pH异同，化学反应常伴随着能量变化等化学知识，通过对比分析来设计出实验方案：①借助酚酞的变色来验证；②借助石蕊的变色来验证；③通过测溶液的pH来验证；④测溶液的温度变化来验证。

三、讨论实验方案的可行性

实验设计的方案初步形成后，教师要严格把关，与学生一起对实验设计方案的可行性，要从理论应用是否正确、实验方法是否可行、能否达到预期目的等多个方面进行论证，反复修改，最终加以确认并实施。

例如，在上述实验验证中，学生说：可以用紫色石蕊试液。具体操作是：在盛有NaOH溶液的试管中滴加2滴紫色的石蕊试液，石蕊变蓝色，然后逐滴加入盐酸，此时若蓝色变成紫色，说明NaOH与盐酸发生了反应。有的学生会马上反驳：这方法不好，因为“蓝变紫”分辩不清，应改为在盛有盐酸的试管中滴加2滴石蕊，石蕊变红色，然后逐滴加入NaOH溶液，当红色变成紫色，证明它们发生反应。有的学生建议：可以做一个对比实验。其他学生也发表了自己的看法：用酚酞作指示剂，因为NaOH能使无色酚酞试液变红色，滴加盐酸后红色变无色，就证明了NaOH与盐酸发生了反应。

还可以用pH试纸，从pH＞7一直测到pH＝7，最后到pH＜7。也可以把NaOH与盐酸混合，然后用手摸（或者用温度计测量混合前后溶液的温度变化），如果发烫，说明反应了。教师既要引导学生分析各个方案的理论正确性，又要引导学生分析自己的实验方案是否能完成，是否能达到验证目的，如果达不到目的，应该怎样改进，以确保学生的实验方案确实可行。

四、依据方案，进行实验

在整个操作过程中，教师要密切注视每个学生的实验情况，并作具体指导，确保实验万无一失。引导学生对实验中可能出现的问题要认真思考，分析其中的原因，然后有针对性采取相应的措施，进行必要改进，逐步培养学生的科学实验态度和探究精神。

例如，在上述验证实验中，学生的很多错误操作都会导致实验失败，盐酸和氢氧化钠溶液的量的控制恰当与否，直接影响到溶液的颜色变化。氢氧化钠溶液中滴入酚酞溶液，溶液变成了红色，过了一会儿，红色溶液可能变为无色；滴入盐酸后，还可能产生气泡；用手摸试管底部，温度变化可能不明显等现象都有可能发生， 教师要从多方面进行指导，以保证学生能够按自己的实验设计方案完成化学实验。

五、对实验方案进行分析与评价

学生完成自己的实验方案设计，并按实验方案进行实验操作后，教师要引导学生分析和讨论实验方案的优点和不足，再对实验方案进行评价。对于学生设计的实验方案，教师要引导学生从实验方案设计的步骤和方法是否完善、实验设计的内容是否全面、实验内容是否有针对性、实验操作理论是否正确、实验操作是否简单易行安全可靠、实验成本是否经济合理等方面进行全面综合评价，进而分析出自己的实验方案的优点和不足，并加以改进。

篇(7)

关键词：微粒观；分类观；离子鉴别；半开放式实验

文章编号：1008-0546（2017）04-0070-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.024

一、指导思想与理论依据

杜威的“从做中学”的教学理论，提供了一种构建化学核心观念的方法。“从做中学”也就是“从活动中学”“从经验中学”，它使得知识的获得与活动联系了起来，学习者能从那些真正有教育意义和有兴趣的活动中学习，从而有助于学习者的成长和发展。

在化学学科中，这种活动就是实验探究，因此“从做中学”就是“从实验中学”，以实验探究的方式来构建和落实核心观念。本课就是以实验“未知溶液的离子鉴别”为载体，通过实验探究来构建和落实“分类观”和“微粒观”。在本实验探究中，首先由教师提出问题“如何鉴别未知溶液中的阴阳离子”并提供试剂，学生明确问题并设计方案，接着通过共同讨论进一步改进和优化实验方案，并通过动手实验来验证方案是否可行、是否能够解决问题，最后进行归纳总结，得到“未知溶液的离子鉴别”的一般规律。这就是著名的“从做中学”的五步教学法，让学生从半开放式实验中建立起“分类观”和“微粒观”。为了进一步巩固和落实这两个核心观念，本课最后设计了“未知固体的组成推断”的练习。通过这种“从做中学”的方式，教学不再是简单地注入知识，而是运用一种最有效的方法，引导学生在自主探究中构建核心观念，并发展自己的能力，使学生真正成为学习的主体。

二、教学内容及学生情况分析

授课内容为人教版《化学1》复习课“未知溶液的离子鉴别”，共2课时，授课时间安排在学习完必修1所有课程之后。

离子反应是整个高中阶段的一个非常重要的知识点，贯穿、延伸于中学化学元素化合物学习的始终。在人教版《化学1》中的第二章第二节引入离子反应，学生通过宏观反应现象开始认识“微粒”及其相互作用，从而建立起“微粒观”，有了离子的概念，并学会离子反应方程式的书写。在第三章和第四章金属和非金属化合物的学习中，学生了解常见阴阳离子的鉴别方法和具备相应的实验技能。然而由于高一学生接触离子反应的时间较短，没有形成系统的微粒观，不能从微粒的角度全面理解物质性质，不能从离子的角度看待问题、分析问题和解决问题。

本课作为必修1的复习课，在学生已建立的离子反应基础上，首先以“未知溶液的离子鉴别”为载体，以学生自主探究为手段，以任务为驱动，应用“分类观”和“微粒观”，解决未知溶液的离子鉴别的现实问题，帮助学生建立未知溶液的离子鉴别的一般程序和思路。第二部分则加大难度到“未知固体的组成推断”，进一步巩固并加深对“微粒观”和“分类观”的认识，从而在理解的基础上深化对离子的认识，提高学生解决问题的综合能力，引导学生有效进行整个高中阶段的化学学习，具有承前启后的作用。

三、教学目标

（1）知识与技能：了解溶液中常见阴阳离子的种类及鉴别方法；学会常见离子检验的实验技能。

（2）过程与方法：通过方案设计、实验验证和归纳总结的过程学习离子鉴别的基本思路；培养学生通过观察实验现象，判断溶液中离子是否存在的能力。

（3）情感态度与价值观：体会分类观在离子鉴别中的应用；体实验是研究物质的重要方法；体会小组合作的学习方式在化学课程的重要意义，培养团队合作意识。

四、教学重难点

（1）教学重点：溶液中常见阴阳离子的鉴别方法，未知溶液的离子鉴别一般思路。

（2）教学难点：分类观在离子鉴别中的应用，未知固体分子式的推断。

五、教学过程

1. 整体思路设计（图1）

2. 教学活动的具体实施

（1）课前预习，布置任务

[任务1]PPT展示以下内容：

实验名称：未知溶液的离子鉴别

实验提供药品：一未知无色溶液25mL：含有两种阳离子和两种阴离子，溶液中离子浓度均大于0.1mol/L；（不考虑H+及OH-）。

稀溶液各25mL：HCl，H2SO4，HNO3，NaOH，Na2CO3，KSCN，AgNO3，BaCl2，pH试纸及实验室常见仪器。

实验设计中用流程图表示鉴别步骤。

实验完成目标：通过所提供试剂，将未知溶液的离子鉴别出来，并填在给定表格里。

已知：2Al3++3CO32-+3H2O[=]2Al（OH）3+3CO2

[学生]以小组为单位，自主讨论、设计实验方案，并于课前提交实验设计报告。

[设计意图] 学生已学习过常见金属及非金属的性质，可据此完成初步的实验方案设计。

（2）提出问题，引入新课

[引入]在上几周的课程中，我们已经学习了金属以及非金属的性质，而在水溶液中，这些金属以及非金属元素主要是以离子形式存在。为了检验是否掌握，现提供常见试剂和仪器，设计实验将溶液中的两种阴阳离子分别鉴别出来。

[设计意图]结合学生学过的金属与非金属性质和离子反应，提出一个实际问题，引入新课。

[任务2]这是某一组的实验设计方案，每组对照自己的设计，讨论一下这个实验设计的优点，并指出这个实验设计的错误。

[展示设计方案]PPT展示以下内容：

[学生]观察，思考，分组讨论，在方案上标记，总结，汇报。

[设计意图]以一个小组设计方案为例，引导学生找出方案的优点，存在的错误（现象结论不匹配，试剂滴加顺序错误，重要离子的遗漏等），得到一个初步可行的方案。

[学生]思考，小组讨论，回答问题。

[追问]提问取试剂时量的多少，反应容器选用试管还是烧杯。

[讲解]无明显现象也是一个重要的实验现象，从无明显现象虽然不能推断出溶液中含有什么离子，但有时候可以推测出一定不含某些离子。因此实验记录时，不能忽视对无明显现象的记录和分析。

[设计意图]强调对定性试管实验量的概念，以及对无明显现象的记录及分析。

（3）学生动手实验

[任务3]小组改进实验设计。

[学生]思考，分组讨论，完成实验设计的修改。

[教师]巡视，适当帮助学生进行方案修改。

[设计意图]根据讨论的结果，对本组方案进行改进，保证方案的可行性。巡视时重点留意实验设计较薄弱的小组，适当引导帮助修改方案。

[引导]实验是检验设计是否可行的唯一标准，下面我们就通过实验来验证一下。

[任务4]学生分组实验。

[学生]动手实验，记录实验现象，上传实验记录至在线文档，鉴别结果登记在黑板。

[教师]巡视学生实验，确保学生实验过程规范操作，督促及时做好实验记录。

[设计意图] 利用实验检验方案是否可行，观察NaOH从少量到过量的实验现象的异同，体会实验在化学学习中的作用。

[公布结果] 此无色溶液中存在的四种离子为Al3+、NH4+、SO42-和Cl-。

[引导]实验结果错误的小组，结合在线文档中的实验记录，引导学生分析错误原因。

[设计意图]根据实验结果总结小组完成情况，对鉴别结果出现错误的小组通过查看实验记录，引导学生自己分析出现错误的原因。

（4）总结离子鉴别思路

[引导] 现在我们来总结一下未知溶液的离子鉴别的思路。对未知溶液进行分析，从性质入手，可以分为哪两类？

[学生]物理性质和化学性质。

[提问]对于物理性质，可以观察溶液的颜色，判断出哪些离子的存在？

[学生]Fe3+，Fe2+ 和Cu2+。

[设计意图]引导学生对未知溶液进行分类，先从物理性质入手，通过颜色判断Fe3+，Fe2+ 和Cu2+ 的存在。

[引导]为了便于鉴别，可以把溶液中的离子分成两类，分别是什么？

[学生]阳离子和阴离子。

[设计意图]通过分类观，对溶液的离子进行阴阳离子分类后再逐一鉴别。

[引导]对于阳离子，第一步总是先把有特殊颜色反应的离子先鉴别出来。这种特殊的阳离子是什么？鉴别需要滴加的是？

[学生]Fe3+，用KSCN溶液鉴别。

[提问] 另外还有两种阳离子无法通过滴加试剂产生沉淀，但有一种特殊的方法来鉴别，这种方法是什么？

[学生]焰色反应来鉴别Na+和K+。

[讲解]对于其他阳离子，没有特殊的颜色反应，我们只能通过出现沉淀和气体的现象来鉴定。通常我们将滴加试剂分成酸、碱、盐三类，依次滴加，根据现象具体判断。

[提问]常见的酸有哪些？能鉴别出哪些离子？

[回答]可以用盐酸来鉴别Ag+，H2SO4来鉴别Ba2+。

[提问]常见的碱呢？滴加之后有可能出现什么现象？证明有哪些离子？

[学生]NaOH溶液，先产生白色沉淀后消失的是 Al3+，白色沉淀不消失的是Mg2+，白色沉淀迅速成灰绿色，最后变成红褐色是Fe2+，加热后使湿润的石蕊（pH）试纸变蓝的是NH4+。

[讲解]鉴别Al3+注意滴加NaOH溶液从少量到过量；鉴别NH4+离子一定要加热，pH试纸需润湿。

[提问]还有一种常见的盐能很快鉴别一种常见的阳离子，这种盐和对应的阳离子是什么？

[学生]用Na2CO3溶液鉴别Ca2+。

[设计意图]通过分类观，将滴加试剂分为酸、碱、盐三类，再根据现象依次鉴别。

[提问]对于阴离子，常见的阴离子都有相应的试剂和对应的现象可以鉴别，比如Cl-，如何鉴别？

[学生]用HNO3酸化的AgNO3溶液可以鉴别Cl-。

[提问]最后，可以通过先加BaCl2溶液，再滴加稀盐酸将其他常见的阴离子都鉴别出来，可能出现哪些现象，说明有哪些离子存在？

[学生]先滴加BaCl2溶液再滴加稀盐酸，白色沉淀不消失的是SO42-，白色沉淀消失，产色无色气味的是CO32-，有刺激性气味的气体的是SO32-，有臭鸡蛋气味的是S2-。

[设计意图]常见阴离子种类较少，并基本可以通过对应的试剂一一鉴别，直接引导学生对常见的阴离子归纳，逐一进行鉴别。

[总结]未知溶液的离子鉴别是从溶液可能含有的离子出发，对离子进行分类，再选择相应的试剂根据实验现象来判断是否存在该离子。

（5）重新设计方案，加深理解

[任务5]根据未知溶液的离子鉴别思路，重新设计本实验的实验方案，并写出对应的实验现象，判断溶液中的阴阳离子。

[讲解]重新设计的实验方案只需要四步实验，依次滴加KSCN、NaOH溶液并加热、AgNO3溶液和稀硝酸、BaCl2溶液和稀盐酸，就可以将溶液中的四种离子鉴别出来，相比于学生最初的实验设计，思路清晰，方法简单。

[设计意图]让学生重新设计实验方案，对比最初的方案，体会刚总结的离子鉴别思路的简明高效。

[总结]未知溶液的离子鉴别，不是根据提供的试剂进行随机滴加，根据现象来判断离子种类；而是需要根据溶液中可能存在的离子先进行分类，并选择对应的试剂，根据现象来进行判断。

[设计意图]再次总结升华离子鉴别的思路，强调分类观的思想。

（6）巩固练习，提高拓展对未知固体的鉴别

[任务6]现有一浅绿色固体，为无机复盐。已知复盐是由两种金属离子（或铵根离子）和一种酸根离子构成的盐。请利用实验室常见试剂及仪器设计方案检验该无机复盐离子的组成。

[学生]小组讨论，设计方案。

[提示]对于固体，一定要先溶解成溶液再进行实验。

[设计意图]学生再次体会离子鉴定流程图的思路，巩固并提高难度。

[任务7]已知该复盐的摩尔质量为392 g/mol，含有6个结晶水，下图是某同学对该复盐进行检验的实验步骤及现象。请推测该复盐的化学式。

[学生]复盐化学式是（NH4）2Fe（SO4）2・6H2O。

[设计意图]引入具体实例，再次让学生体会离子鉴别的流程。加大难度，将离子鉴别推广到固体化学式的测定，小结本课内容，及时巩固加深印象。

3. 板书设计

六、教学反思

1. “从做中学”落实核心观念

离子反应是人教版必修1中的经典内容，教学资源较多，然而大多教学设计存在的主要问题是强调离子反应的书写、条件等知识点，而忽略了让学生从离子这一微观角度来认识物质，用离子反应解决实际问题的能力的培养。在本教学设计中，以“未知溶液的离子鉴别”为载体，以半开放式实验探究为手段，以七个任务为驱动，激发学生的好奇心，促使学生主动进入分析问题和解决问题的活动中。学生从课前主要关注单纯物质的性质，到设计最初方案时开始关注离子的性质，通过实验探究经历离子鉴别的过程，最终巩固总结，能够从“分类观”和“微粒观”的角度理解未知溶液的离子种类并掌握离子鉴别的一般流程，从而对物质的认识从感性上升为理性。

2.“从做中学”学生收获颇丰

课后调查问卷表明学生“从做中学”收获很大，完成了本课的三维目标。学生写到“通过实验设计时锻炼了分析问题的能力，通过实验操作复习和掌握很多离子的性质，帮助记住很多离子反应方程式。”“分析能力变强，考虑问题更全面。”“学习了分类的方法对未知溶液进行鉴别，相比课前自己设计的方案中胡乱滴加试剂，更有逻辑更高效率。”

通过“从做中学”这种自主探究的方式，激发学生的学习兴趣，让学生真正成为学习的主体，整个教学中通过“做”的过程，促进“思”的升华，最终完成对“学”的积累，达到巩固落实“分类观”和“微粒观”的目的，培养学生综合运用知识解决实际问题的能力。

参考文献