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【摘 要】通过对中学化学实验进行分类，针对各种实验类型的特点，具体设计了验证性、探究性、设计性和综合性实验开展的方法，以满足中学化学实验教学以及中学生科学素养全面发展的需求，为一线中学化学教师借助实验进行教学提供可操作的素材。
【关键词】中学化学实验；验证性；探究性；设计性；综合性
《普通高中化学课程标准（实验）》对“化学实验”模块的内容和目标提出了明确要求，即“通过实验探究活动，掌握基本的化学实验技能和方法，进一步体验探究的基本过程……提高化学实验能力”等[1]，总之，在《普通高中化学课程标准（实验）》中把科学探究和化学实验都放在了非常重要的位置。
以验证性实验为主的传统实验教学，虽然能够得出结论，但由于其实验内容、原理、步骤、方法在教学过程中已经形成了定势思维，并且实验方法枯燥呆板，师生做实验的目的只是简单地验证化学原理，培养基本操作技能，实验可能仅仅是书本上简单枯燥的的实验的再现[2]。这只能导致师生对于实验“重结果、轻过程；重操作，轻能力”，继而成为“教师讲实验、学生背实验的行为习惯”。久而久之，实验不仅不能调动学生的学习积极性，而且还阻碍学生主动的思考问题，更不能把所学知识理论与实验过程进行有机的联系，达不到实验的目的，教师的教学和学生的学习都陷入两难的境地[3]。为此，应对中学化学实验教学模式进行重新设计，以改变现有的实验状况。
1.中学化学实验的类型
1.1 验证性实验
“验证性实验是指对研究对象有一定了解，并形成了一定认识或提出了某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验[4]”。
验证性实验教学模式是按“问题→原理→结论→实验证明”的程序进行的。这种模式简明、清晰，有利于帮助学生形成概念、巩固和强化记忆有关化学知识，有助于提高学生实验操作技能、训练学生科学的思维方法，其教学进程的实施可以完全按照设计的步骤进行，有利于教师控制整个实验教学进程和时间 [5]。
1.2 探究性实验
“探究性实验指探究研究对象的未知性质，并在获得现象或数据的基础上归纳总结出实验结论的一类实验”，探究性实验是以实验作为启发、引导学生探究知识的途径，让学生在实验和观察的基础上，通过积极地思维活动，概括得出有关的结论，并进行科学探究过程和探究方法的系统训练。探究性实验的教学模式通常按“实验→问题→讨论→结论”或“问题→讨论→实验→结论”的程序进行。
1.3 设计性实验
“设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验” [6]。
设计性实验的主要特点就是从教学形式上改变了由教师拟定实验方案、给出具体的实验内容和步骤、通过学生实验，得出相同的实验结果，写出统一的实验报告等程序化的教学模式。作为设计性实验，没有具体的实验方法和现成的实验步骤可循，整个实验完全由学生自主设计和操作完成，实验过程中充分发挥了学生的主观能动性，学生的学习由被动学习变为主动学习。
1.4 综合性实验
“综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验” [7]。
综合性实验特点是其实验内容须满足下列条件之一：涉及本课程的多个知识点；涉及多门课程的知识点；多项实验内容的综合。其最大优点是学生在完成实验过程中必须将多门基础知识、基本理论、基本操作技能有机地结合在一起，在实验过程中将所学的理论知识进行高度的系统化，通过综合性实验的训练，学生在知识、素质和能力方面得到协调的发展[8]，同时学生的实验操作能力和接受新知识的能力，以及综合运用多学科的理论知识，解决问题的能力得到极大的提高。
2.设计中学化学实验教学模式的方法
2.1 设计验证性实验教学模式的方法
现以“氧气的制取和性质”为例，探讨验证性实验的教学模式设计方法
（1）教师讲解实验，提示操作要点
对于“氧气的制取和性质”，教师首先讲解“氯酸钾加热分解法”制取氧气的原理，同时强调需要验证 “二氧化锰的催化作用”，指出实验步骤，强调实验时的注意事项，如“装置气密性的检查”、“在研钵中轻轻压碎氯酸钾，切不可研磨”、“将混合后的氯酸钾和二氧化锰平铺在试管底部”、“实验完成后一定要先将导管从水槽移出，然后熄灭酒精灯”等。
（2）学生按照实验步骤进行实验
本实验学生按以下步骤进行：
①氧气的制取。
②氧气的性质。
（3）实验结果分析，理论知识验证
在“氧气性质实验”中，“待集气瓶里的氧气基本上耗尽、木炭熄灭以后，取出燃烧匙并立即向集气瓶中倒入一些澄清的石灰水并振荡，可见到澄清的石灰水变得浑浊”这一实验结果，验证了“木炭和氧气化合后生成二氧化碳”这一理论知识。
（4）教师评价，完成实验
实验完成后，实验小组派出代表，对实验情况进行汇报，教师进行评价。最后学生依据实验的具体结果完成实验报告。
如“氢气的制取与性质”、“甲烷、乙烯、乙炔的制取与性质”等均可以采用此类教学模式进行教学设计。
2.2 设计探究性化学实验教学模式的方法
以 “乙酸乙酯制备的微型化研究”为例，中学化学探究性实验的设计可依据此法进行。
（1）提出问题
在“乙酸乙酯制备的微型化研究”实验中，教师提出如“本实验选择什么试剂作为催化剂？”、“水浴温度控制在什么范围内？”等问题，让学生进行思考。
（2）进行猜想与假设
在“乙酸乙酯制备的微型化研究”实验中，学生会认为催化剂可以用浓盐酸，也有学生认为催化剂可以用浓硫酸、浓硝酸等等。对于实验温度有学生会认为水浴温度可控制在25-40℃之间，有学生认为可控制在80-100℃之间等多种猜测。 （3）制定计划，设计实验
在“乙酸乙酯制备的微型化研究”实验中，师生采用正交实验法，一起设计出控制实验温度和催化剂的探究方案。
（4）进行实验，验证假设
通过学生实验，证明了自己猜想与假设的正确与否，可以发现，用浓盐酸、稀硫酸等作催化剂都无法制备出乙酸乙酯；水浴加热在25-40℃、80-100℃等都无法得到纯的乙酸乙酯。
（5）解释与结论
在探究“乙酸乙酯制备的微型化研究”实验中，学生最终由实验结论分析得出，采用浓硫酸作催化剂，并在水浴加热在60℃可有效制得纯的乙酸乙酯。
“木炭还原氧化铜”、“胶体的电泳”、“水的电解”等，均可以采用此类实验模式进行教学。
2.3 设计设计性化学实验教学模式的方法
以“空气中二氧化碳含量的测定”为例，设计性实验的设计方法如下。
设计性实验教学模式可分为以下四个阶段：首先布置实验题目，然后制定实验方案；教师审查方案，课堂讨论；实验具体实施，撰写实验报告；最后评定实验成绩。
（1）布置实验题目，设计实验方案
教师宣布设计性实验的题目，然后提出要求学生设计的实验方案中，应包括：实验目标、实验原理、实验仪器及试剂、实验步骤和实验数据处理等内容。同时，要求设计按安全、可行、简约、节约的原则进行。
例如，在“空气中二氧化碳含量的测定”设计实验中，实验安全性高，实验装置简单，只需注射器、胶帽、烧杯等。此设计所需试剂和仪器较少，且能在短时间内完成，数据也比较准确。
（2）通过课堂讨论，审查设计方案
本阶段可分为两个阶段进行工作。
首先，学生进入实验室前，教师评价学生的设计方案，给定成绩。
然后，教师与学生角色互换，学生登台讲解。教师充当听众。
最后，经过师生的共同讨论，教师对设计进行总结，整理出合理的便于实施的设计方案。
（3）实施实验，撰写实验报告
在“空气中二氧化碳含量的测定”设计实验中，由于学生设计出不同的实验方案，因此，教师和实验员就要为学生准备不同的仪器药品；学生所选择抽取二氧化碳的地段及取样时间不同，实验结果的分析则有所不同，实验报告也有所不同。
（4）实验成绩的评定
在“空气中二氧化碳含量的测定”实验中，教师可以百分制评定学生的成绩，实验实验方案的设计可占40分，方案的实施占30分，数据的处理占10分，撰写实验报告占20分[9]。
在中学化学实验教学中，宜采用此类教学模式进行教学的课题也有不少，如“氨氧化法制硝酸”、“温度、浓度对化学反应速率的影响”等，此类实验促使学生变被动学习为主动的探索性学习，克服了学生对知识理解片面化、孤立化的缺点，引导学生关注知识的活学活用和各学科间的相互联系，更有利于培养学生严谨的科学态度和初步的科研能力。
2.4 设计综合性实验教学模式的方法
以 “香烟烟雾中毒物的检验”为例，介绍设计中学化学综合性实验教学模式中的方法。
（1）实验准备阶段[9]
在“香烟烟雾中毒物的检验”实验中，教师要求学生在图书馆查阅相关资料，了解尼古丁、CO、CO2、醛类等物质的相关特征反应，如“CO2的检验”；“尼古丁在弱酸的条件下可与碘化钾汞溶液生成黄色沉淀”等，要求学生设计出实验方案。
（2）实验进行阶段
在“香烟烟雾中毒物的检验”实验中，因为此实验综合性较强，学生可根据设计方案，小组合作进行实验，适当进行讨论，不断开拓新思路，采用新方法。对香烟烟雾中毒物的检验除了定性实验方法外，还可借助仪器分析的方法进行检验。
（3）实验总结阶段
针对实验的结果，学生可进行综合分析，具体分析实验的成败，找出可能影响实验结果的因素，最终形成实验报告。
3.结论
在实际教学中，由于受到教学时间、教学地点、实验器材和教学条件等的限制，教师具体实施时只能选择部分课程内容作为教学内容，并选取适当的实验内容进行教学，以满足不同学生的学习需要。因此，教师只有比较灵活地设计和选择实验教学模式，才能够调动学生的实验积极性，最大限度地提高实验教学效率，提升学生的实验能力。
参考文献：
[1]王磊，刘强等.试析《普通高中化学课程标准（实验）》中的实验体系[J].化学教育 2004，25（9）：9.
[2]辜胜阻.变革传统教学模式的实践探索[J].教育研究，2003，8：55-60.
[3]吴锋.符合新课程的教师教学方式的改革与研究—-—浅谈化学实验教学模式[J].职业技术学院学报，2005，14（2）：60-61.
[4]周化启.中学化学实验探究教学模式的构建与实施[D].东北师范大学，2002.
[5]梁慧姝，郑长龙.化学实验论[M].南宁：广西教育出版社，1996：104.
[6]蔡亚平.中学化学实验设计与教学论[M].杭州：浙江教育出版社，2005：15.
[7]蔡亚平.中学化学实验设计与教学论[M].杭州：浙江教育出版社，2005：15.
[8]吕秀丽.中学化学教学中验证性和探究性实验的整合[D].华东师范大学，2006.
[9]王玲，吴卫平.分析化学设计性实验教学模式初探[J].实验室科学，2011，14（1）：23-15.
作者简介：
张月梅（1964-），汉族，女，商水人，硕士研究生，副教授，研究方向：中学化学教学与实验研究。
基金项目：
2012年伊犁师范学院教改重点课题（JG201205）
【关键词】中学化学实验；验证性；探究性；设计性；综合性
《普通高中化学课程标准（实验）》对“化学实验”模块的内容和目标提出了明确要求，即“通过实验探究活动，掌握基本的化学实验技能和方法，进一步体验探究的基本过程……提高化学实验能力”等[1]，总之，在《普通高中化学课程标准（实验）》中把科学探究和化学实验都放在了非常重要的位置。
以验证性实验为主的传统实验教学，虽然能够得出结论，但由于其实验内容、原理、步骤、方法在教学过程中已经形成了定势思维，并且实验方法枯燥呆板，师生做实验的目的只是简单地验证化学原理，培养基本操作技能，实验可能仅仅是书本上简单枯燥的的实验的再现[2]。这只能导致师生对于实验“重结果、轻过程；重操作，轻能力”，继而成为“教师讲实验、学生背实验的行为习惯”。久而久之，实验不仅不能调动学生的学习积极性，而且还阻碍学生主动的思考问题，更不能把所学知识理论与实验过程进行有机的联系，达不到实验的目的，教师的教学和学生的学习都陷入两难的境地[3]。为此，应对中学化学实验教学模式进行重新设计，以改变现有的实验状况。
1.中学化学实验的类型
1.1 验证性实验
“验证性实验是指对研究对象有一定了解，并形成了一定认识或提出了某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验[4]”。
验证性实验教学模式是按“问题→原理→结论→实验证明”的程序进行的。这种模式简明、清晰，有利于帮助学生形成概念、巩固和强化记忆有关化学知识，有助于提高学生实验操作技能、训练学生科学的思维方法，其教学进程的实施可以完全按照设计的步骤进行，有利于教师控制整个实验教学进程和时间 [5]。
1.2 探究性实验
“探究性实验指探究研究对象的未知性质，并在获得现象或数据的基础上归纳总结出实验结论的一类实验”，探究性实验是以实验作为启发、引导学生探究知识的途径，让学生在实验和观察的基础上，通过积极地思维活动，概括得出有关的结论，并进行科学探究过程和探究方法的系统训练。探究性实验的教学模式通常按“实验→问题→讨论→结论”或“问题→讨论→实验→结论”的程序进行。
1.3 设计性实验
“设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验” [6]。
设计性实验的主要特点就是从教学形式上改变了由教师拟定实验方案、给出具体的实验内容和步骤、通过学生实验，得出相同的实验结果，写出统一的实验报告等程序化的教学模式。作为设计性实验，没有具体的实验方法和现成的实验步骤可循，整个实验完全由学生自主设计和操作完成，实验过程中充分发挥了学生的主观能动性，学生的学习由被动学习变为主动学习。
1.4 综合性实验
“综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验” [7]。
综合性实验特点是其实验内容须满足下列条件之一：涉及本课程的多个知识点；涉及多门课程的知识点；多项实验内容的综合。其最大优点是学生在完成实验过程中必须将多门基础知识、基本理论、基本操作技能有机地结合在一起，在实验过程中将所学的理论知识进行高度的系统化，通过综合性实验的训练，学生在知识、素质和能力方面得到协调的发展[8]，同时学生的实验操作能力和接受新知识的能力，以及综合运用多学科的理论知识，解决问题的能力得到极大的提高。
2.设计中学化学实验教学模式的方法
2.1 设计验证性实验教学模式的方法
现以“氧气的制取和性质”为例，探讨验证性实验的教学模式设计方法
（1）教师讲解实验，提示操作要点
对于“氧气的制取和性质”，教师首先讲解“氯酸钾加热分解法”制取氧气的原理，同时强调需要验证 “二氧化锰的催化作用”，指出实验步骤，强调实验时的注意事项，如“装置气密性的检查”、“在研钵中轻轻压碎氯酸钾，切不可研磨”、“将混合后的氯酸钾和二氧化锰平铺在试管底部”、“实验完成后一定要先将导管从水槽移出，然后熄灭酒精灯”等。
（2）学生按照实验步骤进行实验
本实验学生按以下步骤进行：
①氧气的制取。
②氧气的性质。
（3）实验结果分析，理论知识验证
在“氧气性质实验”中，“待集气瓶里的氧气基本上耗尽、木炭熄灭以后，取出燃烧匙并立即向集气瓶中倒入一些澄清的石灰水并振荡，可见到澄清的石灰水变得浑浊”这一实验结果，验证了“木炭和氧气化合后生成二氧化碳”这一理论知识。
（4）教师评价，完成实验
实验完成后，实验小组派出代表，对实验情况进行汇报，教师进行评价。最后学生依据实验的具体结果完成实验报告。
如“氢气的制取与性质”、“甲烷、乙烯、乙炔的制取与性质”等均可以采用此类教学模式进行教学设计。
2.2 设计探究性化学实验教学模式的方法
以 “乙酸乙酯制备的微型化研究”为例，中学化学探究性实验的设计可依据此法进行。
（1）提出问题
在“乙酸乙酯制备的微型化研究”实验中，教师提出如“本实验选择什么试剂作为催化剂？”、“水浴温度控制在什么范围内？”等问题，让学生进行思考。
（2）进行猜想与假设
在“乙酸乙酯制备的微型化研究”实验中，学生会认为催化剂可以用浓盐酸，也有学生认为催化剂可以用浓硫酸、浓硝酸等等。对于实验温度有学生会认为水浴温度可控制在25-40℃之间，有学生认为可控制在80-100℃之间等多种猜测。 （3）制定计划，设计实验
在“乙酸乙酯制备的微型化研究”实验中，师生采用正交实验法，一起设计出控制实验温度和催化剂的探究方案。
（4）进行实验，验证假设
通过学生实验，证明了自己猜想与假设的正确与否，可以发现，用浓盐酸、稀硫酸等作催化剂都无法制备出乙酸乙酯；水浴加热在25-40℃、80-100℃等都无法得到纯的乙酸乙酯。
（5）解释与结论
在探究“乙酸乙酯制备的微型化研究”实验中，学生最终由实验结论分析得出，采用浓硫酸作催化剂，并在水浴加热在60℃可有效制得纯的乙酸乙酯。
“木炭还原氧化铜”、“胶体的电泳”、“水的电解”等，均可以采用此类实验模式进行教学。
2.3 设计设计性化学实验教学模式的方法
以“空气中二氧化碳含量的测定”为例，设计性实验的设计方法如下。
设计性实验教学模式可分为以下四个阶段：首先布置实验题目，然后制定实验方案；教师审查方案，课堂讨论；实验具体实施，撰写实验报告；最后评定实验成绩。
（1）布置实验题目，设计实验方案
教师宣布设计性实验的题目，然后提出要求学生设计的实验方案中，应包括：实验目标、实验原理、实验仪器及试剂、实验步骤和实验数据处理等内容。同时，要求设计按安全、可行、简约、节约的原则进行。
例如，在“空气中二氧化碳含量的测定”设计实验中，实验安全性高，实验装置简单，只需注射器、胶帽、烧杯等。此设计所需试剂和仪器较少，且能在短时间内完成，数据也比较准确。
（2）通过课堂讨论，审查设计方案
本阶段可分为两个阶段进行工作。
首先，学生进入实验室前，教师评价学生的设计方案，给定成绩。
然后，教师与学生角色互换，学生登台讲解。教师充当听众。
最后，经过师生的共同讨论，教师对设计进行总结，整理出合理的便于实施的设计方案。
（3）实施实验，撰写实验报告
在“空气中二氧化碳含量的测定”设计实验中，由于学生设计出不同的实验方案，因此，教师和实验员就要为学生准备不同的仪器药品；学生所选择抽取二氧化碳的地段及取样时间不同，实验结果的分析则有所不同，实验报告也有所不同。
（4）实验成绩的评定
在“空气中二氧化碳含量的测定”实验中，教师可以百分制评定学生的成绩，实验实验方案的设计可占40分，方案的实施占30分，数据的处理占10分，撰写实验报告占20分[9]。
在中学化学实验教学中，宜采用此类教学模式进行教学的课题也有不少，如“氨氧化法制硝酸”、“温度、浓度对化学反应速率的影响”等，此类实验促使学生变被动学习为主动的探索性学习，克服了学生对知识理解片面化、孤立化的缺点，引导学生关注知识的活学活用和各学科间的相互联系，更有利于培养学生严谨的科学态度和初步的科研能力。
2.4 设计综合性实验教学模式的方法
以 “香烟烟雾中毒物的检验”为例，介绍设计中学化学综合性实验教学模式中的方法。
（1）实验准备阶段[9]
在“香烟烟雾中毒物的检验”实验中，教师要求学生在图书馆查阅相关资料，了解尼古丁、CO、CO2、醛类等物质的相关特征反应，如“CO2的检验”；“尼古丁在弱酸的条件下可与碘化钾汞溶液生成黄色沉淀”等，要求学生设计出实验方案。
（2）实验进行阶段
在“香烟烟雾中毒物的检验”实验中，因为此实验综合性较强，学生可根据设计方案，小组合作进行实验，适当进行讨论，不断开拓新思路，采用新方法。对香烟烟雾中毒物的检验除了定性实验方法外，还可借助仪器分析的方法进行检验。
（3）实验总结阶段
针对实验的结果，学生可进行综合分析，具体分析实验的成败，找出可能影响实验结果的因素，最终形成实验报告。
3.结论
在实际教学中，由于受到教学时间、教学地点、实验器材和教学条件等的限制，教师具体实施时只能选择部分课程内容作为教学内容，并选取适当的实验内容进行教学，以满足不同学生的学习需要。因此，教师只有比较灵活地设计和选择实验教学模式，才能够调动学生的实验积极性，最大限度地提高实验教学效率，提升学生的实验能力。
参考文献：
[1]王磊，刘强等.试析《普通高中化学课程标准（实验）》中的实验体系[J].化学教育 2004，25（9）：9.
[2]辜胜阻.变革传统教学模式的实践探索[J].教育研究，2003，8：55-60.
[3]吴锋.符合新课程的教师教学方式的改革与研究—-—浅谈化学实验教学模式[J].职业技术学院学报，2005，14（2）：60-61.
[4]周化启.中学化学实验探究教学模式的构建与实施[D].东北师范大学，2002.
[5]梁慧姝，郑长龙.化学实验论[M].南宁：广西教育出版社，1996：104.
[6]蔡亚平.中学化学实验设计与教学论[M].杭州：浙江教育出版社，2005：15.
[7]蔡亚平.中学化学实验设计与教学论[M].杭州：浙江教育出版社，2005：15.
[8]吕秀丽.中学化学教学中验证性和探究性实验的整合[D].华东师范大学，2006.
[9]王玲，吴卫平.分析化学设计性实验教学模式初探[J].实验室科学，2011，14（1）：23-15.
作者简介：
张月梅（1964-），汉族，女，商水人，硕士研究生，副教授，研究方向：中学化学教学与实验研究。
基金项目：
2012年伊犁师范学院教改重点课题（JG201205）