摘 要：高中化学的知识非常的深奥，学生在学习上会存在很大困难，尤其实验题目对于学生来说是一个巨大的挑战。高中化学实验问题融入了许多元素，抽象性、多样性、复杂性的问题使学生在做题时经常没有逻辑和思绪，要想使学生掌握化学实验真正的内涵，就必须开展自主设计实验课程，使学生转换角度，对实验知识进行学习。文章探究高中化学开展自主实验课的问题和解决策略。
　　关键词：高中化学;实验设计;教学情境;操作能力
　　一、 引言
　　高考是学生人生道路上的第一道坎，而化学成绩很大程度上影响着学生未来的大学选择，要想提高化学成绩，就必须得到实验题目部分的分数。在教学过程中，教师要注重学生创新能力和自主实践能力的发展，运用有效的教学方法，让全班都能参与到实验环节来，加强师生、生生的交流、合作，共同发展化学素养。
　　二、 开展自主設计实验课的意义
　　大部分人认为只要高考分数高，考取理想的大学才是学习知识的目标，所以在教学过程中，教师经常采用“题海战术”以及“填鸭式”和“灌输式”的教学方法，而对于高中化学的学习单靠死记硬背是起不到良好的效果的。新课改指出要发展学生综合能力，因此开展自主实验课的意义就体现在，不仅能帮助学生掌握实验题目的作答技巧，提高化学成绩，而且还能促进学生思维、动手等各方面能力的发展。而且自主实验课堂能有效发挥学生的主体作用，从而让学生主动学习知识。由此可见，在高中化学合理地让学生自主设计实验的重要性。
　　三、 自主设计实验课过程存在的问题
　　要想提高教学方法的有效性，就需要根据实践发现其中的不足，而根据教学实践自主实验设计课堂研究经常会出现缺乏趣味性、引导性、多样性的问题，教师需要分析这些问题产生的原因，制定合理的解决办法。
　　（一）自主设计实验课缺乏趣味性
　　自主设计实验缺乏趣味性。部分教师认为自主设计实验使得学生自由地去思考和操作，在这样的环境下，自然能营造良好的气氛，使课堂具有乐趣。但是，产生这样教学效果的前提是学生都具备自主设计实验的能力。对于学困生而言，他们在自主设计实验的过程中完全没有思路，面对多样的实验器材他们却无从下手，从而使这部分学生失去对化学学习的自信。这样的环境下容易使优等生成绩越来越好，而学困生成绩越来越差，这是导致自主实验课缺乏趣味性的原因之一。缺乏趣味性的因素还存在于实验的取材，如果只进行简单、没有难度系数的实验，那么学生即使能完成实验设计，也不会产生任何的兴奋，不利于学生自主探究能力的培养。自主设计实验课要想解决以上问题，就要从两方面下手：首先是以小组的模式开展自主设计实验，小组成员应该包含不同层次的学生，推动自主设计实验课堂的发展;其次是要合理选择设计实验的内容，让实验变得具有挑战性，满足学生的求知欲望和好胜心理，从而使自主设计实验变得更加有趣。
　　（二）自主设计实验课缺乏引导性
　　自主设计实验是以学生为主体的教学模式，学生拥有自主学习和探究的权利，但是并不意味着教师可以完全放手不管。完全将实验设计交给学生，虽然能增加实验的挑战性，加强锻炼学生探究能力和思维能力的效果，但是缺乏引导性的教学也会带来很多不利影响。例如，化学实验用品中含易燃、强酸等危险材料，容易伤害学生的身体，如果没有很好的引导，容易使学生在操作实验的过程中增加风险;如果教师没有给予正确的引导，一旦学生在设计实验步骤的过程中出现问题，那么对实践实验的过程将会产生消极的教学效果，浪费实验器材和实验时间，也阻碍学生化学思维能力的发展。因此，教师在自主设计实验课堂中，应该发挥自己的引导作用，站在引导者的角度参与到课堂教学中，教师也可以利用多媒体、电子白板等技术来进行辅助和引导学生进行设计，从而保障自主设计实验的顺利进行。
　　（三）自主设计实验材料缺乏多样性
　　自主设计实验是学生基于对教材内容的理解，根据教师所给的材料和条件来完成实验的设计、实验的过程和记录实验的结果。但是在以往的自主设计实验课堂，学生经常都是简单地按照教材中实验的内容进行设计，没有创新性和灵活性。究其原因，不是学生没有多样的实验思路和步骤，而是实验材料缺乏多样性，没有多样性的器材，学生要想进行正确的实验，那么只有一条设计的思路。因此，教师应该拓展课外知识内容，使学生在实验的过程中能有多种路径，丰富自主设计实验材料。
　　四、 优化自主设计实验课的教学环节
　　针对上述的教学问题，教师要结合现代新式的教学理念和教学技术，从设计实验方案、实践过程、实验后的评价环节进行改善，从而加强对学生各方面能力培养的效率，营造良好的化学学习环境。
　　（一）自主规划实验方案，提高化学思维能力
　　自主设计实验课的第一个步骤就是要学生对实验的方案进行设计，这也是最关键的环节，实验方案决定着实验过程的体验感，以及实验结果的正确性。这个环节，教师的主要工作是引导学生掌握实验器材的运用方式、设计合理的实验材料和实验目标，保障实验过程的安全性和准确性;而学生的工作是通过合作交流和讨论，设计出能利用现有的实验器材达到实验目标的方法。而设计实验的方案也可以分为两类：虚拟实验方案规划和真实实验方案规划，虚拟实验方案规划指的是学生利用信息技术平台中的系统来进行方案的设计，而实验过程是由系统进行模拟;真实实验方案的就是学生通过自己动手进行实验。两者都有各自的优势和劣势。下面我将举两个具体的例子进行说明。
　　真实实验方案规划的例子：在教学“几种重要的金属化合物”这部分知识内容时，可以以“检验二价铁离子”为主题，开展自主设计实验课，准备实验材料硫氰化钾、氢氧化钠溶液、酸性高锰酸钾等，然后利用信息技术播放视频，让学生了解不同溶液的使用技巧，避免实验对学生造成身体伤害。学生根据观看视频了解实验器材的运用，并结合丰富多样的思路，设计许多可行的实验方案：①加入硫氰化钾，不显血红色的情况下，再加入氯水显血红色，利用络合反应的原理来设计实验的方案。②加入氢氧化钠溶液，观察是否有生成白色沉淀，产生白色沉淀后，是否迅速变成灰绿色，最后，变成红褐色。③向溶液中加入酸性高锰酸钾，若褪色，则有二价铁，不褪色，则完全变质等。通过充足的材料，使学生在设计实验的过程中有多条思路，有效培养学生的发散思维和举一反三的能力。整个设计过程，先通过播放视频来构建实验情境，使学生具备掌握实验器材的能力，也营造良好的教学气氛，多样性的材料可以打开学生的思路，拓宽学生的视野，从而帮助学生在面对不同关于二价铁离子的实验考题时都能得心应手，提高实验方案规划过程中的效率，促进自主探究能力的提高。 　　虚拟实验方案规划的例子：在开展“蒸馏石油”的自主设计实验时，可以给学生题目：①向蒸馏烧瓶中加入石油和沸石。②检验装置的气密性。③给蒸馏烧瓶加热。④接通冷却水。⑤收集馏分。⑥停止加热、整理仪器。让学生自主设计实验步骤，学生可以在系统上自由地设计实验的顺序，然后平台上会自动展示实验的过程，在学生经过不断地设计后，就能明白设计步骤为：先连接好装置→检验装置的气密性→向蒸馏烧瓶中加入石油和沸石→接通冷却水→给蒸馏烧瓶加热→收集馏分→停止加热、整理仪器。虚拟自主设计实验的优势就是不需要消耗过多的实验器材，像石油和沸石都是具有危险性且难以找到的实验材料，通过不同的顺序进行方案解析，更能有效培养学生的化学思维能力和抽象思维能力，使学生加强对这方面知识的记忆。
　　真实的自主实验设计更具有挑战性，能有效培养学生的创新思维，也能为实践环节做好衔接，但是需要具备足够的化学材料;虚拟的自主实验设计不具备对实践环节的衔接能力，但是不需要受到化學材料的局限，更具灵活性。因此，教师要根据实验的特征来进行选择。
　　（二）自主完成实验过程，发展实验动手能力
　　自主设计实验课并不能只停留在理论层面上，而缺乏对实验设计内容的操作，这样会导致学生对自己设计的实验步骤感到抽象，无法满足学生的求证心理。学生在自主参与实验的过程中，可以根据实验的情况对方案进行细微的调整，减小实验的误差。实践过程也能增加学生自主设计实验课的参与感和体验感，使学生亲自验证真理，加深对该部分实验的理论印象，在面对同类型的实验题目时，也能产生一定的思绪。实践过程还需要以小组的形式开展，教师将班级成员进行分层，使每个组内都有优等生、中等生、学困生，让学生相互配合完成实验，教师则负责给小组成员分配实验任务，从而提高自主设计实验课的有效性，使每位学生在实验过程中都能有所收获。
　　例如，在对上述“检验二价铁离子”的自主设计实验课中，学生已经规划出来实验的方案，在进行验证的过程中，教师就可以引导小组成员来分配实验任务，学困生对简单的验证方法进行求证，如直接观察溶液是否是绿色等;中等生则可以参与难度适中的实验步骤，如利用酸性的高锰酸钾检验;而优等生参与较难的实验步骤。这样不仅能加快自主设计实验的速度，也能让每个学生都有自主操作实验的机会，有效培养学生的动手能力，学生在自主实验过程中，还可以根据自己的想法来调整材料的投放的量，使实验更具灵活性。
　　上述的自主设计实验的实践环节主要是将实验分类进行验证，能有效培养学生的动手能力，但无法培养学生的合作意识和协助能力。例如，在进行“粗盐提纯”的实验中，教师可以引导学生自主设计方案，不同学生分别完成溶解、过滤、蒸发、提纯这四个环节。学生在实践的过程中，还可以思考能否更换其他材料来进行实践，别的材料是否会产生不一样的现象。自主设计实验的器材：应该怎么选择漏斗和滤纸？怎样组装过滤器？怎样正确地进行过滤？怎样正确洗涤沉淀物？过滤时，滤液过多而超出滤纸边缘或滤纸被划破怎么办？过滤操作是否还有其他方式等，对实践过程产生各自的想法，最终根据自己的设计来完成实验。在合作讨论中，学生互相学习、互相思考，从而可以有效培养学生的合作能力，对实验器材的使用也更能加强学生对这些器材特性的记忆，有效培养学生的创新思维能力以及化学反应的逻辑思维，促进学生各方面素质的发展。
　　（三）自主完善实验，发展逻辑思维能力
　　学生的能力毕竟是有限的，在自主设计实验课的过程中难免会出现错误，导致实验的结果与书本的内容不符合。这时许多教师就直接说明区别，这样不仅无法消除学生的质疑，而且学生也容易将这些知识混淆。完整地自主设计实验课还应该具有二次设计的环节，让学生对第一次设计的实验进行完善，并再次进行验证，通过正确的实验结果来消除学生的质疑，同时有效培养学生的求知精神。二次实验设计应该多给予引导，避免学生犯同样的错误。要想发挥自主设计实验课的教学效果，教师就一定要引导学生完善设计，通过改正问题来加强学生的逻辑思维能力，从而提升学生对实验现象的推断能力，掌握不同实验器材的使用技巧，从而构建良好的学习环境，使教学更加严谨、科学。
　　例如，在教学“蔽酸酯”时，教材中给予了一个乙二酸稳定性的实验装置，实验过程是把装有乙二酸的试管口偏低一些，加热后熔化的乙二酸进入到澄清石灰水中，会出现浑浊的现象。可是，许多学生在设计实验过程中，经常把乙二酸直接加入到澄清石灰水中，虽然也会变浑浊，但是很难说明乙二酸受热分解产生的二氧化碳，才是导致石灰水变浑浊的原因。教师可以让学生针对课本中给出的实验装置进行思考，并开展二次设计：把原来略低的试管口改得略高些，然后先把加热产生的气体通过装有水，并带有两个孔的胶塞的广口瓶中，然后再通过另一个玻璃管，把气体通入到装有澄清石灰水、有两个空的胶塞的广口瓶中，最后把气体通到酒精灯上。通过二次自主设计实验，从而使学生消除疑惑，提高学生的逻辑思维能力。
　　五、 总结
　　高中化学设计自主实验课堂是未来教育的趋势。但是在自主实验课的设计过程中，依然存在着许多问题，在自主实验过程中，教师一定要确保安全性，使学生不受化学物质的伤害，同时也要注重多样性和引导性，这样才能使学生在实验设计的过程中有
　　思路。教师不仅要让学生对实验进行设计和实践，而且还要让学生在此基础上进行改善，减少误差，保证实验的准确性。通过自主实验的开展，有效培养学生的逻辑思维能力、实践动手能力、想象创造能力，既使学生准确作答实验题目，考取高分，也能促进学生各方面综合发展，达到现代教育的教学目标。
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　　作者简介：李喜凤，甘肃省定西市，甘肃省定西市陇西县第一中学。