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摘 要：化学实验是最活跃的教学因素，化学实验教学不仅是帮助学生获取化学知识、理解知识、记忆知识重要手段，更培养学生综合实践能力的重要载体。文章从关注学生未来发展的角度，分析了现行高中化学实验设计存在的问题；揭示了高中化学实验设计滞后于教学需求的根本原因；提出了构建“多维一体化”实验设计的基本构想，并简述了实施“多维一体化”实验设计的实践过程。
关键词：关注未来发展；多维一体化；化学实验设计；探索
化学实验设计是指在实施化学实验前，根据相关实验目的和要求，运用化学知识与技能，按照一定的实验原理对实验仪器、装置、步骤和方法等进行统筹安排与规划。化学实验设计是连接教师教学理念和教学实践的桥梁，也是构成实验课堂教学设计的核心。通过实验设计活动可以重新整合教学内容、改变教学方式、提高教学效率、培养学生实践能力、达成多维教学目标。探索新型化学实验设计，对于统一教学科学性与创造性、调整教师课堂教学行为、深化课堂教学改革、促使课堂教学从“有效”走向“高效”都有重要的实践意义。
一、设计隔裂化：当今高中化学实验设计之形
关注学生未来发展的教学背景下，高中化学教学应重在帮助学生构建化学基本观念、教会科学研究的方法、培养学生的思维能力、养成实事求是的科学态度。那么，化学实验设计应呈现多样化学习方式，以满足学生亲身经历实验探究活动，激发学习兴趣并产生学科情感、掌握基础知识并理解学科的本质、获得化学研究方法并形成综合实践能力。然而，审视当今高中化学教学却发现，多数实验设计将形式、内容、方法彼此隔裂，滞后于课堂教学改革的需求。
（一）实验设计仅以知识为轴心导致实验教学目标单一化
帮助学生形成化学概念、获取理论知识、训练操作技能仅仅是化学实验教学目标的重要组成部分，而不是全部，固守传授知识为中心，就会导致实验设计的内容陈旧单一、设计的操作“照方抓药”、执行设计的过程缺少思维含量，实验教学目标就不能得到全面落实。如“喷泉实验”是高中化学最重要的实验之一，依据传统实验设计，教学活动的程序是：“用美丽喷泉吸引学生→引导分析释疑→得出‘氨气极易溶入水且氨水显碱性’的知识结论”。从表面上看，这种紧盯兴趣培养与知识落实的实验设计没有什么问题，但仔细斟酌即可发现，这里只是关注了知识与技能、情感与态度的教学目标，没有动手操作机会，也未激起学生深层次思维活动，缺失过程与方法教学目标的落实。若从已学的C02和S02的性质入手，让学生完成图1（a）所示的对比实验，随之探讨出图1（b）实验，经历操作后，优化设计出图1（c）所示的“喷泉”实验，不仅能让学生获得更宽泛的知识，还能将实验操作兴趣转化为探索兴趣，无痕地引诱学生提出假设、设计方案、置身于实验创新活动。
此可见，引导学生参与实验设计过程，能把实验教学从单纯地、简单地传授知识，自然地、潜移默化地引入“感知—深化—内化—拓展—操作—评价”的学习过程，促成多维教学目标的融合。
（二）实验设计仅依课本为内容使致实验探究过程碎片化
高中化学教科书上每一个实验都有现成的实验设计，若照搬教科书的实验内容，实验的探究性、驱动性、趣味性的整体功能就会被撕裂，学生仅能学到零星琐碎的知识，并随时间的推移而遗忘，学生未来发展所需的思维方法与实践能力就难以形成。如浓度对化学平衡的影响，《化学反应原理》（苏教版）中实验设计是依据反应：2CrO42-（黄色）+2H+ Cr2O72-（橙色）+H2O， 加入NaOH溶液以减少H+浓度和加入HNO3以增加H+浓度进行对比实验，通过观察溶液颜色变化而得出浓度对化学平衡移动的影响。若完全按课本设计实施，学生不需思考即可完成实验，只能帮助学生记住化学知识。若利用加入NaOH溶液颜色变化疑似被稀释而引起的事实，让学生感到实验信度不够，引起认识冲突，并紧扣变量控制的思想，给予更宽泛的知识信息，鼓励学生提出假设、设计实验方案、置身于创新研究活动之中，使实验探究更有过程系统性，充分展示探索的魅力。
（三）实验设计仅靠操作来支撑却致实验教学过程形式化
实验操作不是万能的，熟练的操作并不等于综合实践能力。实验设计孤立地强调实验操作，舍去实验方案产生的过程，学生知其然而不知其所以然，就不能对其未来发展带来启示。实验设计应让学生有独立的想法，并有所改进有所发现，想一百条路，只要对了有一条，就是了不起。如“配制一定物质的量浓度溶液”所涉及的实验仪器名称、用途、构造、操作方法以及和药品颜色、状态、浓度、性质、存放、取用等知识都需要记忆。于是，许多教师就严格要求学生按图3所示的程序去操作，以实现“做中记”。
这是照本宣科，机械模仿式实验，只能让学生进行无意义记忆，难以激起学生的创造思维活动。高尔基说：“如果学习只在模仿，那么我们就不会有科学，就不会有技术。”这种形式化的实验设计对学生明天的启示作用不会很大。其实可以从容量瓶、量筒等仪器特征入手，制造探究点，让学生去思考仪器制作特征，并规划实验，不仅可以强化知识的记忆，而且还激发学生不断追求卓越的创新意识。
（四）实验设计仅凭结果论成败引致实验教学方法格式化
通过化学实验得出相关结论是必要的，但仅为结论而设计实验就会衍生“实验操作→观察现象→知识结论”格式化的教学方法。化学实验能为学生展示鲜活事实，不仅能让学生看到“是什么？”还能激发学生去探究“为什么？”况且化学实验过程往往也会产生新生变量，致使实验现象出现诸多变数，当真实的实验现象与预期结果不一致时，这种格式化教学方法或回避或自圆其说，失去了学生探索化学规律的契机。如Na2CO3溶液与NaHCO3溶液的鉴别，向Na2CO3溶液与NaHCO3溶液中分别滴入CaCl2溶液，却发现均产生了白色沉淀。多见教师用“药品含杂质实验失败”加以修饰后就不了了之，却没有引导学生从溶液中各离子的行为着手去深入探究，浪费了非预设生成的教学资源。若设置问题：①CaCl2溶液为什么既能与Na2CO3溶液反应，又能与NaHCO3溶液反应？②用MgCl2溶液替换CaCl2溶液是否可行呢？③若用盐酸分别与NaHCO3和NaHCO3溶液反应鉴别可行吗？应注意哪些事项？那将会激起更多波澜，也显得教学方法灵活多变。 （五）实验设计仅把兴趣作落点招致实验教学效果空泛化
化学实验是激发学生学习兴趣最活跃、最现实的因素，没有不喜欢做化学实验的学生，也没有学生不喜欢做的化学实验，只要能给学生带来适宜感官刺激的实验，都能带来愉悦的学习心情。但没有必要一味地强调利用实验激发兴趣，化学实验本身就能让学生积累直观感性经验，获取直观兴趣。如高中化学涉及到的Na2O2性质实验，许多教师用镊子夹上沾有Na2O2的棉花团，伸入Na2C03与HCl反应的小烧杯口处，发现C02与水不但不能灭火，反而使棉花燃烧起来。就此吸引学生，激发兴趣，分析释疑，得出“Na2O2与C02和水反应生成02”的结论。看似成功之举，可仔细斟酌就会发现这里有许多疑点，难道棉花自发燃烧就一定有02生成吗？显然，这是把知识看成了定论，把学习看成是知识从外到内输入的过程，缺少实验创新设计及实验研究，仅仅让学生获得了Na2O2性质的知识，实验被置于辅助地位，充当了服务性角色，教学过程也表现为空泛化，低估了学生的认知能力及学习过程的能动作用，忽略了化学实验诱导学生发挥想象力的功能。
二、 理念静态化：割裂高中化学实验设计之因
化学实验设计具有动态发展性，只有走在实验教学发展之前的设计才能引领实验教学的创新，但如如何把握实验设计发展的方向？怎样让实验设计贴近真实的教学追求？对高中化学教师的经验与智慧都是挑战。这也是导致实验设计滞后于教学需求的根本原因。
（一）受制于化学课本实验的诱导作用
编写教科书必须依据课程标准，反映课程的基本理念，教科书中的实验设计具有普适性、基础性、权威性，为教师提供了示范和启示，也必然对教师的实验设计产生诱导作用。但教科书存在相对静止性，也不一定完全适应特定的学生，如果不从“教教材”转向“用教材教”，就会把教科书看成唯一的信息来源，必会遮挡视野，就不可能产生优秀的实验设计。
（二）缺乏对实验教学功能的动态理解
化学实验教学功能又是动态的，随着教学改革的深化而逐步升级，过去人们重点关注了化学实验教学激发“感知兴趣、操作兴趣”的功能，而在未来发展视域下，更关注激发“探究兴趣、创造兴趣”的教学功能。高中化学实验设计只有为学生制造手脑并用的机会，让感知与思维相结合，理论和实践相结合，才能促使化学实验教学激发学习热情、提高学习能力、萌发创新意识、培养勇于实践精神、形成未来发展所必备的独立工作和独立思考综合实践能力。可是，当今高中化学教师能够全面认识者较少，能够综合考虑各个因素精心实际实验者更少。
（三）没做到实验探究环节的科学组合
实验探究是实施新课程课堂教学改革的重点，也是亮点。探究性实验以其探索性、发现性和创造性对促进学生未来发展起到直接地启迪作用。实验探究应包括“提出问题→猜想和假设→制定计划→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→表达与交流”等基本环节，具有全程性。可很多教师片面地固守“实验乃知识之源”、“实验是获取知识的重要手段”、“实验可以激发学生学习兴趣”等教学观念，实验设计只青睐于探究形式，却在关键环节上“虚晃一枪”，导致学生在课堂上热热闹闹而没有感悟，实验做过而大脑还是空空荡荡而没有思维。思维是核心，是学生未来发展的基础。而对猜想、假设、筛选等环节科学组合起来，是培养思维活动的最有效的载体，实验设计不能将这些重要环节有效落实，就难以激起思维活动，也不会碰擦出创造的火花。
三、多维一体化：优化高中化学实验设计之路
所谓“多维一体化”是指以关注学生未来发展为目标， 优化重组化学实验教学资源，改变实验呈现方式或实验活动程序，促成高中化学多重实验教学功能融合为一体的实验设计。执行“多维一体化”实验设计，不仅让实验教学成为弄清化学知识本源、激发学生学习兴趣、帮助学生构建化学观念的载体，而且成为体验化学研究过程及科学探究方法载体，还成为培养思维能力及综合实践能力的载体。
（一）巧用课本完善实验设计促成多维目标融合
首先，对课本中过于简单的实验设计进行重组，以延伸实验教学曲度，将深层次问题暴露给学生，激起思维砥砺，实现立体式学习目标。如“温度对化学平衡影响”的实验设计，教科书中（苏教版）依托反应：
粉红色蓝色
通过对比实验，让学生观察改变温度时溶液颜色变化，进而探讨温度对化学平衡的影响。而人教版与鲁科版延续了过去全国统一“高级中学化学课本”的设计思路，如图3所示。
可见，前者设计过于简单，后者设计没有考虑到温度升高烧瓶内气体的压强增大，引起多个变量，不严密。引导学生从设计不合理之处着手，提出改进方案，逐步筛选与评价得出合理实验设计，将能有效地带领学生完成一个完整的探究活动过程。
其次，正确对待课本上有缺陷的实验设计，从某种意义上讲，没有完美无缺的实验设计，正因为存有缺陷，才使化学实验教学变得更富有挑战性，才能找到培养学生创新思维的时机。抓住实验设计缺陷，引导学生合理改进可延伸探究的空间。如探究不同催化剂对H2O2分解反应具有不同催化作用的实验，最早版课本设计为图4（甲）所示实验装置，后来版本中考虑到注射器有阻力，会造成实验误差，演进为图4（乙）所示的实验设计装置。
其实，图4（乙）所示实验装置仍然存在诸多问题，教师可以引导学生从新生变量角度去分析，即发现两个装置均未考虑到分液漏斗放下的H2O2溶液体积对产生O2体积的影响，会造成较大的误差。进一步引导学生讨论，最终进化为图5所示实验设计。
实践表明，课堂中引导学生对教材实验设计进行改进，最易激活思维，会使教学活动成了智力体操、成为理解掌握知识的试金石、成为帮助学生释放强烈求知欲望和创造激情的工具。对课本中实验进行重组、延伸、改进、优化，扩展了实验活动的空间，制造了手脑并用的机会，获取了知识、学会了方法、增加了乐趣，最大限度地融合了知识与技能、过程与方法、情感态度价值观的三维教学目标。 （二）对比思维植于实验设计坐实探究活动过程
对比思维是既能关注事物共性，又能考虑事物个性的思维过程，具有挑战性和思想博弈的快感，是达成多维学习目标的自然过程。运用对比思维帮助学生建立新旧知识之间的联系，促进知识迁移，实现信息融合，进而丰富学习过程、优化认知结构、推进实验设计创新。如“盐类水解”课本实验设计是测定NaCl、Na2CO3、NH4Cl、CH3COONa、AlCl3等盐溶液的pH值，再让学生找出规律，得出结论，这样的实验设计还是以知识为中心的一维设计，并未实现多维学习目标的融合。若改用“钠与同浓度FeCl3、CuCl2溶液及水反应进行对比”，诱导学生产生对比思维，即可诱发学生质疑：都是与水反应，为什么剧烈程度不同呢？ FeCl3溶液与CuCl2溶液的浓度相同，为何FeCl3溶液反应更加剧烈呢？等问题，教师顺势引导学生剖析实验现象，即可深刻理解盐类水解知识，得出盐类水解规律。
可见，通过直观清晰的对比，学生自然会在实验活动过程中透过现象想本质，获取了化学知识，增强了探究力度，掌握了研究方法。
（三） 简单装置引发实验设计有效整合教学资源
化学仪器的种类屈指可数，但这些仪器按不同的方式组合起来，可使化学实验教学变得丰富多彩。象图6所示的装置，借用奥斯本检核表法给学生以强制性思考，看能否颠倒？能否他用？能否替换？能否改变？能否借用？能否组合？等等。从一个简单装置入手，开发多种装置实现一物多用，可以发展学生的求异思维，在求异思维活动过程中整合教学资源。如图7所示，习惯上被看成是两类防倒吸装置，在实验设计过程中，可引领学生共同探讨出许多重要用途，且稍加该变，两类装置还可以互通，如图8所示。
显然，从一个简单装置出发，可让学生身临变换过程，提出多种合理、不合理或部分合理的设想，并发散联想，就会激励学生将相近的、相似的、相反的化学知识联系起来，加以对比，实现教学资源自动整合。这就让化学实验成为巩固知识载体，成为领悟过程与方法的载体。
（四）磁性问题渗透实验设计提升主体参与效度
问题是课堂教学的灵魂，是引起认知矛盾冲突前提，学生有了认知矛盾冲突就会产生学习内驱力，就会积极主动的思考。在实验设计过程中，不失时机地设置一些磁性问题吸引学生去思考，激起学生纵横联系化学知识，可帮助学生将理论知识转化为实践能力。如将SO2气体通入BaCl2溶液中会有什么现象？是学生易错点，也是需要设计化学实验得以证实，若仅就单一问题设计实验进行操作，显得平淡，不会引起学生认知矛盾，若配置磁性问题设计实验：
①将CO2气体通入BaCl2溶液中会有什么现象？请设计实验实证。
当学生经历“猜想→实验→分析→得出结论”后，教师就提出问题②：
②将SO2气体通入BaCl2溶液中会有什么现象？
按常理分析，上述两种情况类似，两者应该都不能发生反应，可无论是教师实验还是学生在每次实验中均能发现有沉淀产生，这种意外实验现象，最易引起认知冲突。教师抓住契机，提出问题③：
③将SO2气体通入BaCl2溶液为什么会生成沉淀呢？沉淀物是什么？请设计实验找到原因。
引导学生从“+4价硫的还原性”出发，提出假设，设计实验，合理地用化学知识去解决，并发现此沉淀为BaS04。
由此可见，将磁性问题渗透在实验设计活动中，能帮助学生明确实验探究的内容和方向，为制定探究计划、设计实验方案奠定了基础，充分发挥主体参与的作用。
（五）预设生成创新实验设计促进学生心行相溶
在化学实验教学中往往会遇到异常实验现象，捕捉这些见怪不怪的现象，引导学生从不同的角度去揭示内涵，改进或优化实验设计，自然会增加实验设计的思维含量，延长实验活动刺激的时间，促进化学实验活动与学习情感的融合。
如“乙醛与氢氧化铜反应和银镜反应”两个实验，可能会出现前者看不到有红色沉淀生成，后者是黑色沉淀也看不到银镜出现。预设实验现象与课本上不一致时，应引导学生质疑：为什么与课本上不同？导致原因是什么？ 引学生入愤悱状态，就会产生种种假设：
①可能由于实验中温度过高，导致Cu（OH）2分解产生了黑色的氧化铜沉淀。
②课本要求强碱NaOH溶液应过量，现在不出现红色沉淀可能是由于强碱不足。
③按操作要求使用2%CuSO4溶液很稀，且用量才几滴，很显然是控制生成氢氧化铜的沉淀量。若是硫酸铜溶液用量多，生成氢氧化铜的量自然多，在加热时，氢氧化铜部分分解而出现黑色沉淀。
④l0%NaOH溶液要用到2 ml左右，跟2%CuSO4 溶液用量相比，碱液明显要过量，说明Cu（OH）2对醛基的氧化性，必须是在碱性介质中才能发生。所以配置氢氧化铜悬浊液时，NaOH溶液要过量，才有红色的氧化亚铜生成。
⑤在实验操作中，乙醛的用量为0.5 ml。若用量多了，产生的氧化亚铜再被乙醛还原，生成的铜附在试管内壁而形成铜镜。如果乙醛的用量太少了，在反应中则生成黄色的氢氧化亚铜沉淀了
可见，通过对实验活动过程的非预设现象的分析、探究，更能唤起了学生的强烈的求知欲，进而培养了学生的学习兴趣，激发了学习动机，将“苦学”变为“好学”、“乐学”，学生会有更多的思维活动，视野也会更加开阔。
总之，将化学实验的激趣功能、认知功能、方法功能、能力功能、人文功能等融合在同一探究过程之中，把知、情、意、行统一在不可拆分的课堂教学活动之中是实验设计的追求。
参考文献：
[1]王先锋.例谈高中化学实验从“幕后”推向“台前”的教学策略[J].化学教学，2013，（10）
[2]王祖浩.高中选修模块教材《化学反应原理》[M].江苏教育出版社，2009.第2版
[3]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书：化学反应原理（选修4）.第3版，北京：人民教育出版社，2004：32
[4]王磊.普通高中课程标准实验教科书：化学反应原理（选修）.济南：山东科学技术出版社，2004：47
关键词：关注未来发展；多维一体化；化学实验设计；探索
化学实验设计是指在实施化学实验前，根据相关实验目的和要求，运用化学知识与技能，按照一定的实验原理对实验仪器、装置、步骤和方法等进行统筹安排与规划。化学实验设计是连接教师教学理念和教学实践的桥梁，也是构成实验课堂教学设计的核心。通过实验设计活动可以重新整合教学内容、改变教学方式、提高教学效率、培养学生实践能力、达成多维教学目标。探索新型化学实验设计，对于统一教学科学性与创造性、调整教师课堂教学行为、深化课堂教学改革、促使课堂教学从“有效”走向“高效”都有重要的实践意义。
一、设计隔裂化：当今高中化学实验设计之形
关注学生未来发展的教学背景下，高中化学教学应重在帮助学生构建化学基本观念、教会科学研究的方法、培养学生的思维能力、养成实事求是的科学态度。那么，化学实验设计应呈现多样化学习方式，以满足学生亲身经历实验探究活动，激发学习兴趣并产生学科情感、掌握基础知识并理解学科的本质、获得化学研究方法并形成综合实践能力。然而，审视当今高中化学教学却发现，多数实验设计将形式、内容、方法彼此隔裂，滞后于课堂教学改革的需求。
（一）实验设计仅以知识为轴心导致实验教学目标单一化
帮助学生形成化学概念、获取理论知识、训练操作技能仅仅是化学实验教学目标的重要组成部分，而不是全部，固守传授知识为中心，就会导致实验设计的内容陈旧单一、设计的操作“照方抓药”、执行设计的过程缺少思维含量，实验教学目标就不能得到全面落实。如“喷泉实验”是高中化学最重要的实验之一，依据传统实验设计，教学活动的程序是：“用美丽喷泉吸引学生→引导分析释疑→得出‘氨气极易溶入水且氨水显碱性’的知识结论”。从表面上看，这种紧盯兴趣培养与知识落实的实验设计没有什么问题，但仔细斟酌即可发现，这里只是关注了知识与技能、情感与态度的教学目标，没有动手操作机会，也未激起学生深层次思维活动，缺失过程与方法教学目标的落实。若从已学的C02和S02的性质入手，让学生完成图1（a）所示的对比实验，随之探讨出图1（b）实验，经历操作后，优化设计出图1（c）所示的“喷泉”实验，不仅能让学生获得更宽泛的知识，还能将实验操作兴趣转化为探索兴趣，无痕地引诱学生提出假设、设计方案、置身于实验创新活动。
此可见，引导学生参与实验设计过程，能把实验教学从单纯地、简单地传授知识，自然地、潜移默化地引入“感知—深化—内化—拓展—操作—评价”的学习过程，促成多维教学目标的融合。
（二）实验设计仅依课本为内容使致实验探究过程碎片化
高中化学教科书上每一个实验都有现成的实验设计，若照搬教科书的实验内容，实验的探究性、驱动性、趣味性的整体功能就会被撕裂，学生仅能学到零星琐碎的知识，并随时间的推移而遗忘，学生未来发展所需的思维方法与实践能力就难以形成。如浓度对化学平衡的影响，《化学反应原理》（苏教版）中实验设计是依据反应：2CrO42-（黄色）+2H+ Cr2O72-（橙色）+H2O， 加入NaOH溶液以减少H+浓度和加入HNO3以增加H+浓度进行对比实验，通过观察溶液颜色变化而得出浓度对化学平衡移动的影响。若完全按课本设计实施，学生不需思考即可完成实验，只能帮助学生记住化学知识。若利用加入NaOH溶液颜色变化疑似被稀释而引起的事实，让学生感到实验信度不够，引起认识冲突，并紧扣变量控制的思想，给予更宽泛的知识信息，鼓励学生提出假设、设计实验方案、置身于创新研究活动之中，使实验探究更有过程系统性，充分展示探索的魅力。
（三）实验设计仅靠操作来支撑却致实验教学过程形式化
实验操作不是万能的，熟练的操作并不等于综合实践能力。实验设计孤立地强调实验操作，舍去实验方案产生的过程，学生知其然而不知其所以然，就不能对其未来发展带来启示。实验设计应让学生有独立的想法，并有所改进有所发现，想一百条路，只要对了有一条，就是了不起。如“配制一定物质的量浓度溶液”所涉及的实验仪器名称、用途、构造、操作方法以及和药品颜色、状态、浓度、性质、存放、取用等知识都需要记忆。于是，许多教师就严格要求学生按图3所示的程序去操作，以实现“做中记”。
这是照本宣科，机械模仿式实验，只能让学生进行无意义记忆，难以激起学生的创造思维活动。高尔基说：“如果学习只在模仿，那么我们就不会有科学，就不会有技术。”这种形式化的实验设计对学生明天的启示作用不会很大。其实可以从容量瓶、量筒等仪器特征入手，制造探究点，让学生去思考仪器制作特征，并规划实验，不仅可以强化知识的记忆，而且还激发学生不断追求卓越的创新意识。
（四）实验设计仅凭结果论成败引致实验教学方法格式化
通过化学实验得出相关结论是必要的，但仅为结论而设计实验就会衍生“实验操作→观察现象→知识结论”格式化的教学方法。化学实验能为学生展示鲜活事实，不仅能让学生看到“是什么？”还能激发学生去探究“为什么？”况且化学实验过程往往也会产生新生变量，致使实验现象出现诸多变数，当真实的实验现象与预期结果不一致时，这种格式化教学方法或回避或自圆其说，失去了学生探索化学规律的契机。如Na2CO3溶液与NaHCO3溶液的鉴别，向Na2CO3溶液与NaHCO3溶液中分别滴入CaCl2溶液，却发现均产生了白色沉淀。多见教师用“药品含杂质实验失败”加以修饰后就不了了之，却没有引导学生从溶液中各离子的行为着手去深入探究，浪费了非预设生成的教学资源。若设置问题：①CaCl2溶液为什么既能与Na2CO3溶液反应，又能与NaHCO3溶液反应？②用MgCl2溶液替换CaCl2溶液是否可行呢？③若用盐酸分别与NaHCO3和NaHCO3溶液反应鉴别可行吗？应注意哪些事项？那将会激起更多波澜，也显得教学方法灵活多变。 （五）实验设计仅把兴趣作落点招致实验教学效果空泛化
化学实验是激发学生学习兴趣最活跃、最现实的因素，没有不喜欢做化学实验的学生，也没有学生不喜欢做的化学实验，只要能给学生带来适宜感官刺激的实验，都能带来愉悦的学习心情。但没有必要一味地强调利用实验激发兴趣，化学实验本身就能让学生积累直观感性经验，获取直观兴趣。如高中化学涉及到的Na2O2性质实验，许多教师用镊子夹上沾有Na2O2的棉花团，伸入Na2C03与HCl反应的小烧杯口处，发现C02与水不但不能灭火，反而使棉花燃烧起来。就此吸引学生，激发兴趣，分析释疑，得出“Na2O2与C02和水反应生成02”的结论。看似成功之举，可仔细斟酌就会发现这里有许多疑点，难道棉花自发燃烧就一定有02生成吗？显然，这是把知识看成了定论，把学习看成是知识从外到内输入的过程，缺少实验创新设计及实验研究，仅仅让学生获得了Na2O2性质的知识，实验被置于辅助地位，充当了服务性角色，教学过程也表现为空泛化，低估了学生的认知能力及学习过程的能动作用，忽略了化学实验诱导学生发挥想象力的功能。
二、 理念静态化：割裂高中化学实验设计之因
化学实验设计具有动态发展性，只有走在实验教学发展之前的设计才能引领实验教学的创新，但如如何把握实验设计发展的方向？怎样让实验设计贴近真实的教学追求？对高中化学教师的经验与智慧都是挑战。这也是导致实验设计滞后于教学需求的根本原因。
（一）受制于化学课本实验的诱导作用
编写教科书必须依据课程标准，反映课程的基本理念，教科书中的实验设计具有普适性、基础性、权威性，为教师提供了示范和启示，也必然对教师的实验设计产生诱导作用。但教科书存在相对静止性，也不一定完全适应特定的学生，如果不从“教教材”转向“用教材教”，就会把教科书看成唯一的信息来源，必会遮挡视野，就不可能产生优秀的实验设计。
（二）缺乏对实验教学功能的动态理解
化学实验教学功能又是动态的，随着教学改革的深化而逐步升级，过去人们重点关注了化学实验教学激发“感知兴趣、操作兴趣”的功能，而在未来发展视域下，更关注激发“探究兴趣、创造兴趣”的教学功能。高中化学实验设计只有为学生制造手脑并用的机会，让感知与思维相结合，理论和实践相结合，才能促使化学实验教学激发学习热情、提高学习能力、萌发创新意识、培养勇于实践精神、形成未来发展所必备的独立工作和独立思考综合实践能力。可是，当今高中化学教师能够全面认识者较少，能够综合考虑各个因素精心实际实验者更少。
（三）没做到实验探究环节的科学组合
实验探究是实施新课程课堂教学改革的重点，也是亮点。探究性实验以其探索性、发现性和创造性对促进学生未来发展起到直接地启迪作用。实验探究应包括“提出问题→猜想和假设→制定计划→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→表达与交流”等基本环节，具有全程性。可很多教师片面地固守“实验乃知识之源”、“实验是获取知识的重要手段”、“实验可以激发学生学习兴趣”等教学观念，实验设计只青睐于探究形式，却在关键环节上“虚晃一枪”，导致学生在课堂上热热闹闹而没有感悟，实验做过而大脑还是空空荡荡而没有思维。思维是核心，是学生未来发展的基础。而对猜想、假设、筛选等环节科学组合起来，是培养思维活动的最有效的载体，实验设计不能将这些重要环节有效落实，就难以激起思维活动，也不会碰擦出创造的火花。
三、多维一体化：优化高中化学实验设计之路
所谓“多维一体化”是指以关注学生未来发展为目标， 优化重组化学实验教学资源，改变实验呈现方式或实验活动程序，促成高中化学多重实验教学功能融合为一体的实验设计。执行“多维一体化”实验设计，不仅让实验教学成为弄清化学知识本源、激发学生学习兴趣、帮助学生构建化学观念的载体，而且成为体验化学研究过程及科学探究方法载体，还成为培养思维能力及综合实践能力的载体。
（一）巧用课本完善实验设计促成多维目标融合
首先，对课本中过于简单的实验设计进行重组，以延伸实验教学曲度，将深层次问题暴露给学生，激起思维砥砺，实现立体式学习目标。如“温度对化学平衡影响”的实验设计，教科书中（苏教版）依托反应：
粉红色蓝色
通过对比实验，让学生观察改变温度时溶液颜色变化，进而探讨温度对化学平衡的影响。而人教版与鲁科版延续了过去全国统一“高级中学化学课本”的设计思路，如图3所示。
可见，前者设计过于简单，后者设计没有考虑到温度升高烧瓶内气体的压强增大，引起多个变量，不严密。引导学生从设计不合理之处着手，提出改进方案，逐步筛选与评价得出合理实验设计，将能有效地带领学生完成一个完整的探究活动过程。
其次，正确对待课本上有缺陷的实验设计，从某种意义上讲，没有完美无缺的实验设计，正因为存有缺陷，才使化学实验教学变得更富有挑战性，才能找到培养学生创新思维的时机。抓住实验设计缺陷，引导学生合理改进可延伸探究的空间。如探究不同催化剂对H2O2分解反应具有不同催化作用的实验，最早版课本设计为图4（甲）所示实验装置，后来版本中考虑到注射器有阻力，会造成实验误差，演进为图4（乙）所示的实验设计装置。
其实，图4（乙）所示实验装置仍然存在诸多问题，教师可以引导学生从新生变量角度去分析，即发现两个装置均未考虑到分液漏斗放下的H2O2溶液体积对产生O2体积的影响，会造成较大的误差。进一步引导学生讨论，最终进化为图5所示实验设计。
实践表明，课堂中引导学生对教材实验设计进行改进，最易激活思维，会使教学活动成了智力体操、成为理解掌握知识的试金石、成为帮助学生释放强烈求知欲望和创造激情的工具。对课本中实验进行重组、延伸、改进、优化，扩展了实验活动的空间，制造了手脑并用的机会，获取了知识、学会了方法、增加了乐趣，最大限度地融合了知识与技能、过程与方法、情感态度价值观的三维教学目标。 （二）对比思维植于实验设计坐实探究活动过程
对比思维是既能关注事物共性，又能考虑事物个性的思维过程，具有挑战性和思想博弈的快感，是达成多维学习目标的自然过程。运用对比思维帮助学生建立新旧知识之间的联系，促进知识迁移，实现信息融合，进而丰富学习过程、优化认知结构、推进实验设计创新。如“盐类水解”课本实验设计是测定NaCl、Na2CO3、NH4Cl、CH3COONa、AlCl3等盐溶液的pH值，再让学生找出规律，得出结论，这样的实验设计还是以知识为中心的一维设计，并未实现多维学习目标的融合。若改用“钠与同浓度FeCl3、CuCl2溶液及水反应进行对比”，诱导学生产生对比思维，即可诱发学生质疑：都是与水反应，为什么剧烈程度不同呢？ FeCl3溶液与CuCl2溶液的浓度相同，为何FeCl3溶液反应更加剧烈呢？等问题，教师顺势引导学生剖析实验现象，即可深刻理解盐类水解知识，得出盐类水解规律。
可见，通过直观清晰的对比，学生自然会在实验活动过程中透过现象想本质，获取了化学知识，增强了探究力度，掌握了研究方法。
（三） 简单装置引发实验设计有效整合教学资源
化学仪器的种类屈指可数，但这些仪器按不同的方式组合起来，可使化学实验教学变得丰富多彩。象图6所示的装置，借用奥斯本检核表法给学生以强制性思考，看能否颠倒？能否他用？能否替换？能否改变？能否借用？能否组合？等等。从一个简单装置入手，开发多种装置实现一物多用，可以发展学生的求异思维，在求异思维活动过程中整合教学资源。如图7所示，习惯上被看成是两类防倒吸装置，在实验设计过程中，可引领学生共同探讨出许多重要用途，且稍加该变，两类装置还可以互通，如图8所示。
显然，从一个简单装置出发，可让学生身临变换过程，提出多种合理、不合理或部分合理的设想，并发散联想，就会激励学生将相近的、相似的、相反的化学知识联系起来，加以对比，实现教学资源自动整合。这就让化学实验成为巩固知识载体，成为领悟过程与方法的载体。
（四）磁性问题渗透实验设计提升主体参与效度
问题是课堂教学的灵魂，是引起认知矛盾冲突前提，学生有了认知矛盾冲突就会产生学习内驱力，就会积极主动的思考。在实验设计过程中，不失时机地设置一些磁性问题吸引学生去思考，激起学生纵横联系化学知识，可帮助学生将理论知识转化为实践能力。如将SO2气体通入BaCl2溶液中会有什么现象？是学生易错点，也是需要设计化学实验得以证实，若仅就单一问题设计实验进行操作，显得平淡，不会引起学生认知矛盾，若配置磁性问题设计实验：
①将CO2气体通入BaCl2溶液中会有什么现象？请设计实验实证。
当学生经历“猜想→实验→分析→得出结论”后，教师就提出问题②：
②将SO2气体通入BaCl2溶液中会有什么现象？
按常理分析，上述两种情况类似，两者应该都不能发生反应，可无论是教师实验还是学生在每次实验中均能发现有沉淀产生，这种意外实验现象，最易引起认知冲突。教师抓住契机，提出问题③：
③将SO2气体通入BaCl2溶液为什么会生成沉淀呢？沉淀物是什么？请设计实验找到原因。
引导学生从“+4价硫的还原性”出发，提出假设，设计实验，合理地用化学知识去解决，并发现此沉淀为BaS04。
由此可见，将磁性问题渗透在实验设计活动中，能帮助学生明确实验探究的内容和方向，为制定探究计划、设计实验方案奠定了基础，充分发挥主体参与的作用。
（五）预设生成创新实验设计促进学生心行相溶
在化学实验教学中往往会遇到异常实验现象，捕捉这些见怪不怪的现象，引导学生从不同的角度去揭示内涵，改进或优化实验设计，自然会增加实验设计的思维含量，延长实验活动刺激的时间，促进化学实验活动与学习情感的融合。
如“乙醛与氢氧化铜反应和银镜反应”两个实验，可能会出现前者看不到有红色沉淀生成，后者是黑色沉淀也看不到银镜出现。预设实验现象与课本上不一致时，应引导学生质疑：为什么与课本上不同？导致原因是什么？ 引学生入愤悱状态，就会产生种种假设：
①可能由于实验中温度过高，导致Cu（OH）2分解产生了黑色的氧化铜沉淀。
②课本要求强碱NaOH溶液应过量，现在不出现红色沉淀可能是由于强碱不足。
③按操作要求使用2%CuSO4溶液很稀，且用量才几滴，很显然是控制生成氢氧化铜的沉淀量。若是硫酸铜溶液用量多，生成氢氧化铜的量自然多，在加热时，氢氧化铜部分分解而出现黑色沉淀。
④l0%NaOH溶液要用到2 ml左右，跟2%CuSO4 溶液用量相比，碱液明显要过量，说明Cu（OH）2对醛基的氧化性，必须是在碱性介质中才能发生。所以配置氢氧化铜悬浊液时，NaOH溶液要过量，才有红色的氧化亚铜生成。
⑤在实验操作中，乙醛的用量为0.5 ml。若用量多了，产生的氧化亚铜再被乙醛还原，生成的铜附在试管内壁而形成铜镜。如果乙醛的用量太少了，在反应中则生成黄色的氢氧化亚铜沉淀了
可见，通过对实验活动过程的非预设现象的分析、探究，更能唤起了学生的强烈的求知欲，进而培养了学生的学习兴趣，激发了学习动机，将“苦学”变为“好学”、“乐学”，学生会有更多的思维活动，视野也会更加开阔。
总之，将化学实验的激趣功能、认知功能、方法功能、能力功能、人文功能等融合在同一探究过程之中，把知、情、意、行统一在不可拆分的课堂教学活动之中是实验设计的追求。
参考文献：
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