时间：2022-04-16 15:47:56
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇实验设计能力培养，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
学生和教师在课堂中始终是处于互动的状态中，教师在培养学生实验设计能力时要考虑学生实际年龄特点及认知规律，让学生通过观察、思考、分类、总结发现实验合理性、可操作性以及实验的效果。
如《校园中的植物》一课，学生往往在教师的陪同下了解校园中的各种植物，教师会适时要求学生观察植物的根、茎、叶、花、果实的形态、大小、颜色等，学生始终处于被动，能力无法提高，教师不如就让学生观察，反问学生你要观察什么？在这样的问题下，学生会下意识地观察植物各个器官，同样也达成了观察的效果，而且进一步促成学生实验设计能力的养成，潜意识中形成实验设计的意识。
教师在课堂中要以引导为主，让学生多动手操作，在实验中学会用自己的假设，设计实验验证结论。如《摩擦力》这一课，摩擦力的大小和什么有关？学生通过自己的生活经验可以脱口而出，跟接触面的粗糙程度有关，但是这只是一个方面，还有什么因素也会影响摩擦力呢？教师只要提供一个情景：推动讲台和课桌那个用的力气大？学生自然会联想猜测摩擦力的大小和物体的质量有关，通过设计实验、模拟实验来佐证自己的猜测。这其实就是实验设计能力的养成以及科学素养的培养。学生在不知不觉中已经拥有了实验设计的能力。
二、实验环节意识缺失影响学生实验设计能力
实验的目的并不是完全为了得出所谓“正确的”结论，而是在实验过程中养成科学习惯，了解科学研究的步骤。对实验每一环节充分地认识其实就能有效提高学生实验设计的能力。在教学活动中教师有时忽略了让学生设计实验这一环节，而是直接让学生上手进行实验，课堂看似非常热闹，但是细细推敲这样的活动就缺少了目的性。学生对于活动的任务不明确，计划不充分，实验过程就会流于形式或者活动杂乱无章。
如《水和冰》一课，水在凝固成冰的过程中温度是会逐渐下降、保持、继续下降，并且每个阶段温度下降的速率也是不一样的。为了能记录这些温度变化的过程，必须要确定记录的时间间隔，教师直接出示了实验的要求，尽管学生在整个实验中执行力很强，实验效果也不错，但是学生在活动中并没有提升自己的实验设计能力。这样的实验课学生的设计能力、科学意识和科学素养并没有提高。
所以在指导学生设计实验时教师更应该注意自己在课堂中引导者的身份，把生本主义放在心间，以学生的发展、能力的养成为主要目的。除了注重实验的环节外，更应该创设较为开放的课堂环境，不要害怕课堂会因为学生实验设计的讨论影响了整节课原有的设置和安排，其实正相反，学生对于实验的自主设计正是本堂课的亮点。
三、课堂师生本质交流加速学生实验设计意识
实验课的实验要求是完成实验的前提，但是实验要求的让学生明确的方法有很多，可以是教师直接出示，学生按照实验的要求进行实验，从实验的过程来看，学生主动参与了实验，但是从本质来看，学生的思考能力并没有因此得到提高。在师生的本质交流中得出实验方案更能增强学生实验设计的意识，对于实验操作更能领会，实验设计的目的更为了解。
如2013年全国小学自然优质课展评活动中来自广西南宁的邓超老师执教的《在星空中》一课，学生对于北斗七星知之甚少，仅限于七颗星组成的形状，那么就利用学生对于北斗七星仅有的这些前概念来建构水平方向上七星的模型。再进一步，这七颗星离地球的距离是不同的，如何构建这七颗星的方位，是需要学生通过计算，测量大概距离，构建准确七星模型，进行摆放的，这个过程教师并没有过多的要求，而是适时点拨，和学生有效交流，学生通过与教师交流得出建模实验的方案，在小组内有效实施方案，实验成功，而且在此过程中学生的实验设计意识得到提高，部分学生也拥有了实验设计的能力。
四、有效实验材料的选择促进学生实验设计能力的养成
实验课必然需要实验材料来支撑，而实验课的效果很大程度上也是由使用的材料决定的。在材料的选择上，教师需要花足够多的心思，有效的实验材料是可以给予学生在思维上引导和提示作用，这比教师讲述复杂的实验要求有效很多，也能较好地激发学生对于实验的理解，即实验设计能力。
很多时候我们在执教的课堂中实验材料比较单一，就是一种材料用到底，这也无可厚非，在有些实验课的确是只需要一种主要的实验材料，如《磁》这一课，学生对于磁铁的有效研究，发现磁铁两端的磁性较强，能够吸引较多磁性材料，以及在磁铁周围存在着特殊形态的磁场。这样的实验课是对这种具有特性的材料进行研究，使用这种材料足矣，但是有不排除使用其他形态的磁铁，多块磁铁共同使用的情况，这样的设计思路其实又开拓了思维的瓶颈，学生的学习探究兴趣会更加浓厚，自然会促成其研究还有怎样的实验方法。
那么，怎么培养学生的化学实验设计能力呢？结合多年来的实践与研究，笔者谈谈自己的想法。
1 进行化学实验设计的基础
首先，让学生掌握一定的化学基础知识和化学实验的基本操作。这就要求学生熟悉常见元素化合物的性质以及常见物质的制备原理与方法，掌握中学化学常见仪器的规格、用途及使用注意事项。同时在平时的课堂教学中，教师还要尽量引导学生积极参与课堂演示实验和分组实验，使每个学生都有动手操作的机会，从而不断提升他们的动手能力。只有具备了以上条件，才能更好地进行化学实验的设计和探究。
其次，让学生掌握化学实验设计的一般步骤，才能保证实验设计有条不紊的进行。化学实验设计一般包括以下几个步骤：①确定研究内容；②根据内容，设计实验方案；③研究讨论实验方案是否可行；④依据方案进行实验；⑤分析和评价实验方案；⑥确定最佳实验方案。
第三，在平时的教学中，注重培养学生的思维和创新能力。多数情况下，对于我们要探究的内容都可以设计出多种不同的实验方案。这就要求我们学生必须具备一定的思维能力，同时要敢于创新，通过独立思考、探索展现自己个性的实验方案。
第四，在实验方案设计的过程中进行适时指导。
2 实验方案设计的环节
实验方案的设计对学生各方面能力要求都较高，这就需要教师在熟悉学生的实验知识水平和设计能力的情况下，具体指导学生实验方案设计的每一个环节。
2.1 创设问题情景，引导学生发现问题
“实验设计方案”的题材越新颖，越易引起学生探索的兴趣和欲望。所以，在教学中教师要善于为学生创设问题情景。如在学氧化碳的性质时，教师可以向学生演示“一个游客带着一只小狗进入某个久未有人进入的山洞后，小狗倒地晕倒，而游客却没有问题”的视频片断，学生在观看后，产生了问题：“洞内有什么气体？这些气体有什么性质？”同时也就确定了研究内容――二氧化碳的性质。
2.2 指导学生分析研究内容，设计实验方案
确定研究内容后，教师要适当引导学生分析所研究的内容，从实验的目的、原理、实验药品、仪器、装置、实验操作、实验结果的处理等方面进行指导，以帮助学生设计出合理的实验方案。如：在二氧化碳的实验室制法的实验设计中，教师可以提供一些备选的实验药品和仪器，并引导学生分析原有氢气和氧气的制法以及3种气体性质的异同，通过对比分析来设计实验室制取二氧化碳的实验方案。学生通过对比分析，不但设计出了实验室制取二氧化碳的方案，同时也对同类气体的实验方案设计有了更深的理解。
2.3 分析讨论，研究方案的可行性
形成初步的实验方案后，教师可与学生一起从理论方面、实验操作方面等进行讨论，反复修改，确认最终实验方案并实施。如在验证质量守恒定律的实验设计中，学生设计出磷在密闭容器中燃烧、镁带在空气中燃烧、用硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液反应、稀盐酸和碳酸钠粉末反应等实验方案，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，是否能达到验证质量守恒定律的目的。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。
2.4 依据方案，进行实验
实验过程中，教师要留意每一组学生的实验情况，并根据具体情况作具体指导。要提醒学生在实验过程中仔细观察，及时记录，并对实验中出现的问题认真思考，分析原因，然后采取相应的措施，进行必要的改进，逐步培养学生科学的实验态度和探究精神。如在空气中氧气含量的测定实验中，学生的错误操作会导致实验失败，教师要从红磷的用量、关闭和打开止水夹的时间、实验现象的观察等方面进行指导，以保证实验顺利完成。
2.5 指导学生分析、评价实验方案
实验完成后，教师要及时指导学生对实验方案的优点和不足进行分析和讨论。例如，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。
2.6 确定最佳方案
[关键词]实验设计；能力培养；小学科学
[中图分类号]G623.8[文献标识码]A[文章编号]10079068（2017）12008301
小学科学是以探究为基础的学科，主张儿童要像科学家一样研究科学。而科学家在研究科学时一般是先假设，再设计实验验证，最后形成结论。也就是说学生要具有实验设计能力和操作能力。其中设计能力的培养，是让W生学会设计的方法，培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力以及创新意识。但是，在教学中学生对要研究的问题有了猜测之后，设计实验时都比较急躁，不能深入思考，设计出来的方案创新性和操作性都不高。还有些学生根本不参与设计，完全靠别人的方案进行实验。在此情形下，我们教师应如何组织教学呢？
一、创造探究氛围，激发设计兴趣
在实验设计教学中，我们教师首先要创设一种和谐的氛围，让学生善于思考、勇于发言。小学生有自己的年龄特点和思维特点，在引导时教师要从学生身边常见的、熟悉的现象入手。只有学生对即将探究的实验内容心生疑惑，才会去自发思考、自主设计，对问题的思考才会深入。
如在教学《蚂蚁》时，教师可以在探究活动前布置任务让学生思考如何观察蚂蚁（主要解决蚂蚁乱爬的问题）。质疑是最佳的学习动力，这一任务的设置可以帮助学生更好地明确实验目的，更快地设计实验方案，观察更加地仔细。像这样明确实验目的后自发的实验设计，摆脱了传统实验教学中学生实验设计模式僵化的局面，使学生能全方位地参与实验设计，制订出自己的实验方案，提高了学生的创新思维和探究能力，也为后续的探究实验提供了保障。
二、立足课堂实验，培养设计能力
小学科学教材中对学生实验设计的基本原则和教学方法等没有专门的系统阐述，但是教材把它们隐含在了课堂实验和科学发展史中。作为教师我们应善于发现这些隐含信息，帮助学生了解和掌握实验设计的理论知识和实际运用，开发学生的设计能力，挖掘学生的创新思想。
在教学时，可以让学生利用课本实验进行简单的实验设计，在初步的“模仿式”设计中训练学生的思维方式，为实验设计的可操作性、可成功性奠定良好的心理基础。比如在 “绿豆的发芽实验”中，可以让学生自己选择变量因素：水分、温度、阳光等，这样学生的选择面广，实验的难易程度可调，符合“优秀学生有挑战、普通学生有信心”的要求。通过这种课堂实验的“模仿式”设计，可以让学生更多地体验实验设计的过程，提高其设计能力，还可以促使学生主动参与科学探究。
三、贴近生活实际，设计课外实验
在小学科学教材中，出现了许多探究实验，由于课堂的局限性（时间、空间等）只能研究某一方面，学生不能系统地理解科学。这时，我们教师可以利用网上作业、科技活动等平台，让学生继续探究。这些课外实验既改变了原有教学的封闭状态，又改变了原有教学的互动方式。
如在学习 “溶解” 这一单元知识时，我们可以通过网络平台布置课外实验。比如“白糖和食盐在水中溶解能力的比较”这一问题，可以由学生先提出猜测，再自主设计不同的方案来验证之前的猜测。教师对学生的实验设计等过程不做干涉和限制，可以让学生从不同的角度去思考问题，找出解决问题的多种方案。除此之外，只要是学生熟悉的、感兴趣的问题，我们都可以放手让学生去设计、探究，引导学生采用不同的设计方案，从而切实提高学生的实验设计能力。
四、综合多元评价，提高设计能力
为了切实提高小学生的实验设计能力，我们教师要及时对学生的实验设计进行评价，而且学生的实验设计活动中应该一直贯穿着评价。我们要清楚评价的目的在于诊断学生已有的能力水平及存在的问题，改善教学质量和提高学生相关能力，要摈弃以往过分重视成绩的评价系统。
同时我们要明白任何一种评价方法都有其特殊性和局限性。因此在教学时，我们教师应该采用多元化的评价方式，根据实际需要选择合适的评价方法。教师评价、自我评价、小组互评等评价方式也可以结合使用，以实现多方位评价，充分调动学生设计实验的兴趣，从而提高设计能力。
一、生物教学中实验设计的重要意义
新教材的实验以探究为主，着重培养学生的自主学习能力。培养学生的生物设计实验能力，是中学生物新课标明确提出的培养学生的观察能力、思维能力、实验能力和自学能力等四种能力之一。生物实验设计能力既是实验能力的重要内容，也是实验能力的最高层次，其本身具有较强的综合性、创造性和灵活性等特点。
二、实验设计的基本原则
1.科学性原则
科学探究的过程本身就是科学，并不是说研究的结论才是科学。因此，在实验设计中必须有充分的科学依据，把方方面面因素考虑周全再设计实验，从而保证实验设计比较全面、科学，充分体现了逻辑思维的严密性。
2.单因子变量原则
实验变量，或称自变量，指实验假设中涉及的给定的研究因素。反应变量，或称因变量，指实验变量所引起产生的结果或结论。遵循单因子原则，既便于对实验结果进行科学的分析，又增强实验结果的可信度和说服力。
3.对照性原则
实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，设计对照实验是消除无关变量影响的有效方法。根据实验目的要求，凡是涉及确定变化因素之间的因果关系的实验中，一般都需要设计对照组实验。
现行的教学大纲与各年的高考《考试说明》对生物实验的教学要求（或考查要求）均作了明确规定，其中的理解实验目的、原理、方法和操作步骤；掌握相关的操作技能，能对实验现象和结果进行解释、分析和处理；能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订等均属于实验设计能力形成的基础。对实现这一基础的教学途径学界有详细论述，我近年阅读了很多同行的相关论著，他们的观点可概括为如下四点：1.加强平时训练，明确目的，严格要求；2.创造条件，让学生多做实验（含补充演示与分组实验等）；3.充分发挥实验室的作用（含定期开放生物实验室等）；4.积极开展生物课外实验活动，等等。
但是，在纵观各同行分析的基础上，我认为：生物实验创造能力是各种生物实验能力的综合体现，生物实验设计能力是其高级表现形式，其形成基础的核心在于实验的创造性思维能力是否得到了培养，包括思维的自由联想，变通求异性与独特性是否实现，因此，其实施的途径应该包括
：1.平时实验教学（含演示及学生实验）应充分探究其实验思维，并适当将教材内的验证性实验改为探索性实验；
2.结合学生实际对与教学同步的教材实验方案进行改进（含实验内容、目的、操作过程与操作方法等）；3.重视教材里的实验习题的教学，这是教材依据大纲设计的培养学生实验设计能力的实验课题，其教学过程应含：（1）学生依据教材实验习题设计出实验方案（有目的、操作步骤、方法）；（2）教师批阅该方案的科学性（确保实验安全及修改不规范、不科学的步骤）；（3）学生分实验小组讨论多方案实施同一实验课题；（4）学生分组实验（教师巡视指导）与完成实验报告；（5）教师批阅实验报告并总结评析最佳试验方案。
4.重视教材里的配套练习中的实验习题的实验思维与操作训练。在教师指导下，利用课外实验小组对练习内的实验习题精选后拟定实验方案进行必要操作，对不需或无法操作的也在实验思维方面引导学生积极思考。
5.平常实验注意引导学生进行实验思维及操作技能的扩展与延伸，注意与各种实验思维及技能和生产、生活实际相联系、相交融。
二、进一步提高学生实验设计能力的途径
生物教学大纲及高考《考试说明》对实验知识与技能均有综合应用能力的要求，这也就需要中学生物实验教学在实验设计能力方面有质的升华阶段。要实现这一目标，离开实验单元综合与总复习综合而仅靠平时实验教学的能力培养还是不够的，只是，在这一项目中，目前中学的实验教学却存在显著缺陷，这个缺陷就是当生物进入现行流行的总复习阶段时，就缺少作为总复习用的现成实验操作方案（以综合实验思维为主）的用书及软件，这样，此一阶段的具体实验复习也就由任教老师各行其是，而有的则干脆放弃具体实验操作教学，仅用解实验题代替，也因此，各年高考生物科实验题考生得分率低也就不足为奇了。创造力是智力的高级表现形式，知识与一般技能不能等同于智力，知识与技能转化为智力是有条件的，这个条件是由教师起主导作用，学生起主体作用的。
能力与知识技能既互相联系又有本质区别，能力的发展离不开具体实践，创造力的发展更是不能离开具体的实践。生物是一门以实验为基础的科学，对于实验教学离不开实践—理论—实践的循环反复过程。总复习阶段，离开具体的实验操作，而仅停留在解实验题这个“实践”形式上，对学生实验创造性思维的发展十分不利。我认为：中学生物实验设计能力的形成上的质的升华的途径应包括：
1.结合大纲，认真钻研高考《考试说明》对实验能力的要求，特别是：观察记录实验现象、分析实验结果和处理实验数据，得出正确结论的能力；初步处理实验过程中的有关安全问题的能力；能绘制简图的能力；根据实验试题的要求，设计简单的实验方案的能力（含各部分知识与技能的综合应用）等。
2.依据各能力要求点精选现行的实验试题并在此基础上精选综合实验试题，要求学生研究并掌握其实验思维，且分类选择典型实验练习题确立与高考有关的课题，要求学生设计实验方案（含对应的操作步骤），教师审批符合科学性后利用课内或课外活动实施实际操作，最后进行实验思维分析小结，对能反映学生实验设计能力欠佳的实验题类型由教师组织演示实验。
3.在实验过程中，充分重视学生发散思维训练，增强实验设计能力，重视实验方案的改进，提高信息迁移能力。
4.高考生物实验总复习，还应注意提高学生解高考实验题的能力，做到理论与实践相结合，应注重培养学生的实验综合思维，即注重提高学生的解实验题思维能力，同时，形式上应有书面题测验相辅，以利发现学生的解题缺陷，并利用课外活动等做好及时的补缺补漏。
三、总结
由于学生从小学到初中做的实验并不多，学生的动手能力很弱，什么都要等待老师告诉才能操作。所以，培养学生的实验能力要从基本的、简单的实验开始，让学生先熟悉一下实验过程。我们从第一个实验“用打点计时器测速度”开始，就有针对性地指导学生进行实验设计。在实验课前进行布置，让他们思考怎么样去验证，大概写一下思路，上课时找几个同学讲一讲。例如，在观察手拉纸带的运动是不是匀速运动，事先提出“你怎么样能验证你手(拉纸带）的速度是匀速运动的？如果你能验证的话你打算怎么做？用什么仪器？”（上实验课时让同学讲一下）
2在做实验时，还要让学生知道做物理实验的几个关键环节
（1）“实验目的”就是对一个现象或是一个规律（定理、定律等）进行再验证；（2）“实验原理”就是验证物理现象、规律所依据的理论根据；（3）“实验仪器”就是再现物理现象或规律时所用的设备；（4）“实验步骤”就是验证物理规律时的操作过程，做实验要按着实验的步骤一步一步进行操作；（5）“记录与计算”就是通过实验所测得的数据进行记载，根据数据进行计算或绘图，由此可得到结论；（6）“实验结论”就是通过实验得到的结论，与理论、规律应该是一致的，不一致要找原因……通过实验，使学生对物理实验过程产生一个初步的认识。让学生知道，验证物理现象、规律要有一定的理论根据，要用实验设备按照实验步骤去进行……
3引导学生对物理实验进行初步设计
首先，根据实验目的、原理，引导学生去研究、讨论，想办法设计一个实验来验证物理现象或结论。例如，我们把“验证力的平行四边形定则”“验证弹力与弹簧伸长的关系”“测定木块动摩擦因数”等简单实验，让学生根据学到的知识去设计实验，验证一下“力的平行四边形定则”“胡克定律”等规律是不是正确的……开始设计时，为了让学生有个大致的方向，我们把传统的实验报告改了一下，印刷后发给学生预习。例如，我们把原来的实验题目“验证力的平行四边形定则”改成了“设计并验证力的平行四边形定则”。把实验目的增加了一项“能设计出验证力的平行四边形定则方案”。实验仪器除原来的仪器外，增加了一些相近的或无关的仪器供学生选择。例如，（可选）“图板、木块、测力计、橡皮筋、线绳、直尺、天平、弹簧、钩码、秒表、直尺、天平”等。实验步骤改成了“实验过程与方法”，让学生填写、并写出他们设计的想法和步骤。其他的实验要根据具体情况进行适当的调整，在实验设计前发给学生，让学生按要求完成对该实验的设计。为了设计实验的可行性，我们先分小组进行设计，学生们以小组为单位进行设计。同学们各抒己见，说出设计思路和所用仪器，经过小组全体成员讨论，意见达成一致后写出设计方案，交给教师审阅。教师对学生设计的实验方案进行检查，发现问题的要给予纠正，启发他们设计出更合理、更完善的方案。对切实可行的设计方案，教师就让他们进行实验验证。经过四、五个实验设计，学生就能对实验进行初步设计了。学生通过讨论，经过交流与合作，也学会了“在合作中既坚持原则又尊重他人的合作精神”。
4进一步提高学生的实验设计能力，让学生自己独立设计实验
学生对前面的实验设计有了一定的基础之后，教师要进一步提高实验设计目标，让学生自己独立想办法设计实验，对物理现象进行验证。如在讲授完成安培力之后，两根平行放置的通电导线的相互作用力如何？是相互吸引的还是相互排斥的？让学生设计一个实验，对导线的相互作用力进行验证。这是一个简单的实验，让学生自己想办法进行设计。学生们根据所学习的知识，结合前面设计实验时的思路，大多数同学都能够写出较合理的设计方案。比如，实验目的、实验原理、所用设备、实验过程、方法等。经过教师指点，选择一些合理的设计让其进行验证……对于这个实验，大多数学生设计的思路是正确的，而真正能验证成功的不多。学生设计实验时，设计方法是正确的，但是很多没有效果，原因是学生没有考虑到安培力的大小，也没有考虑导线之间的距离。他们用的导线往往太粗，导线的距离放置得又太远，以至于导线间的相互作用力不明显，观察不到实验现象，这一点学生往往想不到……这时教师要对学生设计的实验进行指导。告诉学生：导线间的作用力很小，因此，导线距离不能太远；选用导线时，用细、软导线效果明显一些；使用电源时，避免过载，要用一个滑动变阻器，限制电流过载……通过教师的指导，学生就能看到实验现象，从而提高学生的兴趣，加深对物理现象的理解，同时也进一步培养了学生的实验设计能力。同样，根据电阻串并联规律，让学生设计“扩大电流表量程”“扩大电压表的量程”的实验设计方案，经过教师指导，学生也能够进行设计。除此，我们本着“尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的问题”，让学生完成了“水火箭设计与发射”“静电屏蔽”“用传感器控制温度”“用电解法测定元电荷”“研究弹簧振子的周期与小球质量的关系”等项实验设计。这样，学生们根据已学习到的知识和教师的指导，就可以设计多个物理实验了。
5建立一套激励机制，激发学生设计实验的积极性
我们有完善的制度来督促学生进行实验设计，在学生刚一入校时，就给他们介绍物理实验的重要性和我校要求很高的实验技能。要求所有物理实验的一半以上由学生独立设计；对学生的实验设计和实验完成情况要有记录，对能设计出实验的提出表扬，对不能设计的加以督促、并给与鼓励，促使他们进一步去设计实验；要求学生必须设计四个（大约学生应设计实验的一半）以上的，实验成绩才能合格，六个以上才是良好；八个以上是优秀……我们要求实验设计成绩合格的学生才能参加实验会考；实验设计达到良好和优秀的才能评选优秀班干部和优秀毕业生等，这样就激发了学生设计实验的兴趣。
6要持之以恒抓设计，促进学生的实验设计能力
一、结合课本实验，理解实验相关知识，形成实验方案设计的思维导向
化学实验方案设计能力的培养，不可能一蹴而就，所谓“冰冻三尺，非一日之寒”，必须潜移默化，由量变促成质变，应根据学生的认知规律，由浅入深，由简到繁，循序渐进。在教学实践中，笔者结合教材中的典型实验，引导学生理解实验目的、原理，掌握实验设计的基本原则和方法，加强实验设计思维的培养。
【案例1】离子检验或物质检验型实验方案的设计
《化学必修1》第21页“活动与探究”栏目：氯化铵、硫酸铵、氯化钾、硫酸钾均可用作化肥，它们都是白色可溶于水的固体，探究这几种盐中所含离子的检验方法。
教学过程：
问题1：这些物质中有哪几种离子？
问题2：■、Cl- 、■选用什么试剂检验？有什么现象？如何把实验过程用文字描述出来？
问题3：K+用什么方法检验？具体操作如何？
问题4：检验离子应从哪几个方面分析？
拓展：四种盐如何区分？请画出流程图。
[方案]
延伸：如何验证白色固体是NH4Cl？请写出实验方案。
离子检验或物质检验实验方案的设计，要根据各种离子或物质的某些特性对离子或物质进行检验，熟练把握各种离子或物质的性质，并把握实验方案设计的技巧，进而设计合理的方案。
【案例2】物质制备型实验方案的设计
《化学选修6：实验化学》硫酸亚铁铵的制备
实验方案设计流程如下：铁屑的净化制取硫酸亚铁溶液制备硫酸亚铁铵晶体计算产率。
设计这类实验的整体思路：从原料出发，通过控制反应条件，如对温度的控制，先得到目标产物，即粗产品，接着对粗产品进行分离提纯，是这类实验的重点所在。寻找分离提纯的最佳方案，使所得产品纯度高，产率大。
【案例3】原理验证型实验方案的设计
《化学选修6：实验化学》硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素
设计方案见表1。
这类原理验证型实验方案的设计，是在明确反应原理的基础上，通过控制一定的实验条件，控制单因子变量，最终设计可行的实验方案。
从以上这些典例中，我们不难发现，化学教材中蕴含着丰富的实验设计思想方面的素材，教师应深入挖掘，在日常教学中不断渗透实验方案设计思想。每一个成功的实验其设计思想总是包含着对已有知识的灵活应用与创造性的科学构想。
二、结合课本实验，了解化学实验方案设计的一般流程和基本原则
化学实验方案设计的流程包括：知识铺垫提出问题小组讨论形成方案方案优化规范表达。“以铝为原料制备氢氧化铝实验方案的设计”，通过小组讨论，各小组形成的方案大致可以分为以下两种类型。
第一类制备方法：酸碱法
第二类制备方案：电化学法
方案8：电解法――Al为阳极，Cu为阴极，电解氯化钠溶液。
方案9：原电池法――Al、Cu为电极，浸没在通入空气的NaCl溶液中。
各小组在个人意见的基础上，对各自的实验方案进行评价，对比方案1～7，从制备1mol氢氧化铝消耗酸碱量来看，方案7消耗酸碱量最少，从实验室操作的便利性看，通入气体的操作较为烦琐。对比方案8、方案9，从反应速率来看：方案8>方案9，从能源消耗来看，方案8>方案9。综合以上这些因素，方案7为最佳方案。
由此看出实验方案设计应该遵循以下基本原则：
三、充分挖掘课本中的实验素材，加以适当的指导和训练，提高实验设计能力
1.变验证性实验为探究性实验，提高实验设计能力
验证性实验是用以验证已学过知识的正确性，学生处于被动接受知识的状态，而探究性实验是指在实验的基础上，通过科学的分析、综合等思维来获取知识，学生处于一种主动探索知识的状态，对培养学生的创新能力十分有利。因此，教师应精心安排，积极钻研，变验证性实验为探究性实验，通过探究实验来获取新知识。
在一次优质课评比中，有位教师很巧妙地将课本中的验证性实验转变为探究性实验，收到了很好的课堂效果。当时的课题是“影响盐类水解的因素”，给我印象深刻的是这位教师在处理书本中“活动与探究”这个栏目时设计了这样一张实验报告单：
实验目的：探究影响盐类水解的因素
实验方案的设计
这位教师充分利用课本资源，很巧妙地处理了“活动与探究”这个栏目的教学。既可以有效地改变学生的学习方式，调动学生学习的积极性，又能起到提高学生科学素养，培养学生科学探究能力的作用，对学生适应新课程教学活动起到很好的引领作用，达到最佳的教学效果。
2.将课本中相关结论转化为实验，提高实验设计能力
实验是人们认识和研究物质变化规律或验证某一结论的常用科学方法。书本上的知识凡是能够通过实验来验证或探究的，都应启发学生思维，认真引导学生进行实验设计，甚至还可尝试让学生亲自动手做实验，从而提高学生的探究和设计能力。
【案例】第三周期元素性质变化规律
【实验一】Na、Mg、Al和水的反应：分别取一小段钠、镁、铝，用砂纸磨掉表面的氧化膜，放入三支小试管中，加入2～3 mL水，并滴入两滴酚酞溶液。观察现象。
过一会儿，分别用酒精灯给三支试管加热至沸腾，并移开酒精灯，再观察现象。
【实验二】 Mg、Al与稀盐酸反应比较
总结：Na、Mg、Al与水反应越来越 ，对应氧化物水化物的碱性越来越 ，金属性逐渐 。
关键词：实验能力；观察能力；操作能力；实验设计能力
《普通高中物理课程标准》已颁布了几年，新课改理念也渐入人心，但从一些物理教育文献和教学实践来看，物理实验方面的教学及研究重点集中在实验教学方法与组织形式等方面，而忽视对学生实验能力的培养与研究。普通高中毕业学业水平考试物理实验考查卷I“用单摆测定重力加速度”，卷II“用安培计和伏特计测定电池的电动势和内电阻”这两个实验，都是高中物理实验的重要部分。从卷面上看，只考查了两个实验课题，但内容却包括了很多的知识点。分析这两份考查试卷可知，全试卷融会贯通了中学物理实验中的绝大部分基本操作内容，同时也反映出了中学物理教学中最基本的实验能力的培养目标。物理是一门实验性科学，研究物理是以实验现象为基础的。在中学物理教材里，有近两百个演示实验和40多个学生实验。物理实验能力和其他能力一样也是多种特性的综合，在这些实验知识考查的背后渗透着对于学生们能力的考查，即学生们的观察能力、动手操作能力、数据和现象总结分析能力和实验的设计能力。新课程下的课堂教学是以学生为核心的素质教育，强调我们的课堂教学要实现三维目标：知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观。学生的能力培养是素质教育的重要内容。那么，在物理实验教学过程中我们怎样来培养学生的能力呢？
一、观察能力
我们所说的观察能力，是指学生们通过观察、了解事物，能够全面、准确、深入地认识事物的一种能力。物理学科作为自然科学的一门基础学科，它的很多知识都是我们对于生活中的一些现象的观察、总结、概括后得出的一些规律性的结果，是需要学生通过感性的观察了解之后，才能够真正地了解知识本身的，所以在物理实验教学的过程中，一定要重视学生观察能力的培养。我们可以通过下面几种途径来培养学生的观察能力。
1.全面观察法。所谓的全面观察就是对实验进行全面地、认真地、细致地观察。例如，在实验中对实验装置的观察，要先从整体上进行，有一个大概的了解，然后再进行局部观察，对于装置的每一部分进行细致的观察，最后再回到整体上。
2.重点观察法。所谓的重点观察法就是按照教学的重点和难点进行有目的、有重点的观察。例如，在进行电学实验中，其目的就是找出电学的规律，需要重点掌握的是电表的认识，记录数据。因此，需要对这一方面进行重点观察。而其他的则做一般学习即可。
3.对比观察法：这种方法适用于一些实验相似的现象。通过对比突出事物和现象之间的区别，从而揭示其本质特征。如观察某一物质的熔化和凝固前后的温度变化；观察柴油机模型与汽油机模型，通常可采用纵向对比和横向对比。正反对比等方法。观察能力是实验中的基础能力。具体的培养目标：注意教师演示实验时规范化的操作技能。会观察仪器装置，掌握全面观察法、重点观察法、对比观察法。会利用实验手段，使观察的现象比较清晰地呈现出来。
二、操作能力
操作能力是指一系列实验动作的合理、完善、协调的活动能力，要在活动中形成，在活动中体现，在活动中发展，操作能力包括掌握各种物理仪器的用途，性能和使用，掌握仪器、药品的选择，做实验离不开动手。学生通过亲自做实验可强化记忆，加深理解，提高认识。在操作示范时，只有考虑到操作的特点、教学目标以及学生的实际情况，灵活地选择示范的方式，才能起到事半功倍的效果。作为物理实验操作示范，应注意正误对比示范、分步示范和慢速示范等示范方式的运用。
三、分析实验现象和处理数据的能力
分析实验现象和处理数据的能力是指从实验中观察到的现象，记录的数据出发进行分析、综合、判断、概括等一系列思维过程，得出实验结论，解释实验原理。最简洁、最准确的物理语言表达的能力，它包括实验报告的设计，实验现象的解释，实验数据的处理等。卷I、卷II的实验报告的填写正是这样一个过程。它是实验能力的重点，又是难点，这是中学物理实验能力中的主要能力。
四、实验设计能力
实验设计能力是根据实验目的、方法、步骤等实验因素进行独立设计实验方案的能力。它不仅需要掌握一定的物理基础知识和前三个实验能力，还必须具有创造意识，所以实验设计能力是中学物理能力中的较高层次的能力。
通过上述分析可知，这四种能力是组成中学物理实验能力的主要支架。学业水平考试物理实验考查试卷则集中体现了在前三种能力的基础上而综合体现第四种能力。提高学生的实验能力，可加大实验的力度，把一些较为简单的演示实验让学生自己动手去做。学生自己做实验比观察教师的演示实验更为清楚。怎样才能把演示实验转化为学生的操作？可采用“边讲边实验”的教学方法，这种教学方法是将学生实验和演示实验融为一体，实验证明，该教学方法能激发学生的学习兴趣，增强动手能力，提高感知能力。从而增强了学生的动手能力，培养了学生的操作能力。
参考文献：
1.陈芳桂，《中学生物理实验能力的调查与研究》，2004.5
新课改提倡通过探究性学习，构建一种积极、生动、自主合作探究的学习方式。因此，教师们越来越注重对学生的探究能力的培养，重视实验教学在科学课程中的地位和作用，尽可能地让学生参与探究的过程。例如，在课堂教学(特别是公开课)中尽量穿插大量的实验内容或将演示实验改成学生实验、小组实验。教学实践中的这一系列变化引起了教育工作者们的关注和肯定。然而，演示性实验强调学生对实验的观察，如果将大量的演示实验改成学生实验，无疑大幅提高了对学生的实验要求，加大了实验难度。这反而使学生无法站在一定的高度自信地思考，增加了实验的盲目性，达不到探究的目的。
因此，实验教学应按照由简单到复杂，由教师扶着走到逐步放开，由模仿到独立的过程逐步进行。在教学中我们还发现学生实验大都强调实验技能的训练、实验结果的分析、知识性结论的获得，对于这些验证性的学生实验，学生早已习惯于记忆实验结果和结论，很少有利用实验数据进行必要的分析和总结，以完成作业的心态用已知的实验结论解决任何问题或解答习题。从学生的作业等学习反馈情况来看，似乎这部分内容已经达到了教学目标，然而如果以跳出题目等传统的评价方式来考察学生的话，会发现其实学生并没有真正掌握这些内容和技能。学生学习过程中出现的应付现象，除了一部分学生的惰性使然外，更深层次的原因在于学生不知如何探究，如何有条理、有步骤地对实验过程中的各个步骤和现象进行分析和归纳，最终又不得不求助于死记硬背或题海战术。这无疑有悖于新课改的理念，也很难达到对学生探究能力的培养。
为此，我们可以基于学生实验的实验设计为实验教学的切入点，通过对学生的引导，培养其实验设计能力，从而提高其实验探究能力，这也解决了学生在学习过程中不自觉地出现的敷衍心态。下面以一个典型的教学实例加以说明。
从教师在实验课中对进行引导前后学生对实验内容的理解的变化可以发现，通过对学生实验的合理引导，学生在实验设计的体验过程中，对“熟知的实验”有了一个积极主动的思考和解读的过程，从而更加明确了实验目标，这样的教学过程也体现了学生的主体性和教师的主导作用，调动了学生学习科学的积极性和主动性，实现了实验课堂教学的有效性。当然，在加强教师对学生实验的指导性、学生学习和思维的导向性时，教师对学生实验设计的难度要求要适宜，引导要阶梯层次分明。若教师要求过高，学生在难以办到学好的情况下，反而容易产生消极对待，甚至抵触的心理。
在对学生的实验评价和学生的实验报告中还可以发现，在通过教师的合理引导，学生在实验课后的积极反思和对实验的改进，以及教师对整个实验的及时的评价和总结，学生的实验设计能力和归纳能力有不断进步的趋势。通过让学生参与实验设计的教学，使学生的探究能力得到培养，最终将学生的科学素养落到实处。
* 2009年度宁波市江东区教育科研招标课题。
一、新课程理念下的高中化学实验教学策略
1.将化学实验课堂归还到学生手中在传统的高中化学实验教学中，较多采用的是教师演示实验的教学方法。在这样的教学模式下，学生只是化学实验课堂的参观者，扮演的多是观众的角色。学生看再多次的演示实验也不如亲自动手来得印象深刻。学生只有亲自参与其中，才能熟记实验操作步骤和实验注意事项。新课程理念对学生的化学实验操作能力提出了全新的要求，将实验课堂归还到学生手中已迫在眉睫。教师可以选取一些简单、方便、安全性较高的化学实验，放手让学生操作，将学生的实验积极性充分调动起来，提升学生的实验操作技能。当学生掌握了一定的化学实验基础后，再一步步拓展到其他难度更大的化学实验。在实验过程中，教师更多的是起引导作用。
2.实施开放性实验，培养学生的实验设计能力在传统的高中化学实验教学中，化学实验内容一般是针对课本上的化学规律进行实验验证，或者是演示课本上的化学实验。这样的实验教学不能达到培养学生实验创新能力的要求，只是片面地锻炼了学生的实验操作技能，这对于高中化学实验教学还是远远不够的。在新课程理念的要求下，教师需要创设开放性实验课堂，培养学生的实验设计能力。例如，在教学“氧气的性质”时，可采取实验化的教学策略。从氧气的制备、氧气的收集、氧气的性质探究等方面进行研究，安排学生小组合作，自行设计实验。在这个过程中，不对实验内容作刻意规定，只要学生能够得出一定的实验研究成果即可。这只是培养化学实验设计能力的初级阶段，在学生的化学实验素养有了一定的积累之后，再进行难度更大的实验探究。
3.采用生活化实验教学策略，贯彻应用理论一切知识学习的最高境界是“来源于生活，回归至生活”，这是教育的终极目标。对于高中化学实验教学，教师可以采取生活化的实验教学策略，选取生活中常见的实验材料，将常见的生活现象转化为课堂化学实验内容，激发学生的化学学习兴趣。通过生活化的化学实验教学，降低化学实验教学门槛，激发学生探究意识。新课程理念对学生的知识应用能力提出了全面的要求，而生活化的化学实验教学是实现知识应用的最有效的途径。例如，在茶瓶坑的酸洗现象中，实施酸性化学实验反应教学;在铁钉锈蚀现象中，实施金属腐蚀与防护教学……只要细心观察，就可以发现生活中的各种现象与化学学科息息相关。
二、结语
总之，在新课程理念的要求下，化学实验教学必须大胆创新，实验改革对学生化学素养的形成至关重要。化学实验教学是化学教学的关键，对培养学生的化学实验素养作用显著。作为高中化学教职人员，我们必须积极贯彻新课程理念，转变传统化学实验教学观念，实现化学实验的素质教育。
作者：王森林单位：江苏射阳县高级中学
【关键词】中学化学;实验;自我设计能力
【中图分类号】G811.2
【文献标识码】A
【文章编号】1236-3619(2009)11-30-0288
化学是一门以实验为基础的自然学科,通过课堂演示实验或学生实验,学生可获得生动的感性知识,从而更好地理解、巩固所学化学知识,形成化学概念,促进观察、分析和解决问题等各方面能力的提高,进而最大限度地激发学生学习化学的兴趣。如何完成一个出色的化学实验呢?答案是多种多样的。这里仅就中学化学实验的自我设计能力简述一下个人的浅见,以资共商。
1.中学化学实验自我设计能力既是素质教育倡导的方向,又是新课标的基本要求
学生自我设计实验能使学生获得直观生动的感性知识,把难以理解的化学理论知识或现象更好地理解、巩固,更好地将所学化学知识形成化学概念,从而促进观察、分析和解决问题等各方面能力的提高。从中学化学教学实际来看,学生自我设计实验还具有调动学生学习化学积极性、发展智力和培养能力、培养学生优良个性品质等功能。在具体的教学实践中我认识到以下几点:
(1)化学基本理论来源于化学实验又指导化学实验。化学中任何理论(或假设)的提出、发展和完善,都是以一定的实验事实做基础,都遵循着以下规律:从实验到理论的建立(或假设的提出),再到最后使理论得到不断发展和完善。这是人类认识自然科学一般过程。要让学生知道发现的规律,但也不可墨守成规。
熟练掌握常见元素及其化合物的物理性质、化学性质的实验事实以及单质、化合物的制备原理和方法。化学实验是验证某物质是否具有某种性质的唯一手段。中学阶段的大部分化学实验都属于定性实验,这些实验虽然简单,但可培养学生透过实验现象(或实验数据)看清反应实质,进而推断物质的微观组成、结构与实验结果的相互关系。物质的制备原理是以物质的性质为基础的,某一物质的制备方法不止一种,但教材上采用的方法则是实验室中最常见的最好方法,熟悉了这些实验,在设计实验时就能够灵活选择实验原理。
(3)掌握中学化学常规实验手段,熟悉常见仪器的规格、用途及使用注意事项。常规实验手段是化学实验的基础,综合实验是常规实验的综合运用,即使那些高、精、尖的实验也离不开常规实验,因而教材中所有实验(包括教师的演示实验)都要尽可能地让学生在课内或课外一丝不苟地完成。通过动手,一方面达到对常规实验操作的熟练掌握,同时熟悉常见仪器的应用范围和使用注意事项。
(4)引导学生在学好化学基础知识的同时,能初步学会查阅、运用有关图表、数据和其它资料。扩大阅读的范围,增加化学知识面,紧跟化学发展的脚步。
2.学生自我设计实验必须有化学实验总体观
任何一个化学实验都包含以下内容:(1)实验目的实验原理(3)实验药品、仪器(4)实验过程设计和装置图(5)实验操作及操作规程(6)实验结果的处理,这六个方面的内容可称为化学实验的六要素。实验目的是核心;实验原理是达到实验目的的理论根据;药品、仪器是物质保证,这些物质条件的选择是由实验原理和实验程序决定的,同时对实验程序也起着制约作用;实验程序是能否完成实验的关键,它的设计以实验原理为基础;实验操作及注意事项是实验得以顺利、安全进行的保证,它的制定要由实验程序和实验用品来决定;实验结果的处理是对实验是否达到预期目的所进行的检验,在解释实验现象、处理所测得的数据、分析实验误差等项工作中必须对各要素进行综合分析。
3.学生的思维能力是化学实验设计的核心
学生的一切学习活动都离不开思维。化学实验的设计过程实质上是一个探索、创造的过程,对学生思维能力的要求层次较高,而中学生的思维活动还处于从经验型向抽象型过渡的阶段,这就要求教师设法加速这一转化,使学生的思维活动尽快趋于成熟,尽早地具备辩证思维的能力,同时培养出较好的思维品质和严谨的科学态度。
4.学生的创造性是实验设计的灵魂
学生在设计实验时,首先是通过模仿、移植现有的实验方案,然后通过独立思考、探索摸索,逐步在设计 中体现自己的个性,具有一定的创造性。教师在组织学生开展课外活动时,可引导学生阅读、查找一些实验小窍门、实验药品及仪器的代用品、实验装置的改进等有关资料,以开阔学生的视野,启迪学生进行创造性思维。同时也应经常提出一些能激发学生创造欲望和创造兴趣的问题,尽量给学生一些动手的机会,让学生在手脑并用的活动中迸发出创造的火花。
一、指导学生从生活中搜集实验替代品完成实验，培养学生的实验能力
生活中有许多物品都可以作为实验仪器或药品的替代品。教师可根据实际实验教学内容指导学生搜集并完成一定的实验。
例如，搜集生活中的青霉素药瓶、塑料药板代替试管、点滴板完成一些简单的实验；在学氧化碳的制取和性质时，让学生利用厨房中的纯碱、食醋，以及家中的水杯、蜡烛等设计实验制取二氧化碳并验证熄灭蜡烛的实验；在学习酸碱指示剂时，让学生利用紫萝卜皮或花瓣自制指示剂测定食醋、肥皂水的酸碱性等。在化学教学中让学生利用生活中的替代品来完成一定的实验，既有助于解决农村学校实验仪器、药品缺乏问题，又可充分调动学生学习化学的积极性和主动性，同时也提高了学生观察和设计实验的能力。
二、增设家庭小实验，培养学生的实验能力
化学教学中，教师可根据教学内容将部分简单易行的演示实验改为家庭小实验，让学生利用家中的物品来完成。
例如，在《溶液》的教学中，教师可将演示实验“蔗糖、食盐、植物油、泥土四种物质在水中的分散情况”课前布置学生在家完成，并将观察到的情况写成报告交上来。这样就会促使学生课前动手操作，亲身实践，给课堂教学节省时间，也给学生留下足够的时间思考讨论，同时培养了学生的观察能力和动手能力，使学生的实验能力在不知不觉中得到提高。
三、教师的演示实验向学生实验转变，培养学生的实验能力
在传统的演示实验中，由于多数学生的距离较远，可观察性差，甚至存在一定的盲目性，教学效果不是很好。为此教师在教学过程中要将一些操作比较简单、所需仪器和药品不多的演示实验改为学生实验。
例如，在《质量守恒定律》的教学中，教师根据学生的预习情况，给学生提供一定的仪器和药品，让学生分组讨论，设计出实验方案，经师生讨论再进行实验。在教学中，经常进行这样的训练，既可调动学生的学习兴趣，又能使学生的动手能力、分析能力、实验设计能力得到逐步提高，养成自主学习、合作学习、探究学习的良好习惯。
四、将验证性实验改为探索性实验，培养学生的实验能力
将验证性实验改为探索性实验，突出实验的创造性，可以使学生在获得知识和技能的同时受到科学方法的训练，使学生学会研究与探索的方法，提高实验能力，培养学生的创新精神。
例如，在学完酸、碱、盐的性质后，教师提出怎样验证锌、铁、铜三种金属活动性顺序的问题，让学生分组讨论，设计多种实验方案，经师生共同分析确定其可行性后，再进行实验验证。再如：二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应没有明显的现象，教师可鼓励学生设计多种方案来验证反应的发生，学生通过讨论筛选出合理的方案进行验证。对学生进行这样的训练可提高学生的实验设计能力，启迪学生的科学思维，使学生学会探究的方法，培养学生的创新能力，为学生终身学习打下良好的基础。
五、巧设化学活动课程内容，培养学生的实验能力
化学活动课程是化学课堂教学的延伸，是培养学生实验能力和实践能力的第二课堂。教师要巧妙设计化学活动课程的内容。初中学生由于受知识水平的限制，因此教师在安排化学活动课内容时，要尽量少设计理论知识，多安排一些有趣味性的实验。
