时间：2022-03-22 21:46:43
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篇学生实验设计，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。
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。
创新是一个民族的灵魂，总理在今年两会政府工作报告中提出“大众创业、万众创新”的经济前行思路，可见创新能力的培养迫在眉睫。从基础教育抓起，从学科角度出发，本人认为物理实验设计能力的培养能很好地提高学生的创新素质。
物理实验是物理工作者在人为控制条件下，运用仪器、设备，使物理现象反复再现，从而有目的地进行观测研究的一种方法。实验是一种科学的方法，它能创造“最确实、最少受干扰”、“保证过程以纯粹形态进行”的物理过程。在这个过程中蕴藏着极其活跃的因素，能够活化学生学到物理知识，提高求知欲望，打开新知识大门，因此实验是对学生进行创造意识训练和培养创新能力的有效途径。《义务教育课程标准》要求学生在分析问题和解决问题时尝试运用科学知识和科学研究方法。可见新课标对实验教学给予很高的地位。中考这几年增加实验操作考试，试题中实验题比重增加。全国初中物理知识竞赛题有实验设计的权重，这些都说明素质教育对实验设计等能提高学生创新素质途径的呼唤。因此使初中学生形成初步的实验设计能力很有必要，下面谈本人的一些做法。
一、注重平时实验教学各环节，突出实验报告的撰写要求
要检验一个学生从整体上把握一个实验的能力，最直接的方法是看其实验报告。现在许多初中学生由于有实验报告册，做完实验，填一填就了事，没有真正自己撰写实验报告，缺少对实验的整体把握。一个实验报告一般由实验目的、实验原理（电路图）、实验器材、实验步骤、实验记录、实验结论等六部分组成。使学生明确实验目的和实验原理对一个实验设计来说，这要求对实验分类有一定的认识，是研究性的、验证性的还是测定性的，实验的器材和操作步骤是由实验方案变为实践的阶段。在这个阶段中，学生的主要任务是：器材选择、安装和调整仪器、操作控制实验条件的变化，观察测量，取得必要数据，排除可能出现的故障。这是培养学生实验技能和良好习惯的关键阶段。实验记录和实验结论部分是从现象上升到理性认识的重要阶段。在这一阶段中，学生发挥思维的能动作用，学习数据处理的一些方法，了解影响实验结果的因素，培养实事求是的态度和科学作风。
养成长期撰写实验报告的习惯对于形成实验设计能力的作用是基础性的、必要性的。
二、选择典型实验，加强对学生实验方法的培养
典型实验是加强对学生实验方法培养的载体。例如：在教授温度计一节时，把体温计与实验室温度计进行对比观察，教给学生观察的方法有重点观察法、顺序观察法（由上到下，由左到右，由表及里）、对比观察法等。又如探究动能大小与哪些因素有关的实验时，要先明确动能大小用什么来衡量？于是就有了“转换法”，通过木块被推动距离的大小来表示出来，做的功多表明它的能量大。同时，这个实验还要用到“控制变量法”。又如在教授托里拆利实验时，说明这是一种等效替代法，通过测量水银柱产生的压强间接知道大气压强。另外还有微小量测量中的叠加法和放大法等。
实验方法的培养是形成实验设计能力的钥匙。
三、挖掘教材，使课本成为形成实验设计能力的资源库
1.对现有题目进行挖掘
义务教育沪科版物理教材中，学生必做的基本操作类实验有七个，测量性实验有四个，探究性实验有九个。特别是探究性实验对学生的实验设计能力要求高。
例如第十六章第三节《测量电功率》中“迷你实验室”有关实验设计的题目“利用家用电能表测算家用电器的电功率”。学生在学习完伏安法测电阻后，尝试用新的物理原理测量电功率，这就要求学生对实验原理、器材、步骤重新进行思考。
再如电学课后习题：有一阻值已看不清的电阻器R1，我们要测出它的阻值，但手边只有一个电池组、一个电压表、一个已知阻值的电阻器R2和几根导线。你有办法测出R1的阻值吗？说出你的办法和理由。这就要求教师引导学生思考：①本实验与伏安法测电阻实验比较少了什么器材？多了什么器材？②没有电流表，要如何测出电流？③电路要如何连接，要直接测出哪些物理量？最终R1的数学表达式是什么？学生完成实验设计后，还要进一步挖掘题目，如果没有电压表，只有电流表，其它条件不变下，如何测出R1的阻值？最后教师要总结这两种情况下的处理方法，最终要求学生按写实验报告的思路写出设计方案。
2.采用循序渐进的方法
教材中的“迷你实验室”中的内容有意识、有步骤地培养着学生的实验设计能力。从一开始的时间、长度估测等操作性培养到全新的实验方法训练（如证明发声体振动，电能表测电功率），一步步加深要求，教师要引导学生一步步成长，稳打稳扎，夯实基础。
3.在不增加学生负担情况下，挖掘出提升实验设计能力的知识点。
关键词：优化；课堂实验；引领；主动探究
案例
《小苏打和白醋的变化》是一堂非常典型的科学实验课，教学过程由三个环节构成：一、观察小苏打和白醋；二、观察小苏打和白醋反应时出现的现象；三、通过两组实验建构科学概念：1．新气体是一种不支持燃烧的气体，2．新气体是一种比空气重的气体。结合实际教学，教师从三方面优化课堂实验设计，引领学生主动探究。
一、以有效为目标，创设生动的演示实验
演示实验是引入环节，它具有演示性、展示性和探究性。在本课教学的第三环节中，教师要引导学生得出“新气体是比空气重的气体”。只有让学生看到新气体的流动路径（沉到空气下部），才能使学生轻松得出结论。但是新气体是一种无色、无味、看不见、摸不着的气体，怎样让学生看到它的流动路径成了难题。通过与同行商讨，教师决定采取类比的方法———用水来类比新气体。实验方法为：准备一个500ML的大烧杯，将高低蜡烛架放置其中，再将染色的水（染色后易于观察，使效果更明显）缓缓倒入放有高低蜡烛的烧杯中。实验现象一目了然：低蜡烛先熄灭，高蜡烛后熄灭。蜡烛熄灭的顺序和学生前期用新气体实验时的结果是一样的。紧接着教师引导学生把水和新气体做一个类比，学生很容易地确认气体的流动路线：先来到烧杯底部，慢慢地往上升。上升达到低蜡烛所在的高度时，低蜡烛熄灭。继续上升，达到高蜡烛所在的高度时，高蜡烛熄灭。最后教师通过合理的引导，便能使学生得出“新气体是比空气重的气体”这个实验结论了
二、发挥主观能动性，优化学生探究实验
在小学科学知识的传授手段中，学生的探究实验显得尤为重要。有效的探究实验要突出探究的问题，凸显探究的目的。1．优选实验材料本课教学的第二环节旨在让学生通过“小苏打和白醋的反应”这一实验观察到以下现象：1．产生气体。2．发出“嗤嗤”声。3．杯壁变凉。常规的实验方法是以集气瓶或烧杯等玻璃仪器作为反应容器，并在其上方盖上毛玻璃片，使小苏打和白醋在内部反应。为了便于学生更好地观察到实验现象，得出实验结论，经过反复尝试，教师最终决定用自封袋代替玻璃仪器。反应时，将小苏打倒入自封袋中，封好封口（密封状态）即可。由于小苏打和白醋的反应过程中将产生气体，自封袋便会由原来瘪的状态慢慢膨胀起来。这样一来学生便很容易的联想到里面产生了某种气体，而这种现象是在集气瓶等玻璃仪器内反应所观察不到的。同时，为了方便学生操作，教师设计将小苏打装入纱布包中，反应时直接将纱布包扔入自封袋内，有效节约了学生倒小苏打和封口的时间，防止因产生的气体跑出来而影响学生的观察和下一步实验的操作。本实验的改进既方便了学生的操作，又能使实验现象更加明显。能更好的刺激学生的直观感受，激发学生进一步探究的欲望。2．优化实验设计本课教学的第三个教学环节分为两个探究活动:1、探究新气体是一种不支持燃烧的气体。2、探究新气体是一种比空气重的气体。第一个活动在第二教学环节之后就顺利地完成了———直接将自封袋中的气体倒向蜡烛，蜡烛火焰熄灭说明新气体不支持燃烧。第二个探究活动，需要观察烧杯内的高低蜡烛的熄灭顺序。如果仍然按照第一个活动的方法操作，就会出现很多问题，如气体不够集中，不够多，导致蜡烛不能熄灭，操作不慎连同自封袋内的液体一并倒出，自封袋口烫伤等等。实验效果自然会大受影响，实验结论必然也是参差不齐。基于该问题的出现，教师及时对第三环节第二个实验进行改进。具体的方案是：用一根弯头短吸管将自封袋内部气体与外部环境相联通，用手轻轻的挤压自封袋，内部的气体便很容易“倒出”，研究烧杯中的高、低蜡烛的熄灭顺序也就顺理成章了。
三、以实际教学为基本，侧重实验指导
在学生的探究实验过程中，教师及时、高效的指导有着不可替代的导航作用，为学生的具体操作提供明确的方向。1．探究前的行为引导学生在开始探究前，教师要就实验中的操作要领、仪器的使用方法等进行提示或说明，要充分估计学生在探究中可能出现的错误、危险操作及带来的后果。本课教学的第一环节中，要让学生掌握观察小苏打和白醋的方法。教师先让他们回忆生活中用过的观察方法，学生提出看、闻、听、摸等，教师紧接着提问：如果是观察不知名的物体，还可以用这些方法吗？学生马上能根据生活经验说出不能用摸和尝的方式，因为可能会有毒。这也能有效地提醒他们的安全实验意识。2．探究过程中的有效指导学生的动手实践并不是一帆风顺的，他们经常会受到阻碍，因而教师应该发挥引领者的作用，在学生的探究工程中，适时、有效的指导，确保探究过程井然有序地开展。本课第三环节的第二部分中，教师已经通过演示实验让学生认识到新气体在烧杯中的流动路径，使实验结论呼之欲出。后续的教学中，教师及时运用生活中的实例对学生进行点拨：为什么手一松，氢气球会飞走？学生很容易能说出氢气球比空气轻，所以会往上跑，故而得出新气体比空气重，所以会往下跑。“新气体比空气重”这个结论也顺理成章的得出。学生的探究活动需要教师的指导，但教师并不是做学生探究的指令官。教师要敏锐捕捉有讨论价值的问题，针对学生的知识水平、能力大小和具体教学内容进行适当引导，充分放手，让学生在具体的操作活动中进行独立思考、发表自己的意见、与同伴进行交流等。教师只有创设出更易于学生观察和思考的演示实验，优化出更便于学生理解和操作的探究实验，侧重实验现象展示的生动性和形象性，才能激发学生深层次的求知意识和学习兴趣，引领学生积极主动地进行探究活动。
参考文献：
[1]马世红．新课程实验与有效教学[J]物理实验，2004.11
[2]布鲁巴克.西方教学方法的历史发展[c]人民教育出版社，1988.421
要进行探究性实验设计，必须要清楚实验设计遵循的原则：
首先，科学性原则。科学性是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离所学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。
其次，可操作性原则。设计实验时，要考虑到实验材料容易获得，实验装置比较简单，实验药品比较便宜，实验操作比较简便，实验步骤比较少，实验时间比较短。
第三，单一变量原则。单一变量原则是实验步骤设计中非常重要的原则。确保”单一变量”的实验观测，即不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应一个反应变量；即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。
第四，严谨性原则。这里包含两层意思，一是对比实验，通过设置实验对照对比，即可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组；对照组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组，至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的，这样，从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，则可认定为是来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。二是平行重复同一实验，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。上述随机性原则虽然要求随机抽取样本，这能够在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影响。平行重复的原则就是为解决这个问题而提出的。
在遵循以上原则的基础上，就可以引导学生进行探究性实验设计。
首先要对实验原理进行探究。原理探究是指对实验进行理论上的探讨，主要解决完成实验任务的理论问题。进行相关原理探究时，要根据学生实际情况，教师通过一定的情景引发问题，展示实验设计任务，确定整堂课的学习方向。由于探究性实验本身往往有一定难度，问题的设计就显得尤为重要。设计的问题恰当，可以引导学生思考，有助于探究；设计的问题不恰当，则会使探究式实验丧失应有的作用。适当设置情景问题，让学生不但知道怎样做，还要知道为什么这样做，真正使学生在做中学，在学中思。然后组织同学们展示讨论的成果并对各原理进行评价，判断其合理性和可行性，最后选择出可行的原理，为下一步的探究做好准备。
其次是探究出科学可行的实验方案。从课本知识入手，培养学生大胆质疑的能力，养成探究习惯。人们求知识的过程，是一个不断破旧立新的过程。正是怀疑推动人们去思考，去探求未知的领域。所以根据学生实际，设计富有启发性的实施方案，并给予巧妙的设“疑”，是启发学生积极思考，培养学生创新意识的重要手段，也有利于激发学生探究性学习和创造性思维。善于疑，敢于疑，是走向真理的必经的阶梯。疑是思之始，学之端，鼓励学生大胆质疑是十分重要的。但是，要引导学生以正确的态度质疑，不可陷入怀疑主义的怪圈中。首先要引导学生思考实验步骤设计中隐含的科学方法，引导学生了解实验的思维过程，提出探究性的问题，培养学生探究的兴趣；然后根据实验可能的各种条件，让学生自行设计实验，进行实验操作，并作认真记录，引导学生分析实验结果，由结果推导出结论，培养科学探究能力，最终使学生形成：提出问题设计探究结果分析评价的探究式学习方法。
所以在学生选择出可行的实验原理之后，教师不能直接给出肯定或否定的判断，也不必提示实验方案，应该由学生根据原理进行实验设计，将抽象的原理与实际的实验任务结合起来，设计实验方案。将学生进行分组，每组选择上一步中确定的可行原理进行设计，完成设计之后，每组选派代表将本组的设计方案进行展示和讲解，其他同学提出疑问和指出缺漏，最后，大家选择出可行的方案。
第三是根据实验方案进行实验验证。前面两步是理论上的设计，该设计是否合理，还有待实验来验证，因此，探究性实验设计的教学必须有实验验证的阶段。在实验验证中，教师要事先估计到学生可能出现的实验方案，从而准备好可能需要的仪器、试剂和用品。每组学生可以自主选择自己认为合理的方案进行实验。在实验过程中，教师要提醒学生不仅注意操作，更要做好记录，获得足够的信息，以便对实验设计进行评价。最后，根据实验结果和记录分析实验结果，得出对该方案的评价并提出解决和改进的办法。
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，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
1 课程实施
1.1 课程目标：通过该课程的学习，使学生熟悉科研工作的基本过程，掌握人体机能实验研究的基本技能，并在此基础上，提高学生的自学能力、发现问题与分析、解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识，以全面提高医学生的综合素质。
1.2 课程内容：在较好地掌握机能学的理论知识和前期机能实验的前提下，七年制医学生就可以实施自行实验设计。整个设计过程大致有3个阶段，分别为选题和可行性论证阶段、实验操作和考核阶段以及实验结果分析和答辩阶段。
1.3 选题和可行性论证：选题主要由学生利用课余时间查阅资料确定，而可行性论证则用4学时以讨论的方式进行，主要对选择内容的科学性、创新性和可行性进行论证。对于七年制医学生来说，选题的科学性没有太大困难，一般都会利用业余时间查阅大量国内外文献。所出现的主要问题是选择的课题太大，现有的实验仪器和试剂无法满足实验要求。所以，在选题前要强调充分利用现有的仪器和实验条件。选题的创新性对于七年制学生来说是重要的， 教师要解决好创新性和可行性之间的关系，对实验中可能出现的问题要有充分的估计。对于七年制学生来说，自行设计的目的并不是为了发现一个新的生理学规律，而是为了 通过这一阶段的学习，掌握医学研究的选题和可行性论证的方法。
2 实验操作和考核
与五年制学生的操作考核不同的是，由于七年制学生考核的实验内容是自己设计的，很多实验是没有人做过的，或者是在原有实验的基础上进行较大的改进，具体的操作步骤和参数设定在实验指导上都查阅不到，这样造成在实验考核中遇到一些问题，但主要考核同学的基本操作就可以，这部分内容12学时。
3 结果分析和答辩
实验结束后，教师要求学生写出1份完整的科研论文，完全参照科研论文的格式、要求来写。由同学做论文报告，报告的重点在结果和分析讨论上。报告内容最后以答辩的方式进行讨论，由3名任课教师组成的答辩委员会及其他同学对实验结果进行提问。通过这一阶段的训练，使学生对科研论文的撰写和答辩的过程有所了解，这部分用4学时来完成。
4 效果及评价
1.转变高中生物实验设计的观念
在高中生物教学过程中，教师要认识到实验设计的重要性，改变传统的实验设计教学理念.教师首先要重视实验设计，在固定的生物课时的基础之上，提高实验设计的教学比重.生物教师不断进行实验设计观念的更新，认识到实验设计对教学的重要意义.不断的学习生物的理论知识和教学观念，加强自身的实验设计能力，以及实验的引导能力，带动学生进行合理的科学的实验探究.
2.依据教材内容设计生物实验
生物教师要明确进行生物实验设计的目的，就是让学生对高中生物有清楚的了解.因此在进行实验设计过程中要将涉及的内容和教材的知识进行紧密的联合，在学生现有的生物储备基础之上进行生物实验的设计.只有设计在学生能力范围之内的生物实验，才能够充分调动学生的主动性和积极性.教师在进行生物实验设计时还要适当地加入一些有趣的创新，让生物实验更加有趣生动，这样可以提升学生参与实验的积极性.在设计生物实验的时候就是要告诉学生进行生物实验的目的，让学生明确实验探究的要求，从而进行针对性的实验学习.例如在进行“观察细胞的有丝分裂”这个生物实验设计时，教师要，给学生时间让学生自制洋葱根尖的有丝分裂装片，让他们在显微镜下自己来观察细胞的有丝分裂.在设计实验的时间控制上就要给学生留出这部分时间，让学生能够耐心细致地观察生物的现象.为了提高生物实践设计的效率，教师可以引导着学生提前进行预习，掌握生物实验的操作方法，这样可以在进行实验的时候，加快速度提高效率.
3.做好生物课堂演示实验设计
高中生物实验一部分是课堂的演示实验，还有一部分是实验室的操作实验.生物课堂演示实验扮演着重要的角色，可以起到良好的示范性作用.学生在课堂演示实验过程中能够明白生物的规律和概念，加强记忆能力.因此教师在设计生物课堂演示实验的过程中，要注重学生思维的启发，引领学生进行生物思考.教师在生物实验设计过程中要提升实验的成功率.成功的实验可以节省课堂的演示时间，还会让学生领悟到生物学的奥秘.相反，若是生物课堂中总是出现差错，那么就会让学生对生物理论和生物概念产生怀疑.因此教师在进行课堂实验演示之前要进行良好的实验设计工作.要进行教材的深入研究，掌[HJ1.7mm]握生物教学的目的，提前做好演示实验.教师做好紧密的生物实验设计，配合着熟练的操作，顺利的完成课堂的演示实验，满足学生的好奇心.
在实验设计过程中还要保证实验的可观性.生物实验是让学生来进行观察的，不具有可观性的生物实验就失去了演示的作用.所以教师在进行生物实验设计的过程中，要注重生物实验环境的选择，尽量在亮度适中、光线较好、位置较高的地方进行实验，让全班的同学都能够清楚的看清生物实验的过程.教师在实验操作中要严格的按照教材的要求进行，将实践和理论相结合，一边演示一边教给学生观察，提高学生的理解和记忆能力.
生物实验设计过程中要始终的渗透生物思想.学生在观察生物实验的时候能够加强对生物的理论和概念的认识，在分析总结过程中进行创造，提升自身的思考力和创造力.教师对学生进行思维方向上的引导，可以提高学生对生物的领悟能力.例如在学习“酶的高效性”生物实验设计过程中，教师为了提高学生的生物思想就可以采用提问的方式，提前设计好提问的问题，引发学生进行知识的探索.教师让学生观察试管中的气泡在量和速度方面有哪些区别？两个试管中的卫生香燃烧时有什么区别？产生这些区别的原因是什么？这样学生在认真地回答问题过程中就进行了生物知识的深入思考，加强了对生物学的理解.
4.鼓励学生进行生物分组实验设计
生物学是一门以实验为基础的科学，生物学的基础理论都是建立在实验基础上发展起来的。因此，实验在生物教学中有很重要的地位。随课程改革的不断深入和研究性学习的广泛开展，高考对生物学实验的考查要求越来越高。从近几年的实验题在高考中的题型变化来看，单纯考查课本实验内容的试题已很少出现。而以课本实验为依托，侧重考查学生对实验进行设计、分析和评价的能力成为命题趋势。命题考查的几种形式有：1.找出实验设计中的错误并改正；2.补充和完善实验；3.分析实验结果并得出结论；4.设计实验方案，写出实验步骤。其中，设计型实验题更是热点。因为这类题能较全面地考查学生的实验知识和基本技能，分析和解决问题的能力及创造能力。
二、生物实验设计复习策略
（一）掌握理论基础，作到心中有数
1.实验设计的基本内容
一份完整的实验设计方案，一般包括这样几方面的内容：（1）实验课题：是关于一个什么内容的实验；（2）实验目的：要探究的某一科学事实；（3）实验原理：进行实验依据的科学道理；（4）实验对象：进行实验的底物；（5）实验条件：完成该实验必需的材料用具；（6）实验方法与步骤：实验实施的具体方法及过程；（7）实验现象：实验过程中发生的事实；（8）实验结果的预测及分析：能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因；（9）实验结论：对实验结果进行准确描述并给出一个科学的结论。
2.实验设计的基本原则
（1）科学性原则
即在实验设计中必须有充分的科学依据。整个实验设计的思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科的基本原理。
（2）简便性原则
设计实验时，要考虑到实验材料容易获得，实验装置比较简单，实验药品比较便宜，实验操作比较简单，实验步骤较少，实验时间短。
（3）随机性原则
随机性原则是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做的意义在于：一是消除或减少误差，二是平衡各种条件，避免实验结果的偏差。
（4）单因子变量原则
指在实验中控制其他因素不变，只改变其中一个因素，观察其对实验结果的影响，而这个因素就是该实验中所要研究的因素。
（5）对照性原则
实验中的无关变量很多，必须严格控制，才能平衡和消除无关变量对实验结果的影响。设立对照实验就是消除无关变量对实验结果的影响，鉴别实验中的处理因素与处理因素的异同。通常有以下几种对照类型：空白对照、条件对照、自身对照、相互对照、平行重复。
即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复几次实验，观察其对实验结果影响的程度，这样可以避免偶然因素下的误差。
（二）实验设计的基本方法
1.设计思路
准确把握实验目的，细心弄清设计要求，精心策划实验方法，合理设计操作过程，严格设置对照实验，准确预测实验结果，分析得出相应结论。
2.设计步骤
（1）假设的提出
根据题设的要求，先确定变量x，在此基础上提出假设，常可描述为：“当条件x存在时，事件p能发生；当条件x改变时，事件p不能发生或发生的程度发生改变。”
（2）确定实验方案
根据提出的假设，明确实验目的和原理，充分利用题目中给出的实验试剂和材料，确定实验方案，设计对照实验。 转贴于 （3）叙写操作步骤
描述过程用词要科学、准确，遵循实验设计的基本原则。操作步骤要求条理清晰，简明扼要，一般不宜连续描叙，往往可分段叙写，按分组、编号处理（设计对照实验）观察、记录的思路进行。设计对照实验，要控制好单一变量，即除变量x唯一不同外，其他条件一样。因此叙写常用到“相同”、“相等”、“等量”等词。
（4）预测结果、结论
根据原理及已有的知识推测实验现象，分析得出结论。在回答问题时，有时可根据实验假设预测可能出现的结论再反推实验结果（现象）。
以上只是解答实验设计题的一般思考方法。在解题过程中，应根据实验设计题的具体情况和要求，作出正确的回答。
三、生物实验复习实践
（一）以课本为基础，掌握理论
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的阐述，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。这就要求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实验设计的理论知识。
（二）加深加广，拓展实验教学
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，着重让学生了解实验者实验意图，认识实验的形成过程，分析实验中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。
（三）实验重设，树立信心
进行实验设计的初期，学生对实验设计方案的思路模糊，存在畏惧的心理。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”的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思路，为实验设计实施的可行性奠定良好的心理基础。
（四）典型剖析，理顺实验设计的思路
在课堂上，教师可选择经典题型作为范例，以高考题作为典型例题，说服力强，可信度大。最后再拿出高考题的准确答案及评分标准，让学生知道如何才能真正解决问题，拿到高分。
（五）专题训练，培养能力
“实践出真知”，只有将知识应用于实践，才能加深对知识的理解和巩固，从而形成相应的技能。学生在明确了实验设计的基本原则和思路之后，一定数量的设计练习是必要的，它可培养学生综合处理信息的能力、逻辑思维能力以及语言文字的表达能力等，提高实验设计题的应答准确性。
一、教材资源的再开发，是优化实验设计的基础
优化实验设计是在传统实验基础上的延续和发展，需要学生自己探索实验方法，选择实验器材和药品，评估实验成败，这对提高学生的实验技能和素质，培养独立探索精神和分析问题、解决问题的能力无疑是有益的。
通过优化实验方案设计，让学生体验创新发现的乐趣，使思维受阻的学生豁然开朗，并激起思维的共鸣，提高学生思维的发散性。从调查结果中得出，优化化学实验能抓住学生的心弦，设立疑问、激发兴趣，可使学生以积极的态度、振奋的状态投入到化学的学习中。
二、准确运用知识迁移，是优化实验设计的途径
小到知识点之间，大到整个章节，关键是教师怎样利用学生已掌握的知识，去搭桥开路。在进行知识迁移发散过程中，应遵循由已知到未知，由具体到抽象的原则，注意培养学生运用已有知识，促进知识的迁移，要从学生实际出发，合理安排联系。无数成功的实践告诉我们，联系学生以前或正在学习的其他学科知识，能使学生反应更快，教学效益更好。
以点带面，用一个实验设计带动了许多知识的综合巩固应用，涉及知识面较广，包括酸的性质、二氧化碳的性质、质量守恒定律及压强等相关的物理知识，设计出许多精彩的实验方案。通过学生的自主思考，主动探索，就能顺利地实现知识的迁移，并设计出较优的实验方案，充分促进知识、能力、思想三方面的和谐发展。
三、运用问题生成设计情境，是优化实验设计的核心
在化学实验设计中，要合理设置、引导学生提出核心问题，牢牢把握核心问题，把它作为贯穿实验的思维主线，围绕它进行猜想和假设、实验和分析，达到实验最优化的目的。
学生在自主探索的基础上，发表自己的见解，个体学识与智慧为整个集体所共享，经过与其他学生的交流、修正，使实验设计达到最优化，也使学生体会到成功的喜悦。
四、重视对实验异常的再探索，是优化实验设计的提升
有些实验会出现预料之外的现象，此现象往往包含学生还没有认识的事物规律，我们可以抓住这些难得机会，追根溯源获得突破。
实验异常现象的探索孕育着创新，也孕育着优化实验的机遇。学生在获得化学知识和技能的同时，不仅能体验探究的乐趣，还能有效培养学生的创新精神和实验探究能力。
五、实验报告的科学准确，是优化实验设计的体现
关键词：实验设计；情境创设；转换法；对比法；复习课
文章编号：1008-0546（2015）07-0050-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2015.07.017
一、背景分析
化学是一门以实验为基础的科学。著名化学界老前辈、化学史权威袁翰青说，学生不做实验是学不好化学的。戴安邦教授曾经指出：“搞化学实验，不管怎样增加，都不会过分。”这是他们在一生科学生涯中总结出来的精辟论断，同时也说明了化学实验在化学教学中所起的不可估量的作用。在化学教学中，实验是学生学习的前进动力，是学生学习兴趣培养的催化剂。尤其是在新课程改革中，更强调了实验的重要性。化学实验对于化学课程目标的全面落实具有重要的作用，在复习课中要围绕核心知识内容精选有关的实验内容，设计有科学探究意义的实验活动，应用化学知识探究和解决实际内容。学生科学探究中怎样进行实验设计以及设计什么样的实验进行科学探究是制约着学生进行科学探究的主要因素。
科学探究是化学新课标内容的一级主题，它既作为学习的方式，又作为学习的内容和目标，必须落实到其他各主题的学习中。科学探究属于方法性内容、程序性知识，不能用准确的语言和符号来表达，长期以来没有作为狭义的知识出现，教材中也没有以文本形式体现，只是大量的具体探究实例。对于科学探究学习的评价，在目前的纸笔测试中也无法全面的对学生的科学素养进行评价，学生喜欢实验却缺乏科学探究的意识。掌握科学探究的一般方法可以提高学生的科学探究能力，促进学生的可持续发展。
基于这样的认识，在对人教版初中化学教材中有关内容进行归纳整合后并借鉴学生平时反馈情况的基础上，笔者开设了一节科学探究中如何进行实验设计的复习课。通过学生分组实验引出科学探究的一般要素，点出本节课要解决的问题：如何进行实验的设计。通过回归教材、总结归纳、尝试设计实验等环节层层深入，提炼出常用实验设计的方法，使科学探究的内容和方法明朗化、显现化。
本节课的目的是让学生：（1）从学生分组实验中不同实验装置类似实验原理出发，激疑进而展开猜想等活动引导学生了解科学探究的一般要素。（2）分析归纳实验设计的一般方法，再次认识教材中的许多实验设计。为此，笔者一方面借助于分组实验，动手实践的切身体验，将学生进一步置身于探索者、发现者的角色，引导学生了解常用实验设计方法的基础之上，交流讨论、合作探究完成实验设计；另一方面又借助于多媒体教学手段，将自然、社会、生物等各个领域中的相关知识有效整合进本课教学，充分放大知识点的应用，努力折射出枯燥的实验设计背后所散发的独特魅力。
二、教学案例描述
1. 情景1
将班级学生分组，每六人一小组完成两个兴趣小实验。
实验1：将注射器内的液体注入到锥形瓶中，振荡，观察现象。
实验2：将小气球内的液体注入到软塑料瓶中，振荡，观察现象。
实验3：将注射器内的液体注入到集气瓶中，振荡，观察现象。
师：你看到了什么现象？
生：展示装置并描述装置发生的现象。
师：三套装置产生的现象各不相同，它们的实验原理类似吗？
生：三套装置都是密闭的，由装置内压强减小引起装置中部分器材产生形变从而观察到明显的现象。
师：哪些液体和气体能让装置产生这样的形变呢？
生：互相讨论后回答。（1）氢氧化钠溶液和二氧化碳气体；（2）水与二氧化碳或二氧化硫或氯化氢气体；（3）水与氨气；（4）稀硫酸与氨气……
师：针对刚才老师的疑问，你们做出了猜想，接下来我们还需要设计实验、进行实验、验证猜想、得出结论、反思与评价等。这就是一般进行科学探究的要素。
师：刚才同学们的实验装置中的液体是氢氧化钠溶液，瓶内气体是二氧化碳。我们知道氢氧化钠与二氧化碳的反应无明显的实验现象，你能通过老师的实验设计明白其中的设计原理吗？（教师分步演示实验。见图2）
师：演示实验1、2、3步，此时能证明氢氧化钠可以与二氧化碳反应吗？
生：可以，先让二氧化碳与水反应，当反应不再进行时加入固体氢氧化钠，通过塑料瓶的变瘪程度可以判断出氢氧化钠能与二氧化碳反应。
师：象这种没有明显现象的反应，通过巧妙的实验设计，让隐性实验显现化。这种实验设计的方法可以归纳为转换法。
师：要证明一个化学反应是否发生，我们除了通过观察实验过程中伴随的明显现象外，还可以有什么方法呢？
生：检验是否有新的生成物。
师：演示实验4。
师：在设计实验验证化学反应能否发生时，不要忘记紧扣化学反应的本质有新物质生成，通过后续实验检验有新的生成物或检验反应物消失（减少）也是途径之一。
学以致用：提供氢氧化钠和碳酸钠分别在水和乙醇中的溶解度，让学生根据信息设计实验，证明二氧化碳能与氢氧化钠反应。
学生分组讨论设计实验、分组汇报、评价实验方案、演示实验。
师：人教版九年级化学上下册教材中哪些实验设计用到了转换法？实验的目的分别是什么？
学生分组讨论，汇报。
生答：如分子运动看不见，可转换成可见的酚酞溶液的变红证明分子的运动，把微观粒子的运动宏观化。又如，探究空气中氧气含量的实验，该实验氧气的体积看不见也不易测量，可转换成水的体积进行观察，把间接的现象直观化。再如氢氧化钠溶液和二氧化碳的反应无明显现象，可转化成先在氢氧化钠溶液中滴入无色酚酞，然后再加稀盐酸至红色突然褪去，证明酸和碱之间确实发生了化学反应，等等。
2. 情景2
师：刚才同学们的分组实验中，密闭容器内的压强减小导致部分装置发生形变可以证明氢氧化钠能与二氧化碳反应吗？
生：氢氧化钠溶液中的水也可以和二氧化碳发生反应导致装置内的压强减小，所以仅通过密闭装置压强减小无法判断氢氧化钠能否与二氧化碳反应。
师：如何用这样的装置设计实验证明氢氧化钠能与二氧化碳反应呢？
生：将刚才装置中的氢氧化钠溶液换成等体积的水做对比实验即可。
师：很好！对比法也是我们常用的实验设计法之一。设计对比实验时关键要弄清楚实验的目的是什么？实验中的相同因素和不同因素分别是什么？下面请同学们回顾一下教材中哪些实验设计运用了这种方法？
生：互相讨论。
生答：⑴对人体吸入的空气和呼出的气体的探究；⑵探究二氧化锰对过氧化氢溶液分解速率的影响以及不同种类的催化剂对化学反应速率的影响；⑶木炭、硫磺、铁丝等分别在空气与氧气中燃烧；⑷探究燃烧的条件；⑸探究金属活动性顺序的实验等等
师：下面我们来讨论几个比较典型的对比实验（见表3）。
学生讨论归纳，教师引导纠错，深刻理解每个实验的目的及相同与不同的因素。
师：铁在潮湿的环境下会生锈，铜如果也置于潮湿的环境中是否也会生锈呢？
生：也会生锈，有铜绿生成。
学以致用：李明同学视力不好，戴了一副眼镜（铜制眼镜框），某日发现镜框上出现了绿色物质，通过学习知道，该物质是铜锈，主要成分是 Cu2（OH）2CO3（俗称铜绿）。
【提出问题】铜在什么条件下生锈？
【假设猜想】根据铜绿的化学式，猜想铜生锈可能是铜与 、 、 共同作用的结果。 猜想的依据是 。
【设计与实验】
师：实物投影学生设计的实验方案，与学生一起评价各种实验方案的优缺点，并确定最佳实验方案。
师：通过今天的学习，同学们对科学探究不再茫然，对实验设计不再无助。实验设计的能力有了一定的提高。在现实生活和今后的学习中要针对不同实验目的灵活运用多种实验设计方法进行科学探究。
三、教学反思
学生是课堂的主体、学习的主人，在课堂教学中只有将学生的兴趣激发出来，潜能挖掘出来，课堂才会有生命力。本节课通过分组实验步步设疑、创新实验设计激发思维、身边熟悉的变化层层剖析使得整节课上同学们个个兴趣盎然，纷纷献计献策设计实验方案完善实验方案。
思维是课堂生成的前提和内核，启发学生进行思维不但可以是枯燥难解的教学活动变得生动有趣，而且更易达成教学目标。如何在课堂上让学生保持持久的求知欲，这就需要教师分析学情，研究教材，精心设计课堂教学，引导学生在课堂中主动需要和探索新的未知知识。
1. 注重情境创设，助推学生的认知行为
教学情境的功能不只是导课。好的教学情境对学生的认知活动、情感活动和实践活动等都具有激发、推动、维持、强化和调整的作用，在教学的全过程中发挥着作用。本节课选着学生分组实验“密闭容器中液体和气体混合”的情境，在教学进程的不同阶段出现，起到了三个作用：一是引入新课，激趣质疑；二是利用实验情境突出实验装置设计的巧妙性，引出了实验设计的方法――转换法；三是承上启下的过渡到另一种实验设计的方法――对比法。一组兴趣实验的情境创设串起整节课的主干知识，让学生通过亲自实践形成感性认识，在剖析实验原理、归纳实验设计方法的过程中促进学生进行思维联想，便于学生对知识进行重组和改造，帮助学生知识的同化和顺应，最终促进学生理性认知的发展。
2. 改进实验设计，彰显实验的方法功能
《义务教育化学课程标准》明确要求科学探究氢氧化钠的性质，氢氧化钠与二氧化碳的反应是一个无明显现象的重要反应。从各类教参资料及近几年中考实验命题来看，设计该实验一般采用对比的方法或直接检验生成物的方法。笔者重新设计实验：在塑料瓶中充满二氧化碳气体，倒入半瓶蒸馏水（在瓶口挂上装有片状氢氧化钠固体的塑料小药瓶）振荡，观察实验现象；倒置塑料瓶，让氢氧化钠与剩余的二氧化碳反应，观察现象；用注射器注入稀盐酸，观察现象。将该实验与学生分组实验对比分析，总结出两种常见实验设计方法，突破了本节课的教学重点和认知难点。
优化整合的实验起到了构建新知、形成概念、运用知识、培养探究能力等多种功能。
3. 注重知识迁移，全面发展科学素养
学习的最终目的不是将知识储存于大脑中，而是要将知识灵活运用于不同的实际情境中，解决现实生活中的各种问题。为了提高学生综合应用知识的能力，教师需要帮助学生夯实“双基”，将所学的知识条理化、系统化，构建知识体系。通过知识的迁移和综合运用，把科学思维的方法教给学生，提高学生应用化学知识和科学方法解决实际问题的能力与技巧，为学生的可持续发展奠定必要的基础。
一、根据课标、考纲及课题结构特点掌握教学的重难点
根据课标、考纲和课题结构特点，《组织培养》一课应让学生熟悉植物组织培养的基本过程及影响因素，理解细胞分化、植物组织培养、脱分化、再分化、愈伤组织等概念，掌握实验设计的方法和步骤。本课题的重点是植物组织培养的基本过程和影响因素、实验设计的方法和步骤。难点是实验设计的方法和步骤。
二、加强考点横向联系，紧扣教材有机整合
（一）的组织培养与必修和选修内容联系的教学实施
观看《黄开了》音乐视频1分钟，通过影像吸引学生注意力，引起学生学习的兴趣。由于植物组织培养在选修3模块已学过，所以直接让学生对植物组织培养过程进行排序。根据几道判断题把植物组织培养的原理、愈伤组织、脱分化、再分化等概念进一步分析，实现与必修模块中的细胞分化、细胞全能性、基因选择性表达等内容的联系与整合。
一、植物组织培养的基本过程及相关概念
1.根据植物组织培养的过程把下列图片准确排序
2.请判断下列说法的对错
（1）植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因 （ ）
（2）高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 （ ）
（3）植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同 （ ）
（4）愈伤组织是一团排列疏松的薄壁细胞组成，是再分化的产物（ ）
（5）脱分化是已分化的细胞转变成具有分生能力的薄壁细胞，进而分出丛芽和根的过程（ ）
以一道选择题把影响植物组织培养的因素集中在各个选项中，通过对各个选项的分析完成教学。如MS培养基的主要成分，可与必修一的大量元素、微量元素、有机物等知识联系，还可以通过植物、动物、微生物培养基的比较，让学生进一步建立联系，掌握相关的知识。关于影响因素中的光照，可以让学生回忆光照在植物组织培养的脱分化和再分化中的作用，尤其是再分化过程中叶绿素的合成与光照有关等进一步巩固相关知识。
二、影响植物组织培养的因素
1.下列关于影响植物组织培养因素，说法正确的是 （ ）
A.不同植物组织培养的难易程度不同，同一种植物材料培养的难易程度相同
B.在植物组织培养中，常用MS培养基提供营养物质
C.pH、温度、光照条件等对植物组织培养并不重要
D.植物激素中生长素和细胞分裂素的作用是互相独立的
内因：植物种类、材料年龄、保存时间等
外因：1）营养：MS培养基 2）pH、温度、光照 3）植物激素
（二）的组织培养实验设计相关知识应用的教学实施
以主干和核心知识为主，注重知识的应用，把高考的一些热门考点与课题有机整合，利用《组织培养》激素的相关知识，提出探究NAA/BA用量比例对愈伤组织再分化的影响，指导学生进行实验设计，让学生掌握实验设计的方法步骤。在学生掌握课本相关理论知识的前提下，强化核心知识应用，训练学生实验设计的思维，煅练学生的能力。
通过学案和教师的指导，让学生了解实验设计的基本步骤包括：
1.确定是验证性实验还是探究性实验
2.确定实验目的、实验原理、观察指标
3.确定自变量、因变量、无关变量
4.设计实验步骤：
①分组标号、控制无关变量
②设置实验组和对照组，设置单一变量，控制无关变量
③观察、记录、分析
然后根据课本的知识拟出相关条件，提出实验设计的要求，在学案上以题目的形式给学生，并要求学生以学习小组为单位，根据实验设计的步骤逐步讨论完成，最后请各小组学生展示实验设计的内容，让各小组之间的学生互相评价，老师再根据学生实验设计的情况给予评价。
实验设计题：在植物组织培养中， NAA/BA的用量比例大于1、小于1或等于1时，诱导结果可能会有利于根的分化、芽的分化或促进愈伤组织的形成。为探究NAA/BA用量比例对组织培养的影响，请你依据所给材料用具设计出实验的方法步骤，观察并记录实验数据。（NAA是萘乙酸，属生长素类，BA是6-苄基嘌呤，属细胞分裂素类。）
材料用具：同一株未开花植株的茎上部新萌生的侧枝若干，灭菌的MS培养基、体积分数为70%酒精、体积分数为0.1%氯化汞、一定浓度的NAA、BA溶液，无菌水、镊子、解剖刀、培养皿、超净工作台、酒精灯、高压灭菌锅、滤纸、标签、恒温箱等。
小学自然是以实验为基础的学科。精心设计实验，让学生通过亲自参加实验获得知识是搞好小学自然教学的关键。教学实践证明，实验设计的好坏直接关系到教学的成功与失败。现就如何搞好自然教学中的实验设计谈谈个人的体会。
一、实验设计要符合自然学科特点一切自然科学都来自实践，都是从科学实验和生产实践中总结发展起来的，小学自然也不例外。教师在教学时，要让学生充分感受到大自然的丰富多彩，培养学生探求自然知识的兴趣、爱好，增强学生学科学、用科学的能力。
认识自然始于观察自然，让学生用观察的方法认识自然。如“四季星空”的教学，由于教学内容分散、抽象，学生很难形成对四季星空的整体认识。教师在实验设计时，要科学地安排学生观察四季星空，保证观察的持续、完整。指导学生用正确的方法观察，写出观察日记，积累有关四季星空的感性认识和材料。并引导学生归纳总结出：不同季节星座交替出现，北极星始终停留在原位置不动，周围的星座绕着它逆时针转圈，且一年转一圈等有关四季星空的变化规律。“水的循环”的教学设计则可以采取另一种方法。教师充分利用学生已有的对水的感性认识。如：天上有下不完的雨、雪；淋湿的衣服会干，冬天关在屋子里洗澡窗玻璃上会有水珠等。引导学生通过实验归纳总结出：水或冰受热变成水蒸气，水蒸气遇冷变成水或冰的循环规律。让学生通过实验的方法认识自然现象，总结自然规律，使感性认识上升到理性认识。为培养学生科学世界观创造条件，增加学生探索宇宙奥秘的兴趣爱好。
二、实验设计要符合学生的认知规律教学活动是教师教、学生学的双边活动，学生是学习的主体。教师在实验设计时要充分考虑学生的主体地位，让学生在学习过程中能够通过自己的观察、思考、实验得出结论，达到认识周围自然现象的目的。低年级学生年龄小，注意力不易集中，感知世界往往从兴趣出发，抓不住事物主要特征等特点。设计实验时要采取多种方式，调动他们的各种感官有意识地直接观察事物。如：“植物的根”的实验设计，教师可通过提供大量的可供学生观察的有代表性的实验材料——植物的根，让学生在观察、比较的基础上，归纳总结出：植物的根有直根和须根之分。常见的萝卜、胡萝卜等直根，土豆、红薯等须根，它们可以储藏养分即贮藏根。学生可以通过观察直接获得知识，而中高年级学生已初步具备了观察事物的能力，且能自己动手做一些实验。他们对神秘的自然界充满了好奇，对探索自然奥秘充满了自信。这时教师设计实验，主要是以一种引路的方式让学生多动手，多动脑，自己动手实验获得结论，并自己设计实验验证结论。设计“水的浮力”的教学实验，就可以通过学生自己动手将各种不同类型的实验材料放入水中观察现象，并动手将浮在水面的物体用手向下压，产生水有向上的浮力的直观感受，从而得出结论。然后让学生自己设计实验证明下沉物体也受到水的浮力的作用。并启发学生思考如何利用水的浮力，使不平衡的杠杆达到平衡。这种设计可满足学生强烈的求知欲，达到事半功倍的效果。
三、实验设计要联系当地的自然条件
教学大纲规定：“自然课要密切联系当地自然条件。”我县地处鄂西山区，有丰富的动植物资源和矿产资源。这些抬头可见，垂手可得的实验材料，为丰富自然教学实验提供了方便。教师在设计实验时，充分利用这一自然优势，通过多种形式，使原本生动的自然课教学更加丰富多彩。
“学习的最好刺激乃是对所学材料的兴趣”。小学生对周围的一切事物都充满了好奇，他们渴望认识自然，了解自然，弄清为什么有的树到了秋冬季就会落叶，而有的却抽出了新芽，动物靠什么越过寒冷的冬天等问题。教师要充分利用学生这一兴趣特点进行实验设计。如昆虫是小学生常见的最易引起他们兴趣的一类动物，在山区无论是天上飞的，还是地上爬的应有尽有。教师在设计实验时可先安排学生到林间、树旁、小河边捕捉各种昆虫，并将各自捕捉的昆虫有选择地带到课堂，进行认真观察、研究，看它们都有一些什么共同特征，从而达到认识昆虫的教学目的。
实验设计要联系当地的自然条件。教师要全面了解当地的自然资源，做到心中有数，进行实验设计方可如鱼得水，运用自如。设计“植物的生长与环境”这类教学实验时，要安排学生对当地的气候资源，水土资源进行较长时间的观察分析，记好观察日记，归纳总结出：植物适应在什么样的气候条件下生长发育，什么样的植物适应什么样的土壤种植等有关植物生长与环境的知识，并指导当地的农作物种植，服务地方经济建设。培养学生学科学、用科学的能力，使他们在获得科学知识的同时，掌握一定的劳动技能。
教学的实践过程也是教学方法的探索研究过程，好的实验设计思想有利于学生有效地掌握基础知识、基本方法，培养学生的技能和能力，有利于义务教材内容的完成，也有待教师更进一步地探索研究。
