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本文仅以“盐酸和氢氧化钠溶液能否发生化学反应”为例，来说明在教学中如何有效指导学生进行化学实验设计。
一、发现问题，确立研究内容
实验设计方案的题材新颖，更容易引起学生探索的兴趣和愿望，激发求知欲。所以，在教学中教师要善于为学生创设问题情景，引导学生提问。提问是学生进行探究的动力，鼓励学生多提问，改变“教师问，学生答”的呆板模式，变“学生答”为“学生问”，活跃思维。要借助依据，鼓励学生猜想，培养学生形成假设的能力，从而确立研究内容。
例如，在学习“中和反应”内容时，可先演示趣味小实验“变色的小花”，激发学生学习的兴趣和欲望，再创设真实生动的问题情景：教师向一支试管中加入少量氢氧化钠溶液，再逐渐滴加稀盐酸，振荡，使其充分混合。让学生观察实验现象，教师再提出问题：氢氧化钠溶液和盐酸混合在一起后，我们并没有观察到明显变化，它们之间是否发生了化学反应？同学们就会七嘴八舌，各抒己见：①两者没有发生反应；②两者发生反应了。同时也就确定了研究内容，即盐酸与氢氧化钠能否发生化学反应的实验验证。
二、根据研究内容，设计实验方案
在确定了研究内容的基础上，教师要引导学生分析所研究的内容。首先，对研究的课题所涉及的化学原理，对参加化学反应的各种物质的性质要有全面、较深入的了解和认识，要尽可能估计到在什么样的实验条件下，可能发生什么样的化学反应，以及产生什么样的实验结果。其次，必须按照化学反应原理，根据化学反应物质和生成物质的性质、实验条件的控制、发生反应时可能产生的能量变化，来预选实验方法和手段。然后，确定实验操作的程序和步骤。在实验控制条件方法上，可向学生介绍全面比较法、优选法、正交试验法等探寻最佳实验条件的方法，设计出合理的化学实验方案，以保证化学实验的顺利实施。教师要从实验目的、实验原理、实验步骤设计、实验药品和仪器及装置、实验操作及操作规程、实验结果的处理等六个方面进行指导，以帮助学生设计出自己的实验方案。
例如，在上述“盐酸和氢氧化钠能否发生化学反应”的实验验证中，教师可以提供一些备选的实验药品（盐酸、氢氧化钠、石蕊、酚酞、pH试纸等）和仪器（玻璃杯、温度计、试管、烧杯等），并引导学生分析指示剂与酸、碱反应的颜色异同，酸、碱性溶液的pH异同，化学反应常伴随着能量变化等化学知识，通过对比分析来设计出实验方案：①借助酚酞的变色来验证；②借助石蕊的变色来验证；③通过测溶液的pH来验证；④测溶液的温度变化来验证。 三、讨论实验方案的可行性
实验设计的方案初步形成后，教师要严格把关，与学生一起对实验设计方案的可行性，要从理论应用是否正确、实验方法是否可行、能否达到预期目的等多个方面进行论证，反复修改，最终加以确认并实施。
例如，在上述实验验证中，学生说：可以用紫色石蕊试液。具体操作是：在盛有NaOH溶液的试管中滴加2滴紫色的石蕊试液，石蕊变蓝色，然后逐滴加入盐酸，此时若蓝色变成紫色，说明NaOH与盐酸发生了反应。有的学生会马上反驳：这方法不好，因为“蓝变紫”分辩不清，应改为在盛有盐酸的试管中滴加2滴石蕊，石蕊变红色，然后逐滴加入NaOH溶液，当红色变成紫色，证明它们发生反应。有的学生建议：可以做一个对比实验。其他学生也发表了自己的看法：用酚酞作指示剂，因为NaOH能使无色酚酞试液变红色，滴加盐酸后红色变无色，就证明了NaOH与盐酸发生了反应。
还可以用pH试纸，从pH＞7一直测到pH＝7，最后到pH＜7。也可以把NaOH与盐酸混合，然后用手摸（或者用温度计测量混合前后溶液的温度变化），如果发烫，说明反应了。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。
四、依据方案，进行实验
在整个操作过程中，教师要密切注视每个学生的实验情况，并作具体指导，确保实验万无一失。引导学生对实验中可能出现的问题要认真思考，分析其中的原因，然后有针对性采取相应的措施，进行必要改进，逐步培养学生的科学实验态度和探究精神。
例如，在上述验证实验中，学生的很多错误操作都会导致实验失败，盐酸和氢氧化钠溶液的量的控制恰当与否，直接影响到溶液的颜色变化。氢氧化钠溶液中滴入酚酞溶液，溶液变成了红色，过了一会儿，红色溶液可能变为无色；滴入盐酸后，还可能产生气泡；用手摸试管底部，温度变化可能不明显等现象都有可能发生， 教师要从多方面进行指导，以保证学生能够按自己的实验设计方案完成化学实验。
五、对实验方案进行分析与评价
学生完成自己的实验方案设计，并按实验方案进行实验操作后，教师要引导学生分析和讨论实验方案的优点和不足，再对实验方案进行评价。对于学生设计的实验方案，教师要引导学生从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方面进行全面综合评价，进而分析出自己的实验方案的优点和不足，并加以改进。
例如，在上述验证实验中，学生通过设计实验方案，并亲身进行实验探究，对实验结果进行交流，得出结论。判断无明显现象的中和反应是否发生的方法很多，如用pH试纸，但操作时间长，数据不准确；根据热量的变化来判断也不是最佳方案，因为中和反应是放热反应，但如果浓度太稀或量太少，热量变化也不明显；如果用紫色石蕊判断，由于蓝色到紫色的变化不是很明显，因此最佳的方案还是用酚酞作指示剂，从而确定出最合适的实验方案。
总之，这样的实验教学设计虽然费时费力，但能较好地激起学生自主学习的欲望。学生不但掌握了实验设计的方法，更能让学生学会从不同的角度、不同的方位对同一问题进行认识，拓展了学生的思维空间。
