浅议高三学生注重培养高三学生实验案例设计与评价能力

【摘要】当然实验题不管以什么背景、以何种题型出现，涉及到的问题都是基础知识的综合运用。复习中指导学生归纳、概括并掌握化学实验基础知识，提升其设计、分析、评价化学实验装置及操作的能力就显得十分重要。
【关键词】实验方案 设计与评价 重要性 方法 能力培养
2013年的高考临近，如何开展高效的复习，如何提高学生的解题能力，让学生把该拿下的分数顺利拿下，老师们使出纷身解数，就各类高考试题一研究再研究，意图从中找到突破口，找到一定的方法，一举拿下高分。而从每次的考试来看，实验题的解答成了学生无法抹去的“痛”，有分拿，却得不到高分。就这一现状，今天通过查阅资料以及同行的沟通，自我的小结，特撰写该文，与大家共享。

1.培养实验方案的设计与评价能力的重要性

其实从2012年的高考题来看，我们不难发现全国卷的高考题分别从物质的量（12题6分）、离子反应（7题6分）、化学能与热能（9题6分）、原子结构、化学键（10题6分）元素周期律与元素周期表（27题15分）化学反应速率和化学平衡（8题6分）、电化学（11题6分）、无机非金属材料的主角——碳和硅（28题15分）、物质的检验、分离和提纯（29题15分）、实验方案的设计与评价（28题15分）、有机化学基础（38题15分）。各试题突出对主干知识的考查，试题的背景素材大多比较新颖，增加了试题的陌生度，重视学生能力的考查，体现了以知识为载体、以考查学生能力为目标的命题指导思想。其中第28题就实验方案的设计与评价考查的内容就是铜粉中CuO的含量。首先跳出学生视线的是甲酸与浓硫酸作用制备CO，这一反应在教材中未出现，这就要求学生有拓展思维，有举一反三的能力；接下来要求写出实验现象及操作步骤，这是初中化学就涉及到的（初中就详细的讲解了CO还原CuO反应的步骤、现象、原理、注意事项等），而接下来的样品中单质铜的质量分数的计算以及新的实验方案的设计难度也相对不大，但要求学生掌握最基本的设计理念，也对学生基础知识的夯实、基本技巧的运用要求更高。学生要求掌握浓硫酸、浓硝酸与Cu或CuO的反应，同时务必巧妙的运用稀硫酸只与CuO反应而与单质铜不反应这一简单原理，而这些都源于教材。

2.如何培养实验方案设计与评价的能力

2.1 了解实验方案设计的基本流程。

（1）设计实验方案：①明确实验目的、实验要求；②构思实验方法与步骤；③选择实验仪器和药品。
（2）实验并收集资料：①观察实验现象；②收集实验数据；③处理实验问题。
（3）分析、得出结论：①整理资料，数据处理；②分析概括，得出结论；③写出实验报告。

2.2 了解实验设计的基本原则。

（1）科学性：实验原理要科学，操作程序、方法要正确，不得随意编造。
（2）安全性：要避免有品的使用和危险性实验的操作。
（3）可行性：在条件允许、效果明显、操作方便的前提下，尽可能选择快捷、明朗、有效实验方案。
（4）简约性：尽量做到装置简便、步骤简短、完成实验时间短。
我们常常以实验室制取O2为例来讲解以上原则，在选择药品时要针对实验原理，可选择KClO3、KMnO4、H2O2等药品针对要求实验的可行性和简约性我们选用H2O2来制取O2是因为它凸显了其操作快捷，现象明显、装置简便，步骤简短，完成时间短等基本设计原则。

2.3 设计基本思路。

在高三的实验复习中，务必注意以下几点：①回归教材，分析每一个实验的实验程序、分析实验中的每一个步骤的作用以及各步骤之间的联系，从中学会研究事物、解决问题的方法；②基于教材而高于教材具备相关的实验操作技能、具备验证相关实验事实的能力，能有效的对实验现象和结论进行分析处理；③通过提升具备对一些实验问题进行初步的探究性研究，理解对实验仪器、实验材料选择的理由，实验步骤的合理性，从整体上把握实验的要求和目的。

2.4 实验设计的程序和方法。

解答实验题与其他试题有许多共性，但实验题有其特殊的程序和方法。一般来说主要表现为：①严谨审题，明确实验的目的要求；②构思实验方法、步骤；③选择合理的实验仪器、药品；④观察实验现象，记录实验数据；⑤分析实验现象和有关数据，得出结论。

3.实验方案的创新设计的几种方法

通常化学实验方案的创新性可以从两方面考虑：一是实验原理的创新设计，凡是物质间满足“反应易发生”“速度快慢适当”“产物比较纯而且易分离”的反应均可以用于制备所需产物；二是实验装置的创新设计，根据现有的仪器，考虑题目给的药品状态、反应条件以及仪器用途等可以大胆的改进制备装置、净化装置、收集装置、除杂装置，体现创新精神。比如设计过程中务必要考虑尾气处理装置的设计、防污染安全装置的设计、量气装置的设计。在尾气处理装置的设计中要充分考虑装置是否符合能充分吸收气体、不倒吸、与大气相通等特点。例如氨气的尾气吸收 往往要考虑用浓硫酸或水来吸收，但完全吸收后又要考虑防倒吸，所以通常在水中加入CCl4而导管直接伸入CCl4液面下。考虑的就是氨气极易溶于水儿不溶于CCl4溶液；或者改进装置，把直导管该成球形管或倒置的漏斗等。

4.实验方案的评价

4.1 评价角度。

根据实验原理，通过比较、分析和综合的方法，从①化学实验原理；②试剂与仪器的使用；③实验基本操作和顺序；④实验步骤等方面对实验的科学论证和评判，并能在必要时提出合理的改进意见。
例如，制取Cu（NO3）2有以下三个方案：①Cu+浓硝酸→Cu（NO3）2、②Cu+稀硝酸→Cu（NO3）2、③Cu+O2——→CuO+稀硝酸→Cu（NO3）2.以上三个方案中制取相同量的产物，方案；③所用硝酸最少，节约试剂而且方案；③不产生污染环境的氮的氧化物等有害气体。所以方案③为最佳方案。

4.2 评价试题中的常见类型。

①评价实验原理（如CH3CH2Cl的制取：原理1：CH3CH3+Cl2→CH3CH2Cl+HCl；原理2：CH2=CH2+HCl=CH3CH2Cl）；②评价实验方法（加热浓HCl与MnO2法制Cl2与KClO3与浓HCl反应或KMnO4与浓HCl反应制取Cl2）；③评价药品、仪器（药品简单易得，性价比高，仪器简单方便操作）；④评价实验现象和结论。如，2011年山东省高考题就考查了这一类型。原题是：某同学设计实验验证H2SO3酸性强于H2CO3：将SO2和CO2气体分别通入水中直至饱和，立即用酸度计测两种溶液的PH，若前者小于后者，则H2SO3酸性强于H2CO3。该实验设计不正确，在于（ ）。
4.3 实验方案的评价从的几个出发点。（1）从可行性方面对实验方案作出评价；（2）从“绿色化学”视角对实验方案进行评价；3.从“安全性”方面对实方案作出评价。而从安全角度考虑的主要因素有：①净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要放液体倒吸；②进行某些易燃易爆实验时要防爆炸（如氢气、CO还原CuO应先通气再点燃前还应该检验气体的纯度）；③防氧化（如白磷在水中切取，CO还原CuO后要同先熄灭酒精灯再一段时间的气体源于：论文发表网www.618jyw.com
）；④防吸水（对于易潮解，易吸水的物质实验时要采取相应的防护措施）；⑤易挥发的液体产物要及时冷却（如制取无水乙醇）。
当然实验题不管以什么背景、以何种题型出现，涉及到的问题都是基础知识的综合运用。复习中指导学生归纳、概括并掌握化学实验基础知识，提升其设计、分析、评价化学实验装置及操作的能力就显得十分重要。有关实验的基础主要包括化学反应原理、化学实验现象、实验仪器的正确使用，综合实验中实验装置的选择（包括制气装置、干燥装置、除杂装置、冷凝装置、尾气处理装置、防倒吸装置），相同仪器连接在不同位置的不同作用（如装有品红溶液的两只试管，放在气体制气装置后是为了检验SO2的存在，接着连接装有酸性高锰酸钾溶液的试管是为了除去SO2，再连接品红溶液是为了检验SO2是否除尽）。