未雨绸缪善权衡——谈科学探究中实验设计与评价能力的培养.doc

未雨绸缪善权衡谈科学探究中实验设计与评价能力的培养 孙红保 实验是化学研究的基本手段之一。在科学探究活动中，实验方案的设计与最佳方案的选择直接关系到实验效率的高低，甚至是实验的成败。一. 实验设计与评价的含义 实验设计是指在实施化学实验之前，根据实验目的和要求，运用相关化学知识和技能，利用现有的实验条件，对实验的仪器、装置和方法所进行的一种规划。在科学探究活动中，科学、合理、周密、巧妙的实验设计，是顺利完成实验目标的重要保障。 实验评价是指针对实验目的和要求，对已有的多种实验方案进行科学论证和评判，选择最佳方案，并在必要时提出改进意见的过程。二. 实验设计与评价的基本原则 对某个探究实验，同学们可设计出多种实验方案。其中，最佳的实验方案要具有原理科学、效果明显、操作简便、安全可靠等特点。 1. 科学性：即实验原理、实验操作要正确，这是化学实验设计与评价的首要原则。如在实验室制备CO2时，药品不宜选择“石灰石和稀硫酸”，因为微溶；也不宜选择“石灰石和浓盐酸”，因为浓盐酸有很强的挥发性，会影响CO2的纯度。 2. 安全性：要尽量避免使用有毒药品和进行具有危险性的操作。 3. 可行性：所选的化学药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足。 4. 简约性：要尽可能简单易行，采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成实验。与“不加热”相比，“加热”条件下的反应装置和实验操作通常比较复杂。 5. 经济性：在不影响实验效果的前提下，要尽量减少化学药品的用量，一方面可降低实验成本，另一方面也可减少对环境的污染。 6. 无污染：在使用易燃、易爆、强腐蚀和有毒药品进行实验时，要考虑尾气和实验残渣的处理，最大限度地减少对环境的污染。如在“CO还原CuO实验”中，可采取点燃或用气球收集的方法处理有毒尾气CO。三. 实验设计的基本程序 1. 根据实验目的和要求，阐明实验原理，分析现有仪器和药品的特点，选择合适的仪器和药品。 2. 根据实验的特点，设计实验装置，画出装置草图。 3. 根据实验的要求，设计可行的操作步骤和观察重点，分析实验中应注意的事项（如反应过程中是否需要除杂及尾气处理等）。 4. 实验结束后对实验是否达到了预期目的进行反思、评价并写出完整的实验报告。四. 实验设计的类型 初中是化学学科的启蒙阶段，因而对同学们在实验设计方面的能力要求比较低，常常是在限定实验仪器和药品的条件下，来完成一个或几个实验片段；或在已完成了部分实验步骤的基础上，补足未完成的步骤。 1. 设计简单的实验方案。 书知实验目的及相关条件，要求设计简单的实验方案。解答这类问题，首先要根据题目要求和条件，联想与课本相关的知识点及实验原理，构思相关的化学情境，然后设计便于操作的实验方案。 例1. H2与CO化学性质相似，在高温下也具有还原性，某同学欲利用“洁净的铜片、集气瓶（盛满H2）、酒精灯、火柴、坩埚钳”等实验用品，探究“氢气是否也能还原氧化铜”。请你简述其实验方案。 思路点拨：本题是“CO还原CuO实验”的延伸，设计实验前要对该实验有较深刻的理解，如高温条件、还原气体的氛围、铜与氧化铜之间的转化关系等。 答案：用坩埚夹住铜片在酒精灯上灼烧，将灼烧后变黑的铜片迅速插入盛满氢气的集气瓶中，观察现象。 2. 设计实验步骤。 根据实验目的和给定仪器装置，设计或补全实验步骤。这类问题通常是实验顺序的设计，如混合物检验顺序、装置连接顺序、实验操作步骤顺序等。 例2. 明明欲利用下列仪器、装置（每套装置限用1次），验证某混合气体的成分是CO2和CO。已知： CO在通常情况下与酸、碱、盐均不反应； 酒精喷灯可作高温热源。 （1）连接装置导管口的顺序：混合气体_尾气处理（填导管口代号）。 （2）证明原混合气体中存在CO2和CO的现象分别是_、_。 思路点拨：这是一道典型的混合物检验顺序、装置连接顺序的设计题。 答案：（1） （2）B装置中澄清石灰水变浑浊 A装置的硬质玻璃管中黑色粉末变为红色，试管中澄清石灰水变浑浊 3. 设计实验改进方法。 主要考查实验设计的严密性和科学性，探求解决问题的最佳方法。这类问题常见的是对已有实验仪器、装置的改进和对原实验方法的改进。 例3. 下图是实验室制备CO2的装置图。该装置的特点是：打开弹簧夹，大理石和盐酸接触，发生反应；关闭弹簧夹，盐酸被反应产生的CO2气体压回长颈漏斗，与大理石分离，停止反应。用该装置制备CO2可起到节约药品和取用方便的效果。下图装置中哪些可起到与下图装置相同的效果？_（填写装置代号）。 思路点拨：根据题给信息，首先要对原装置的工作原理有深刻理解，然后才能加以改进。答案：B、D。五. 实验评价的基本内容 1. 实验原理是否科学。 2. 实验方法是否可行。 3. 装置和操作是否简单。 4. 原料利用是否经济。 5. 实验过程是否安全环保等。六. 实验评价的类型 同实验设计类似，初中的实验评价也主要是对已有实验的部分或片段进行评价。 1. 评价实验方案的可行性。 对实验原理、实验操作的科学性、合理性进行评判。 解题思路：明确实验目的检查各方案的实验原理评价其可行性。 例4. 某混合气体由H2、CO、CO2组成，对该混合气体进行如下实验。 （1）为确定该混合气体中这三种气体都存在，某同学设计了如下实验装置（铁架台略去，下同）： 老师看后指出装置有错误，原因是该装置只能确定_气体。 （2）该同学又对实验装置改动如下： 老师看后指出装置仍不正确，原因是该装置只能确定_气体。 （3）该同学又在（2）的实验装置中加了某些装置，从而能将混合气体中的三种气体一一确定，请说明他在什么位置加上了什么装置。 思路点拨：这是一道典型的对实验方案可行性的评价题： （1）H2 （2）CO2 （3）在B装置前加一个盛有浓H2SO4的洗气瓶；在A装置后和C装置后各加一个盛有澄清石灰水的洗气瓶。 2. 评价实验方案的优劣。 对原理正确的几个实验方案的优缺点进行评判，选择最佳方案。解题的思路：明确实验目的检查各方案的实验原理评价各方案的优劣选出最佳方案。 例5. 康康通过查阅资料发现，用石灰石精制CaCO3的流程图如下： 经过认真思考，康康对上述流程进行了改进： 请你通过比较分析，谈谈改进后方案的优点。 思路点拨：两种方案都能顺利制备，但哪个方案更优，需进一步分析评判。 答案：充分利用原料，提高经济效益；减少向大气中排放温室气体，有利于保护环境。 实验是探究物质奥秘的金钥匙，“设计与评价”则是实验能力的最高层次要求。熟练掌握实验设计与评价的方法，你才能真正掌控这把金钥匙，来开启“科学探究之门”，去领略精彩的科学探究的世界。下一讲我再给同学们描绘吧！我的大学爱情观1、什么是大学爱情：大学是一个相对宽松，时间自由，自己支配的环境，也正因为这样，培植爱情之花最肥沃的土地。大学生恋爱一直是大学校园的热门话题，恋爱和学业也就自然成为了大学生在校期间面对的两个主要问题。恋爱关系处理得好、正确，健康，可以成为学习和事业的催化剂，使人学习努力、成绩上升；恋爱关系处理的不当，不健康，可能分散精力、浪费时间、情绪波动、成绩下降。因此，大学生的恋爱观必须树立在健康之上，并且树立正确的恋爱观是十分有必要的。因此我从下面几方面谈谈自己的对大学爱情观。2、什么是健康的爱情：1) 尊重对方，不显示对爱情的占有欲，不把爱情放第一位，不痴情过分；2) 理解对方，互相关心，互相支持，互相鼓励，并以对方的幸福为自己的满足; 3) 是彼此独立的前提下结合；3、什么是不健康的爱情：1)盲目的约会，忽视了学业;2)过于痴情，一味地要求对方表露爱的情怀，这种爱情常有病态的夸张;3)缺乏体贴怜爱之心，只表现自己强烈的占有欲;4)偏重于外表的追求;4、大学生处理两人的在爱情观需要三思：1. 不影响学习：大学恋爱可以说是一种必要的经历，学习是大学的基本和主要任务，这两者之间有错综复杂的关系，有的学生因为爱情，过分的忽视了学习，把感情放在第一位；学习的时候就认真的去学，不要去想爱情中的事，谈恋爱的时候用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。2. 有足够的精力：大学生活，说忙也会很忙，但说轻松也是相对会轻松的！大学生恋爱必须合理安排自身的精力，忙于学习的同时不能因为感情的事情分心，不能在学习期间，放弃学习而去谈感情，把握合理的精力，分配好学习和感情。3、 有合理的时间；大学时间可以分为学习和生活时间，合理把握好学习时间和生活时间的“度”很重要；学习的时候，不能分配学习时间去安排两人的在一起的事情，应该以学习为第一；生活时间，两人可以相互谈谈恋爱，用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。5、大学生对爱情需要认识与理解，主要涉及到以下几个方面：（一） 明确学生的主要任务“放弃时间的人，时间也会放弃他。”大学时代是吸纳知识、增长才干的时期。作为当代大学生，要认识到现在的任务是学习学习做人、学习知识、学习为人民服务的本领。在校大学生要集中精力，投入到学习和社会实践中，而不是因把过多的精力、时间用于谈情说爱浪费宝贵的青春年华。因此，明确自己的目标，规划自己的学习道路，合理分配好学习和恋爱的地位。（二） 树林正确的恋爱观提倡志同道合、有默契、相互喜欢的爱情：在恋人的选择上最重要的条件应该是志同道合，思想品德、事业理想和生活情趣等大体一致。摆正爱情与学习、事业的关系：大学生应该把学习、事业放在首位，摆正爱情与学习、事业的关系，不能把宝贵的大学时间，锻炼自身的时间都用于谈情说有爱而放松了学习。 相互理解、相互信任，是一份责任和奉献。爱情是奉献而不时索取，是拥有而不是占有。身边的人与事时刻为我们敲响警钟，不再让悲剧重演。生命只有一次，不会重来，大学生一定要树立正确的爱情观。（三） 发展健康的恋爱行为 在当今大学校园，情侣成双入对已司空见惯。抑制大学生恋爱是不实际的，大学生一定要发展健康的恋爱行为。与恋人多谈谈学习与工作，把恋爱行为限制在社会规范内，不致越轨，要使爱情沿着健康的道路发展。正如马克思所说：“在我看来，真正的爱情是表现在恋人对他的偶像采取含蓄、谦恭甚至羞涩的态度，而绝不是表现在随意流露热情和过早的亲昵。”（四） 爱情不是一件跟风的事儿。很多大学生的爱情实际上是跟风的结果，是看到别人有了爱情，看到别人幸福的样子（注意，只是看上去很美），产生了羊群心理，也就花了大把的时间和精力去寻找爱情（五） 距离才是保持爱情之花常开不败的法宝。爱情到底需要花多少时间，这是一个很大的问题。有的大学生爱情失败，不是因为男女双方在一起的时间太少，而是因为他们在一起的时间太多。相反，很多大学生恋爱成功，不是因为男女双方在一起的时间太少，而是因为他们准确地把握了在一起的时间的多少程度。（六） 爱情不是自我封闭的二人世界。很多人过分的活在两人世界，对身边的同学，身边好友渐渐的失去联系，失去了对话，生活中只有彼此两人；班级活动也不参加，社外活动也不参加，每天除了对方还是对方，这样不利于大学生健康发展，不仅影响学习，影响了自身交际和合作能力。总结：男女之间面对恋爱，首先要摆正好自己的心态，树立自尊、自爱、自强、自重应有的品格，千万不要盲目地追求爱，也不宜过急追求爱，要分清自己的条件是否成熟。要树立正确的恋爱观，明确大学的目的，以学习为第一；规划好大学计划，在不影响学习的条件下，要对恋爱认真，专一，相互鼓励，相互学习，共同进步；认真对待恋爱观，做健康的恋爱；总之，我们大学生要树立正确的恋爱观念，让大学的爱情成为青春记忆里最美的风景，而不是终身的遗憾！