观察实验创新设计方案（精选8篇）
I、实验内容
一、正常细胞
二、秋水仙素处理 三、VP16处理 四、低温处理 II、实验流程
一、细胞传代
二、细胞爬片
1~2d
三、细胞处理
6h
四、细胞固定、免染、观察
1d III、实验过程
一、细胞传代
1、实验材料
VEC
2、实验器材
超净台、CO2培养箱、普通冰箱、倒置显微镜、离心机、离心管、微量加液器、吸管、细胞培养瓶（皿）、镊子、酒精灯、消毒酒精、废液缸
3、试剂
胰酶、PBS、培养液（牛血清、双抗）
二、细胞爬片
已处理盖片
三、细胞处理
细胞爬片、秋水仙素、VP16、普通冰箱
四、细胞固定、免染、观察
1、实验材料
已处理的爬片
2、实验器材
离心机、离心管、玻璃培养皿、载玻片、滤纸、封口膜、温箱、荧光显微镜、微量加液器、镊子
3、试剂
PBS、BSA封闭液、一抗、二抗、蒸馏水、DAPI
4、步骤
固定
爬片置于玻璃培养皿中，PBS（500uL）洗3次，每次2min 吸弃PBS，加-20℃预冷甲醇，固定5min 吸弃甲醇，PBS洗3次，每次2min 免染
吸弃PBS，加100uL 2﹪BSA封闭液，盖上培养皿盖，室温固定15min 滤纸吸去片子上封闭液，加30uL（1:500）稀释一抗，盖上封口膜（勿大于盖片），37℃孵育30min ,边上滴一滴PBS PBS洗3次，每次5min 在边缘吸弃PBS（滤纸），滴加30uL（1:200）稀释二抗，避光，盖封口膜，37℃,30min 揭去封口膜，PBS洗3次，每次5min 吸弃PBS，蒸馏水清涮，迅速，片子正面朝上，晾干
干净载玻片上，滴加3uLDAPI，将爬片镊子夹上，反盖于防淬灭剂上 荧光镜观察
IV、注意事项
1、区分盖片正反面
2、保持样品湿润
3、一抗二抗孵育后，封口膜轻轻冲起
4、二抗孵育后，避光操作，以免荧光淬灭
化学实验的设计与评价是考查考生综合实验能力的主要方式, 因其具有较强的主观性和灵活性, 是历年高考的“重头戏”, 也是历来高考主观试题中的难点和失分点。此类试题能全面综合地考查考生的化学知识、实验技能、思维过程及书面表达能力。因此, 在高考中备受命题专家的青睐, 复习时应当高度重视。
【考情分析】
2011年各地高考化学试卷对“实验方案的设计与评价”内容考查情况见下表:
预计2012年的高考实验方案设计与评价题仍有下列趋势: (1) 掌握化学实验的记录方法和运用化学知识设计一些基本实验。此类试题多为, 根据实验现象观察、记录、分析或处理数据, 得出正确结论;绘制和识别典型的实验仪器装置图, 考查实验设计的基本技能。 (2) 化学实验各部分知识与技能的综合应用。此类试题多是利用给出装好药品的单个实验装置, 根据实验要求进行正确连接, 或给出全部或部分实验环节, 根据实验要求安排正确的实验步骤或补充实验, 考查运用所学知识和技能进行实验设计或改进的实验综合能力。 (3) 评价实验方案。题目给出几种实验方案, 要求评价方案的优劣, 可以从原料的利用率、环保、原理、操作等角度分析, 考查综合评价能力。 (4) 探究性实验方案的设计。这是新课标高考命题的一大亮点, 并且有将实验操作与定性、定量相融合, 由定性走向定量的探究, 将无机化工流程图与实验操作相融合的趋势。
【知识概述】
一、化学实验方案的设计
1.化学实验方案设计的基本内容
设计化学实验方案一般应包括以下内容:观察现象→根据物质性质提出假设→寻求能够证明或检验假设的方法→根据设想的方法选择适当的实验仪器和药品→设计恰当的实验步骤→实施实验→观察记录实验现象、数据→验证实验结果是否符合实验预测 (假设) 。
2.化学实验设计的步骤
(1) 明目的, 定原理:
首先必须认真审题, 明确实验目的和要求, 弄清题目有哪些新的信息, 综合已学过的知识, 通过类比、迁移、分析, 从而明确实验原理。
(2) 选仪器, 配药品:
根据实验目的和原理, 以及反应物和生成物的性质、反应条件, 如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器、反应是否需要加热及温度是否应控制在一定的范围内等, 从而选择合理的化学仪器和药品。
(3) 设装置, 写步骤:
根据实验目的和原理, 以及所选用的仪器和药品, 设计出合理的实验装置和实验步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力, 实验步骤应完整而又简明。
(4) 记现象, 录数据:
根据观察, 全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5) 析结果, 得结论:
根据实验观察到的现象和记录的数据, 通过分析、计算、图表、推理等方法, 得出正确的结论。
3.化学实验方案设计的主要类型
化学实验方案设计的主要类型有实验基本操作和步骤的设计、物质制备实验方案的设计、物质性质实验方案的设计、物质检验实验方案的设计、化学基本概念与原理实验 (有验证性和探索性两种类型) 的设计、物质纯度测定等定量实验方案的设计等。
4.解答化学实验设计题的策略
(1) 确定实验方案要根据实验原理。实验原理是解答设计性实验题和评价实验方案的核心, 是设计实验的依据和起点。实验原理一般可以从题给的化学情景, 并结合元素化合物、化学基本原理等有关知识获取。
(2) 实验设计的基本原则是科学性、可行性、简约性、安全性和程序合理等。
(3) 解析设计要求, 调控实验条件, 合理选择仪器, 拟定实验步骤, 得出正确结论。
(4) 实验设计还应注意:题目有无特殊要求;题给的药品、装置的数量;实验过程中的隐蔽性操作;会画出简单的实验装置图;药品的规格;要防止倒吸、防爆炸、防燃烧、防暴沸、防氧化、防吸水, 冷凝、冷却、水浴加热时应采取相应措施;同一仪器在不同位置的作用等。
二、探究性实验方案的设计
探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下, 通过实验、探索、分析、研究得出结论, 从而形成科学概念的一种认识活动。较为完整的探究性实验方案包括以下几个方面:实验目的、假设与预测、步骤、观察与记录、分析与评价。
分析近几年高考化学试卷可知, 探究性实验题的考点大致包括以下几个方面:①对实验中反常现象的探究, ②对反应机理的探究, ③对最佳反应条件的探究, ④对最佳反应装置的探究, ⑤对反应产物的探究, ⑥对最佳反应步骤的探究等。
三、化学实验方案设计的评价
评价实验方案的前提是明确实验目的, 进而从实验目的的角度评价实验设计是否可行。在同样达到实验目的的前提下, 应尽量选择最优实验设计方案。在评价实验方案的优劣时, 一般遵循以下几个原则:
①原理简单、正确。力求选择反应速率容易控制的实验方案, 以有利于对生成物的控制和实验安全。
②装置最简。对于不同的化学实验方案, 在能达到实验目的的前提下, 尽量选择实验装置、实验步骤最简单的方案。
③操作方便。不同的实验方案, 需要不同的实验条件, 如加热、加压和催化剂等, 在选择方案时力求实验条件简单, 有利于资源节约。如尽量避免加热, 如果确实需要加热, 力求选择需要温度低的方案;如果能够在不加压或较小压强条件下进行的实验, 力求选择压强条件要求低的方案。
④药品价格低廉。在选择实验方案时, 应尽量选择消耗药品最少 (转化率最高) 、实验成本最廉价的实验方案。
⑤实验最安全。对不同实验途径、实验药品, 在能达到实验目的的前提下, 优先选择实验过程与操作最安全的途径。
⑥环保无污染。实验中可能产生废气、废水、废渣等污染物, 应选择最有利于环境保护的实验方案。
【题型归纳】
题型一、考查物质制备实验方案的设计
物质制备实验方案设计思路如下图所示:
例1.将粗制的CuO (含少量FeO) 粉慢慢加入到30℃的浓盐酸中, 并充分搅拌使之溶解得溶液I。为了制得不含杂质的CuCl2溶液并制得CuCl2·2H2O晶体, 查阅到的相关材料如下表:
化学合作小组的同学设计了如下两个实验方案:
方案Ⅰ:
方案Ⅱ:
请你参与以下问题的讨论:
(1) 方案Ⅰ中, 调pH的Y______ (填“能”或“不能”) 用NaOH溶液, pH调节的范围是______。X的名称是______。
(2) 方案Ⅱ中, 氧化剂X的化学式可以是______或______;调pH的Y是______;pH调节的范围是______。
(3) 从原子利用率的角度来看, 你认为方案Ⅰ中的Y最好选用______。从环保的角度来看, 方案Ⅱ中的X最好选用______。
解析:设计物质制备实验方案时, 应根据目标产品及所给原料, 列出可能的几种制备方案和途径, 从方案是否可行、装置和操作是否简单、经济与安全等方面进行分析和比较, 从中选取最佳的实验方案。在制定具体实验方案时, 还应注意对实验条件进行严格有效的控制, 制备的目标产品要容易分离出来。通过调节溶液的pH形成金属氢氧化物沉淀, 可以实现溶液中金属离子的分离。上述两方案都可以实现目标产物的制备, 都是合理方案。因此, 在物质的制备中选用试剂还要考虑到经济、环保和原子利用率等其他各种因素。溶液I中除了有CuCl2外, 还有FeCl2杂质, 根据查阅到的相关材料中的有关数据, 可通过形成金属氢氧化物沉淀来实现分离与提纯。
方案Ⅰ, 它是将溶液的pH调节至6.4～7.6之间, Fe2+不沉淀, 使Cu2+转化为氢氧化铜沉淀, 经洗涤, 再加入浓盐酸得CuCl2溶液, 然后, 结晶过滤得CuCl2·2H2O晶体。
方案Ⅱ, 它是先加入氧化剂X, 将FeCl2氧化为FeCl3, 为了不引入杂质, 氧化剂要用H2O2或Cl2。加入Y的目的是调节溶液的pH, 为了不引入杂质, Y可以是CuO、CuCO3或Cu (OH) 2CO3。将溶液的pH调节到3.7～4.4之间, 从而形成Fe (OH) 3沉淀, 而CuCl2不形成沉淀。然后, 结晶过滤得CuCl2·2H2O晶体。从环保角度看氧化剂用H2O2, H2O2是绿色氧化剂。方案I的Y最好选用CuO, CuCO3、Cu (OH) 2CO3与酸反应产生CO2, 不能进入目标产物, 原子利用率不高。
答案: (1) 能 6.4～7.6之间 浓盐酸 (2) Cl2 H2O2 CuO[或CuCO3、Cu (OH) 2CO3] 3.7～4.4之间 (3) CuO H2O2
题型二、考查物质性质实验方案的设计
物质性质实验方案的设计通常有探索性性质实验方案及验证性性质实验方案两种。①探索性性质实验方案的设计:主要是从物质的结构特点或所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质, 而后据此分别设计出合理的实验方案, 去探索它所可能具有的性质。②验证性性质实验方案的设计:主要是对物质所具备的性质, 从化学实验上去寻求证据。要求设计出简捷的实验方案, 操作简便易行, 现象明显, 且安全可行。
例2.某校化学研究性学习小组在学习了金属的知识后, 探究Cu的常见化合物性质。过程如下:
【提出问题】
①在元素周期表中, Cu、Al位置接近。Cu不如Al活泼, Al (OH) 3具有两性, Cu (OH) 2也具有两性吗?
②通常情况下, Fe2+的稳定性小于Fe3+, Cu+的稳定性也小于Cu2+吗?
③CuO具有氧化性, 能被H2、CO等还原, 那么它也能被NH3还原吗?
【实验方案】
(1) 解决问题①需用到的药品有CuSO4溶液、______ (填试剂) , 同时进行相关实验。
(2) 解决问题②的实验步骤和现象如下:取98gCu (OH) 2固体, 加热至80～100℃时, 得到黑色粉末, 继续加热到1000℃以上, 黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量, A的质量为72g, A的化学式为______。向A中加入适量的稀硫酸, 得到蓝色溶液, 同时观察到容器中还有红色固体存在, 则发生的离子方程式为______。
(3) 为解决问题③, 某同学设计的实验装置图如下 (夹持及尾气处理装置未画出) :
实验中观察到CuO变为红色物质。查资料可知, 同时生成一种无污染的气体。该气体的化学式为______。
【实验结论】
(4) Cu (OH) 2具有两性。证明Cu (OH) 2具有两性的实验现象是______。
(5) 根据实验方案 (2) , 得出Cu+和Cu2+稳定性大小的结论是:高温时______, 在酸性溶液中______。
(6) CuO能够被NH3还原。
【问题讨论】
(7) 有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu, 也有同学认为是Cu和A的混合物。请你设计一个简单的实验检验NH3与CuO反应后生成的红色物质中是否含有A:_____ 。
解析:在进行物质性质探究实验方案设计时, 必须采用猜想论证法。首先要加工、分析课题给出的信息, 搞清实验目的;在分析问题的基础上, 有针对性地提出尽可能多的合理假设;在假设的基础上, 合理应用知识和技能制定探究计划, 开展研究并科学合理地进行观察和记录, 最终得出结论。
(1) 要探究Cu (OH) 2具有两性, 则需用NaOH溶液与CuSO4溶液反应生成Cu (OH) 2, 若Cu (OH) 2能溶解在NaOH溶液中, 说明Cu (OH) 2具有酸性;若Cu (OH) 2能溶解在稀硫酸或稀盐酸中, 说明Cu (OH) 2具有碱性。所以, 需要的试剂为稀硫酸 (或稀盐酸) 和NaOH溶液。
(2) 98gCu (OH) 2加热到80～100℃时发生分解反应, 生成80g黑色氧化铜, 继续加热到1000℃以上, 80g黑色氧化铜变为72gA, 所以减少的8g质量为氧元素的质量, 所以72gA中含64gCu、8gO, n (Cu) ∶n (O) =2∶1, 所以A的化学式为Cu2O。Cu2O在稀硫酸中发生反应生成Cu和Cu2+。
(3) CuO与NH3在加热条件下发生反应生成Cu、N2、H2O, 所以无污染的气体为N2。
(4) Cu (OH) 2既能溶解在稀硫酸 (或稀盐酸) 中, 也能溶解在NaOH溶液中, 证明Cu (OH) 2具有两性。
(5) 高温时, CuO能转化为Cu2O, 说明Cu2O比CuO稳定, 则Cu+比Cu2+稳定。在酸性溶液中, Cu2O能转化为Cu2+, 说明Cu2+比Cu+稳定。
(7) 根据方案 (2) 中所述A与稀硫酸反应的相关现象, 可设计出检验A的实验方案。
答案: (1) 稀硫酸 (或稀盐酸) 、NaOH溶液
题型三、考查探究性实验方案的设计
此类试题具有一定的深度, 以实验探究为主, 通过列举资料、辨析等手段, 考查考生对比较、分类、概括等科学方法的应用能力。化学探究实验过程可简略地表示为:课题定向, 确定实验中要解决的问题→提出假设并设计方案, 构思原理、试剂选择、装置、步骤→实验操作→观察现象、记录数据→整理、思考, 形成结论。
例3.某研究性学习小组在网上收集到信息:钾、钙、钠、镁等活泼金属都能在CO2中燃烧。他们对钠在CO2中燃烧后的产物中的白色物质进行了如下探究:
【实验】
将燃烧的钠迅速伸入盛满CO2的集气瓶中, 钠在其中继续燃烧, 反应后冷却, 瓶底附着黑色颗粒, 瓶壁上黏附着白色物质。
【提出假设】
假设1:白色物质是Na2O。
假设2:白色物质是Na2CO3。
假设3:白色物质是Na2O和Na2CO3的混合物。
【设计实验方案, 验证假设】
【思考与交流】
(1) 甲同学认为方案1得到的结论不正确, 其理由是______。
(2) 乙同学认为方案2得到的结论正确, 白色物质为______。
(3) 通过方案1和方案2的实验, 你认为上述三个假设中______成立, 你的理由是______ 。
(4) 写出钠在CO2中燃烧的化学方程式:______。
(5) 丙同学认为白色物质有可能是NaOH。你是否同意丙同学的观点, 并简述理由:______ 。
解析:本题以学生比较熟悉的“镁在CO2中燃烧的反应”为基础, 来探究钠在CO2中燃烧产物的判断。首先, 根据实验对产物进行了假设;然后, 设计实验进行探究;最后, 通过实验现象对提出假设进行验证和评价, 从而得出正确的结论。Na2O与水反应生成NaOH, 溶液显碱性;Na2CO3溶液因CO
答案: (1) Na2CO3溶液显碱性, 也会使酚酞变红 (2) Na2CO3 (3) 假设2 方案2的①中出现白色沉淀说明有CO
题型四、考查化学实验方案的评价
对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断, 要考虑是否完全合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。
例4.合成氨是中学化学的重点内容之一, 某学校化学兴趣小组的同学为了进一步加深对合成氨原理的理解, 设计了如下探究实验:
图中, ①为广口瓶, ②为20%的硫酸溶液, ③为NaNO2和NH4Cl的饱和溶液, ④为装有用CuSO4溶液浸泡过的锌粒的燃烧匙, ⑤为棉线, ⑥为醋酸 (胶头滴管中的液体) , ⑦为石棉绒与还原铁粉的混合物 (两端用石棉堵好) , ⑧为滴有2～3滴酚酞试液的水, ⑨为2～3滴浓盐酸, ⑩为罩有铜丝网罩的酒精灯。
【实验过程】
(1) 按照装置图组装好装置, 备用。
(2) 实验开始时, ______ (填写操作步骤和实验现象) 。这样既说明了气密性良好, 又排尽了装置中的空气。
(3) 挤压滴管, 滴入醋酸 (不要稀释, 越浓效果越好, 可直接滴入冰醋酸) 1～1.5mL于广口瓶内的小试管里, 可发现小试管内气泡逐渐增多。A试管中除气泡增多外, 没有其他现象。
(4) 猛火还原铁粉, 约1～2分钟, A试管内______, 证明有氨气产生。
(5) 撤离A管, 通入B管口, 立即发现有______产生。
(6) 停止加热, 将燃烧匙上提, 直到离开液面。用棉线将广口瓶内的小试管取出。
【思考与评价】
①制取H2时采用的是CuSO4溶液浸泡过的锌粒, 其目的是______。
②上述步骤 (3) 中, 滴入醋酸, 并发现管内气泡逐渐增多, 醋酸在此的作用是______。
③上述步骤 (4) 中有氨气产生, 但A试管内不会发生倒吸现象, 其原因是______。
④仔细研究, 请写出该实验具有哪些优点:______。
解析:本题通过合成氨的反应原理的实验探究, 考查考生设计实验、综合分析和评价实验的能力。根据题意分析, 该装置是一个用广口瓶连接的复杂装置, 体积比较大, 容器多, 通过手捂升温对气体体积的影响是微乎其微的, 而该装置又是不能被加热的, 因此通过改变温度来改变体积的方法是行不通的。题目中的要求“既说明了气密性良好, 又排尽了装置中的空气”给了我们以下提示:通过什么方法能排尽装置中的空气, 而又不引入杂质?唯一的办法就是使锌粒浸到稀硫酸中产生H2。要知道该实验的优点, 必须对实验过程进行探究:实验用的饱和的NaNO2和NH4Cl溶液在醋酸的作用下, 迅速产生N2, 又用CuSO4溶液浸泡过的锌粒 (组成原电池, 加快反应速率) 与稀硫酸反应产生H2, 最后浓盐酸验证NH3的产生并吸收多余的NH3。
答案: (2) 将铜制燃烧匙向下移动, 使锌粒浸到稀硫酸中, 立即产生气泡, 同时看到A试管内有气泡产生, 随之气泡逐渐增多 (4) 很快变红 (5) 白色浓烟 【思考与评价】①形成原电池, 加快反应速率 ②催化作用 ③在所得的混合气体中NH3的含量较小 ④装置简单, 操作方便, 现象明显, 实验时间短, 成功率高;整个装置全封闭, 无氮的氧化物产生, 无污染, 安全可靠;用醋酸作催化剂不需要加热, 同时产生N2的速率快, 气流平稳, 其化学方程式为
题型五、考查定量化学实验方案的设计与评价
定量实验注重学生对实验数据的分析和处理能力, 以及对实验流程的推理能力。对实验进行评价的关键是准确破译直接所测数据的含义, 进行合理取舍, 提炼出有效数据。一些数据隐含着化学规律及化学原理, 要找出数据的具体含义, 分析比较数据之间的内在联系, 建立题中的隐含信息与题目解答之间的联系, 继而得出正确的结论。
例5.某课外学习小组设计实验测定Na2CO3样品 (含NaCl杂质) 的纯度。请根据实验方案回答下列问题:
方案一:沉淀法
(1) 将wg样品在烧杯中溶解, 加入过量的BaCl2溶液, 并用玻璃棒搅拌。
(2) ______ (填操作名称) 、洗涤、干燥, 称量沉淀的质量为mg。
(3) 根据以上数据得出的Na2CO3的质量分数为______。
方案二:气体法
学习小组利用以下装置完成实验。
(4) 根据上述实验装置可知, 乙中所盛试剂为______, 其作用是______。丁的作用是______。
(5) 学习小组通过测量丙装置实验前后的质量, 确定Na2CO3的含量, 但计算结果总是比实际值偏低, 试分析可能的原因 (装置气密性良好) :①______, ②______。
(6) 在此方案基础上, 有同学提出用测量气体体积的方法确定Na2CO3的含量, 请依据此设想, 补充完整实验装置。 (画出实验装置图并注明所用试剂)
解析:近几年高考中, 有些省份对实验评价的考查涉及定量评价, 即通过对所给化学实验数据的分析处理, 对实验进行评价。评价的关键是准确破译数据的含义, 进行合理取舍, 提炼出有效数据。一些数据隐含着化学规律及化学原理, 要找出数据的具体含义, 分析比较数据之间的内在联系, 建立题中的隐含数据与题目解答之间的联系, 继而得出正确结论。
方法一:该方法原理是通过测定BaCO3沉淀的质量来测定Na2CO3样品纯度。m (BaCO3) =mg, 又Na2CO3～BaCO3, n (Na2CO3) =n (BaCO3) =m/197mol, 故Na2CO3样品的纯度为 (106m/197w) ×100%。
方法二:该方法原理是让样品与硫酸反应, 通过测定生成CO2的质量来测定样品的纯度。因此, 装置乙中应装浓硫酸以除去CO2中的水蒸气, 装置丙吸收产生的CO2, 装置丁防止了空气中的CO2、水蒸气倒吸而影响测定结果。测量结果偏低, 原因在于生成的CO2未被完全吸收;或是因为生成的CO2部分留在装置甲中;还可能是因为气流过快, CO2未能被NaOH溶液吸收完全。
答案: (2) 过滤 (3) (106m/197w) ×100% (4) 浓硫酸 吸收CO2中的水蒸气 防止空气中的CO2和水蒸气进入丙 (5) 装置中残留的CO2没有被丙中的NaOH溶液吸收 气流过快, CO2未来得及被丙中的NaOH溶液吸收
(6) 如下图 (答案合理即可)
【易错点回顾】
化学实验的设计和评价是综合应用实验基础知识、基本操作, 结合化学知识, 根据要求设计实验步骤, 并通过实验现象得出结论的过程。在解答有关化学实验设计及评价试题时, 常见的错误有以下几点:
(1) 不能明确实验目的和反应原理而出错。由于未能通过审题弄懂题目要求“做什么”或“怎么做”, 就急于确定实验方案, 选择药品和装置, 确定操作步骤, 造成设计出与实验目的不符或不是最简单的实验步骤。
(2) 审题能力差, 挖掘不出隐蔽性条件而出错。由于审题能力较差, 不能充分利用题目中提供的条件, 特别是一些隐含条件, 对重要提示不敏感, 难以发现突破口。
(3) 不能灵活迁移而出错。由于缺乏思维灵活性, 不能准确理顺整个实验过程, 对新情境联想不到相关的旧知识点, 使其思维迁移受阻。
(4) 语言表达能力较差, 表述不清而出错。由于思维能力不全, 书面表达能力较差, 描述实验现象时不能抓住关键, 实验结论表达不够准确、不精练、描述不完整等。
(5) 定量计算实验数据处理不当而出错。定量计算时, 不能很好地分析处理题给实验数据, 搞不清已知与未知的关系, 无法计算。
(6) 解决操作细节问题难与实验情景紧密结合, 出现违背科学性或违背常理的解答。如用H2还原氧化铜的操作时, 易错答成“H2还原氧化铜结束后, 先停止通氢气, 后撤酒精灯”。
(7) 设计过程缺少科学性、可行性、安全性、简约性。如点燃或加热通有可燃性气体的装置前, 必须检验气体的纯度, 否则易发生爆炸事故, 不符合实验设计的安全性。
【专项训练】
1.下列实验设计和结论相对应的是 ( )
A.将碘水倒入分液漏斗中, 加适量乙醇, 振荡后静置, 可将碘萃取到乙醇中
B.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝, 该气体的水溶液一定显碱性
C.向某无色溶液中滴加Ba (NO3) 2溶液, 再滴加稀盐酸, 产生白色沉淀, 则原溶液中一定有SO
D.将含少量HCl的FeCl3溶液加热, 可得纯净的FeCl3溶液
2.某同学设计如下实验测量mg铜银合金样品中铜的质量分数, 下列说法中不正确的是 ( )
A.收集到的VL气体全为NO
B.过滤用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒
C.操作Ⅱ应是洗涤
D.铜的质量分数为:
3.爆竹的成分之一是黑火药。它是由硫黄粉、硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的。为了探究其爆炸原理, 某化学学习小组开展如下实验探究:
【提出猜想】
猜想1:
猜想2:
【设计实验】
为了探究黑火药反应原理, 设计如下图所示的装置:
甲、乙两位同学分别取不同种的黑火药进行实验, 实验现象不同。甲同学的实验现象是A、B中溶液都褪色, C中无明显变化;乙同学的实验现象是A、B、C中都无明显现象。
(1) D装置盛装的溶液是______, 用离子方程式表示其作用:______。
(2) 甲同学实验中, C装置无颜色变化, 由此推知______。
(3) 由甲同学的实验现象推知______正确 (填“猜想1”或“猜想2”) , 由乙同学的实验现象推知______正确 (填“猜想1”或“猜想2”) , 二者现象不同的本质原因是______。
(4) 现用一包黑火药, 设计简单的实验方案分离提纯硝酸钾, 简述操作方法:______。
4.某校化学小组的同学开展测定Na2SO3和NaCl的固体混合物中Na2SO3质量分数的探究实验, 他们提出下列实验方案:
【方案一】气体分析法
(1) 甲同学用图1所示装置, 把xg的混合物与足量的稀硫酸反应后, 测定产生的SO2气体的体积。实验开始时检查该装置气密性的方法是 。
(2) 乙同学用图2代替图1中的收集装置, 则所测SO2气体的体积______ (填“偏大”、“偏小”或“不变”) , 你的改进方案是______。
(3) 丙同学用图3装置测定SO2的质量, 该装置存在较多缺陷, 从而导致实验误差, 请你指出其中的一处缺陷:______。
【方案二】沉淀分析法 (如图所示)
(4) 操作Ⅰ的名称是______。该固体混合物中Na2SO3质量分数的计算式为______ 。
(5) 丁同学在用方案二实验时, 发现实验结果与预期相差较大, 请你推测可能的原因及验证方法:______。
参考答案:1.B 2.D 3. (1) 澄清石灰水
【关键词】实验教学 观察活动 设计
根据生物新课程理念和生物学科特点，生物教学应坚持以发展学生的科学素养为目标，以培养创新精神和实践能力为核心，实施多种形式的实验教学①，实验教学既是一类探究活动，也是生物学教学的基本形式之一②。在初中生物的教学中，生物实验占据了学生活动的一大部分，开展好实验教学有利于引导学生主动参与、勤于动手、积极思考，逐步培养创新能力。鉴于此，笔者就实验教学中优化教师观察设计，有效组织实验教学来举例说明。
一、合理选材，创设层次性的观察
《植物种子的萌发》是苏教版生物学七年级上册第5章第一节的内容，描述植物种子结构是本节内容的知识目标之一，教材安排了观察种子结构实验。
结合学校的教学资源和实验条件，从学生的学情出发，将实验设计为三个层次性递进关系的观察活动：（1）识别生活中常见植物的种子，两人一组辨认。教师准备培养皿以及大豆、蚕豆、花生、莲子、红豆、绿豆、芸豆、白果8种生活中常见的植物的种子，将学生生活经验与科学知识紧密相连，引进比赛机制，调动气氛，引导学生比较颜色、大小、形态，思考结构是否相同，激发观察种子结构的兴趣；（2）观察芸豆种子的结构。芸豆种子与大豆种子结构相似且个体较大，便于观察。教师进行观察方法的指导和示范，引导学生由外而内“看、剥、掰、识”，对照芸豆种子结构图识别结构并且涂色展示，建构种子结构的概念和图形；（3）观察拓展：花生种子的结构。花生种子的胚芽、胚轴和子叶与大豆、芸豆种子的位置不同，学生用镊子在滤纸上碾压花生的子叶，滤纸上留有油斑，分析子叶功能，联系玉米贮藏营养的结构——胚乳。
三个观察活动，层层递进，让学生通过观察由感性认识上升到理性认识。
二、有效呈现，创设阶段性观察
《人体概述》是苏教版生物学七年级下册第8章第三节内容，有骨的特性与骨的成分之间的关系观察实验。吃鱼是每个同学都有的经历，请他们课前收集鱼骨也是教学中常用的一种方式，全年级消耗鱼骨量巨大，本节内容在教材中的地位决定了此实验不被教师们重视，有视频动画可以补充与替代，教师课堂演示也顺利成章。
因为客观因素而不能够全面开展实验，全班学生观察视野受限，坐在后排的同学较吃亏，即使利用食物展台可以直观显示，但是缺乏了体验的过程，将此实验为设计演示实验过程，分组实验结果，形成三大体验。
体验一：未处理的鱼骨，摸一摸、掰一掰，感受鱼骨的脆硬。在摸和掰的活动中，发现鱼骨确实很脆硬。
体验二：骨的煅烧，
向学生展示实验器材，讲解用法和注意事项，并提出3个问题，边观察边思考：（1）燃烧时有什么现象发生？（2）最后变成什么颜色？（3）对煅烧骨进行敲打，会出现什么现象？教师演示骨的煅烧，学生观察骨煅烧时颜色变化。将骨煅烧后的灰烬放入培养皿中，分组观察，并且可以用手摸一摸灰烬，激发学生思考灰色物质是骨的什么成分。
体验三：骨的脱钙
教师把一根完好的鱼肋骨放入质量分数为10%的盐酸中，观察现象，课前准备好培养皿，放入脱钙的骨，指导学生用镊子取出鱼骨，摸一摸、拽一拽、拉一拉，再试试打结，引导学生思考骨的柔韧与什么成分有关。
最后小结骨的特性和成分，并可以举例人的一生中骨的成分在不同发育阶段会的变化，引导学生分析骨的特性及成分与青少年生活习惯相联系。
通过演示实验过程，分组实验结果，形成三大体验的实践，对实验过程及结果选择了不同方式的分阶段呈现，既解决了课堂教学时间的有限性，也为学生的观察活动提供了多种形式，丰富了学生的体验，促进感性认知向理性认知的转变。
三、对比分析，创设开放性观察
《植物光合作用的场所》是苏教版生物学第六章第二节的内容，其中观察叶片的结构需要进行徒手切片，教材中提供的是双面刀片，教师在进行教学时首选两片两面刀片，沿着和主叶脉垂直的方向横切叶片的方法，经过教师的讲授以及学生的操作，学生可以初步获得徒手切片的技能。
其实教师可以依据学生具体的情况，选择是否传授利用支持物进行徒手切片的方法，在此基础上，可以让学生进行对比方法，能够在实验时选择自己擅长的徒手切片的方法。
另外对于实验材料的选择时也可以思考：叶片的结构相同吗？例如阴生植物与阳生植物，水生植物与陆生植物结构相同吗？有什么区别？课堂观察材料如何选择呢？如果教师在平时多观察多比较，那么可以游刃有余地引导学生观察、比较、思考。
生物学离不开实验，生物教师也应具备一定的实验能力。生物课堂中实验的开展往往受到实验室条件、实验材料等客观条件的限制，从而影响教师主观的决定，能不开的就不开了，能不做的就不做了，使得原有的实验技能因为没有训练、巩固而退化。如果教师能够主动走进实验室，动手操作，在摸索中遵循规范、努力实践，那么实验技能不仅得以巩固，而且能够总结出自己的方法和技巧，甚至不限于教材建议，创新实验，促进课堂教学，真正使学生受益。
【注释】
① 李伟.《生物学教学论》，南京：江苏人民出版社，2007：152.
②《义务教育生物学课程标准（2011 版）》，北京师范大学出版社：33.
低频信号发生器(EE1641C型)，便携式电脑小音箱，仿真蝴蝶(冰箱贴)，BNC转双鳄鱼夹线。
2演示方法
2.1演示声音具有“音调”这一特性
将仿真蝴蝶用胶水粘在音箱的纸盆上，用BNC转双鳄鱼夹线将低频信号发生器与音箱相连。经过低频信号发生器的“频率选择”按钮，使信号源的频率在“10”、“100”、“1K”三个档位之间进行切换。这时，音箱既能够发出低沉的声音也能够发出尖锐的甚至是刺耳的声音，音调变化十分显著。由此，学生能够深刻地感受到声音可高可低，具有“音调”这样的特性。注意事项：实际上，在调节信号源频率时，声音的响度也会发生变化。为了将学生的注意力集中在音调的变化上，能够适当地提高音箱的音量，因为当声强大于85dB时，耳朵对各个频率声音的灵敏度基本上相等。
2.2演示“音调与频率的关系”
将低频信号发生器的频率档位选择在“10”，转动“频率微调”旋钮，对信号源频率进行连续调节，能够观察到：蝴蝶振动速度发生变化的同时，声音的音调也发生了变化。蝴蝶振动加快，音调变高;振动变慢，音调变低。这样的实验现象强化了学生的直观感受，为学生作出合理猜想和进一步的实验检验奠定了基础，也有利于学生“频率”概念的建立。注意事项：必须要在“低频”档对信号进行“连续”调节。声音控制在低频是为了人眼能够观察到振动，对信号频率进行连续调节能够使音调以及振动速度的变化更易察觉。
3演示用途拓展
此套装置除了能够很好地演示“音调与频率的关系”外，还能够演示其他一些声现象，并且效果也相当不错。
3.1演示“声音是由于物体的振动产生的”
音箱发出声音的同时，蝴蝶也在振动，音箱不发声，蝴蝶振动停止。借助于这一现象，学生能够猜想到：声音可能是由于物体的振动产生的。
3.2演示“声音是一种波”
将点燃的蜡烛放在音箱前，在频率较低的情景下，能够清楚地看到烛焰周期性的来回晃动，借助于此实验现象，教师能够引出“声波”的概念。
3.3演示“响度与振幅的关系”
在小音箱的喇叭口置一透明容器，将橡皮泥捏成的小球放在音箱的纸盆上，调节音箱的音量，能够控制小球的弹跳高度。小球的重量较轻，在不一样响度的声音下，小球振动幅度的变化较为明显，这一现象能够演示响度与声源的振动幅度的关系。
3.4演示“次声波”和“超声波”
实验一 实验名称：喷水比赛 器材物品：1个空可乐罐、1枚铁钉、胶带、铁锤 实验过程：
1、用铁钉在可乐罐的中部和靠近底部的地方各钻一个大小一样的小孔。
2、贴上胶带，把小孔堵上，然后把可乐罐罐满水。
3、同时扯掉胶纸，你会发现，下面的孔喷出的水比中间孔喷出的水远些。
实验原理：
水的压力与深度有关，而与水量的多少、水域的形状无多大关系。无论是辽阔的大海，还是普通的游泳池、浴缸，在1米深的水下，压力差不多都是一样的。水越深，压力越大。
实验观赏性及科技含量说明：
扯掉胶纸，下面的孔喷出的水比中间孔喷出的水远些。通过实验，学生知道了有关水的压力的知识。
实验二
实验名称：水下火山
器材物品：1个小玻璃瓶、1个广口瓶、1根长线、热水、少许红墨水
实验过程：
1、在小玻璃瓶里灌满热水，滴进些红墨水将它染红。
2、用线系着小玻璃瓶，把它沉入装有冷水的广口瓶底部。
3、于是，一朵“红云”就会从瓶底升起，伸展到水面上，好像火山喷发一样。
实验原理：
水受热时体积膨胀，变得比冷水轻。于是，红色的热水上升，冷水下沉，直到掺和均匀为止。
实验观赏性及科技含量说明：
一朵“红云”从瓶底升起，伸展到水面上，好像火山喷发一样。通过实验，学生认识到了水受热时体积会膨胀的道理。
实验三
实验名称：瓶吞鸡蛋
器材物品：1个口径适中的玻璃瓶、几个去壳的熟鸡蛋、火柴、纸片
实验过程：
1、把纸片点着后放入瓶中。
2、把剥好的鸡蛋放在瓶口上，看，鸡蛋“忽”的一下进入瓶口了。
实验原理：
玻璃瓶口比鸡蛋小，把纸片点着后放入瓶中，由于瓶子受热，空气往外排出，这时把鸡蛋放在瓶口上，过一会儿，由于瓶里空气收缩压力减少，这时在瓶外的鸡蛋由于受大气压力的作用便被推进瓶里。
实验观赏性及科技含量说明：
鸡蛋“忽”的一下进入瓶口了。通过实验，学生能够感受到大气压力的作用。
实验四
实验名称：小航船 器材物品：几个樟脑丸、1个乒乓球、1把剪刀、1盆水 实验过程：
1、把乒乓球剪成3份，修剪成小船模样，在船尾剪去一小块，再剪出一条缝。
2、敲碎一粒樟脑丸，在每个小船上放一小块樟脑，让它接触到水而不会掉下去。
3、把小船轻轻放入盛有水的盆中，让樟脑浸在水里。这时，你的船就会自动航行起来了，直到樟脑溶尽，小船才会停下来。
实验原理：
当樟脑溶入水中后，这部分的表面张力就减少了，于是，小船表面张力较大的一端拉过去，樟脑不断溶入水中，小船也就不断取得“动力”，直到樟脑溶尽，小船才静止不动。
实验观赏性及科技含量说明：
探究活动一：
化学小组的同学经上网查询得知贝壳是一种重要的化工原料，其主要成分为碳酸盐。试设计一个简单的实验，证明贝壳的主要成分为碳酸盐。（说出实验步骤、现象和结论）
自我挑战：
1.根据你学过的知识，设计简单易行的实验方案，用化学方法鉴别下列各组物质，完成表格。
化学小组的同学通过实验证明了贝壳的主要成份为碳酸钙，他们还上网查询了解到某地的牙膏厂需要大量的贝壳，于是就与这家牙膏厂取得了联系，同学们通过咨询牙膏厂的业务员知道：牙膏中含有碳酸钙，其作用是摩擦剂，可提高洁齿效果。而这些碳酸钙可以用贝壳制取。
利用贝壳和依据所学的化学知识，设计实验制备牙膏摩擦剂—纯碳酸钙。
小结：
实验设计与评价的原则：
科学原则简便原则安全原则环保原则经济原则
挑战自我：
1.某化学课外小组同学在实验室利用废铜屑制取硫酸铜，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了下列四种方案：
请你从理论、操作、经济、环保等方面考虑，对每个方案进行简要评价，并从中确定一个最优方案（）。
2．在制取下列物质的实验设计中，理论上正确，操作上可行，经济上合理的是（）
A．Cu
B．CaCO3Cu（NO3）2溶液CaOCa（OH）2Cu（OH）2 NaOH
C．Fe
D．CuOFe2O3Cu（OH）2Fe2（SO4）3CuSO
4探究活动三：
请你选用下图中的部分仪器，利用贝壳、稀盐酸为原料设计组装一套CO2的发生装置
挑战自我：
小明在探究CO2和NaOH
浓溶液 浓溶液
① ② ③
请回答以下几个问题：
（1）写出上图中标有字母的仪器名称：a，b。（2）以上三个实验中，①③有明显现象，请你帮小明记录他观察到的实验现象： 实验①。实验③。
（3）实验②因选用仪器不当导致未能观察到明显现象，请你帮小明寻找一种物品替代该装置中的广口瓶，以使实验取．．．得成功，你将选用的物品是，改进后能看到的实验现象是。（22
3探究活动四：
兴趣小组的同学为了测定贝壳中CaCO3的质量分数，作了如下实验
⑴ 图连接装置，并检查气密性；⑵⑵准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为83.4g；⑶⑶准确称得6g贝壳样品放入容器b中；⑷ 取下DE打开弹簧夹，往A中缓缓鼓入空气数分钟后关闭弹簧夹； ⑸ 安装上DE,打开a，缓缓滴入稀盐酸，至不再产生气泡为止；
⑹ 打开弹簧夹，往A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为85.6g。
①第一次鼓入空气的目的是，第二次鼓入空气的目的是，装置A中的试剂X应选用； ②若没有C装置，则会导致测定结果（填“偏大”或 “偏小”）③E装置的作用是：； ④根据实验中测得的数据，计算贝壳样品中碳酸钙的质量分数为。
1.为了鉴别稀盐酸和氯化钠溶液,某学生没有使用酸碱指示剂,也没有使用PH试纸,而是选用了四种不同物质类别的试
2.小刚做中和反应实验时，将稀盐酸滴入氢氧化钠溶液中，看到有气泡产生。是不是拿错了药品？小刚经检验确认没有拿错药品，而是氢氧化钠溶液变质了。
【分析】氢氧化钠溶液变质的原因是。【提出问题】该氢氧化钠溶液是全部变质还是部分变质？ 【查询资料】1.已知反应：BaCl2 + Na2CO3 == 2NaCl + BaCO3↓2.部分盐溶液的pH如下表：
盐溶液pH
NaCl 等于7
Na2CO3 大于7
BaCl2等于7
【设计实验】小刚依据查询的资料设计实验步骤，并预测实验现象，对应现象得出结论。
实验步骤
（1）取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加氯化钡溶液，并不断振荡，观察到不再有沉淀产生时，再滴加1mL
（2）向试管中滴加
若若
【实验结论】通过实验，小刚检验出该氢氧化钠溶液只是部分变质。
【进一步实验】小刚用变质的溶液制取不含杂质的氢氧化钠溶液，继续完成中和反应实验。他设计如下图所示的实验方案。
（1）写出步骤①发生反应的化学方程式；（2）写出试剂B的名称；
（3）步骤③判断盐酸与氢氧化钠恰好完全反应的实验现象是。
则则
实验现象 有白色沉淀产生
实验结论
充分反应后的所得溶液中，一定含 有的溶质是
1、某同学检验一瓶NaOH溶液是否变质，设计了下列三种检验方法：①加少量饱和石灰水，有沉淀生成，则氢氧化钠溶液已变质 ②加少量稀盐酸，有气泡产生，则氢氧化钠溶液已变质 ③加少量Ba(OH)2溶液，有沉淀生成，则氢氧化钠溶液已变质。其中方法和结论都正确的是（）
A 只有①和②B 只有②和③C 只有①和③D ①②③
2、对下列实验的评价，正确的是（）
A 某白色固体中加入稀盐酸，产生无色气体，证明该固体一定含碳酸钡
B 某溶液中滴加氯化钡溶液，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀，该溶液中一定含硫酸根离子 C 未密封保存的苛性钠固体遇盐酸有气体产生
D 验证烧碱溶液中是否含氯离子，先加稀盐酸除去氢氧根离子，再加硝酸银溶液，有白色沉淀出现，证明含氯离子。3．某同学想用实验证明高锰酸钾溶液的紫红色是MnO4 离子的颜色，而不是K 离子的颜色．他设计的下列实验事实对证明该问题无意义的是（）
A．将高锰酸钾晶体加热分解，所得固体质量减少
＋
B．观察氯化钾、硝酸钾、硫酸钾溶液都没有颜色，表明溶液中K离子无色
＋
C．向氯化钾溶液中加入过量锌粉，振荡、静置后未见明显变化，表明锌与K 离子不反应
―
D．向高锰酸钾溶液中加入适量锌粉，振荡、静置后见紫红色褪去，表明MnO4 离子呈紫红色 4．下列是四位同学分别设计的实验方案，你认为可行的是()
A．某白色固体化合物溶于水，向所得的无色溶液中滴入几滴酚酞试剂，溶液呈红色，证明该白色固体化合物一定是碱 B．向某无色溶液中加入氯化钡溶液，产生白色沉淀，再加稀硝酸，白色沉淀不溶解，证明该无色溶液中一定含有硫酸根离子
C．不用其他试剂就可鉴别氢氧化钠、氯化镁、硫酸铜和硝酸钾这四种溶液
D．把燃着的木条插入某瓶无色气体中，木条火焰熄灭，证明瓶中的气体一定是二氧化碳
5、某同学在进行酸碱中和反应的实验时，向烧杯中的氢氧化钠溶液滴加了一定量的稀盐酸。
（1）充分反应后，你认为溶液中的溶质组成最多有种情况，这几种情况中一定含有。（2）由于忘记滴加指示剂，为了确定盐酸与氢氧化钠是否恰好完全反应，他从烧杯中取了少量反应后的溶液滴入一试管中，并向试管中滴加几滴无色的酚酞试液，振荡，观察到酚酞试液不变色。于是他得出两种物质已恰好完全中和的结论。你认为他得出的结论是否正确？，为什么？。（3）请你设计一个实验，探究上述烧杯中的溶液是否恰好完全中和。填写下表：
―
＋
6、工业上常用电解纯净的饱和食盐水来制烧碱。将制得的烧碱溶液再经过浓缩、蒸发等步骤制成固体烧碱。我们 知道，原料往往不能全部转化为烧碱；另外，如果固体烧碱长时间在仓库放置，表面可能会有碳酸钠杂质生成。（1）现从仓库中取来烧碱样品，请你推断，该烧碱样品中除可能含碳酸钠杂质外，还可能含有的另一种杂质 是（水不作为杂质的考虑）
（2）要检验样品中可能含有的这两种杂质，请完成设计的下列实验方案
7． 学校实验室的废液缸中收集了同学们在实验室制取CO2后残留的废液。小红同学想探究废液中溶质的成分，请你
一同参与探究并回答下列问题。
[提出问题]废液中的溶质是什么物质?
[作出猜想]小红认为废液中溶质只有CaCl2。
你认为还可能含有的溶质是①(填化学式)。
[查阅资料]CaCl2溶液呈中性。[实验与结论]
（1）小红分别取少量该废液和CaCl2溶液加入到两支试管中，并向其中分别滴入无色酚酞溶液作对比实验，结果两试管中溶液均无色，于是小红认为自己的猜想是正确的。
（2）你认为小红的实验②(填“能”或“不能”)证明她的猜想，理由是③
（3）如果要证明你的猜想是正确的，你选择的试剂是④，实验中可以看到的现象是⑤。[拓展与应用]
①若实验证明你的猜想是正确的，要想使处理后的废液只有CaCl2溶液，应向废液中加入过量的⑥，反应．．完成后过滤。
②通过以上探究，你认为实验室的废液未经处理直接倒入下水道，可能造成的危害是⑦(写一条)。8.小洁发现妈妈在面粉中加入一种白色粉末，做出的蛋糕、馒头疏松多孔。她很感兴趣，想探究这种“神奇粉末”的成分。通过对市场上相关产品进行调查，她发现了如下图所示的三种商品，认为妈妈使用的白色粉末是以下三种商品
⑴纯碱的化学式是___________，这三种商品都能在使用过程中产生一种气体，使做成的食品疏松多孔，这种气体是___________。
⑵小洁通过阅读纯碱和小苏打的用法，推测出小苏打不同于纯碱的化学性质是_____________。
实验反思：老师提示小洁第②步实验得出的结论有不足之处，请你帮助小洁改进实验方案，确认白色粉末的成分，并9．一同学用某种粗盐进行提纯实验，步骤见下图。
请回答：
（1）步骤①和②的操作名称是。
（2）步骤③判断加入盐酸“适量”的方法是；步骤④加热蒸发时要用玻棒不断搅拌，这是为了防止，当蒸发皿中有较多量固体出现时，应，用余热使水份蒸干。（3）猜想和验证：
10．精盐(NaCl)和纯碱(Na2C03)是两种常见之物。
(1)用化学方法区别这两种固体，可以选择下列哪一种物质? _____________。A．白酒B．米醋C．纯净水D．酱油
(2)王军同学不慎在精盐中混入了少量纯碱，他想重新得到精盐，设计了以下两个实验方案： 方案一：固体混合物
方案二：固体混合物
过量稀盐酸溶液 过量稀硫酸溶液
蒸发
固体
固体
你认为合理的实验方案是__________________________________________________。说明另一方案不合理的理由：_______________________________________________。
(3)假设NaCl、Na2C03固体混合物有53g，加入足量的稀酸充分反应后，生成4.4g二氧化碳气体，求该固体混合物中氯化钠的质量分数。
2．某校化学课外兴趣小组的同学在研究性学习课上展示了一套如右图所示的实验装置（假设每步化学反应都完全，氧化铁样品中的杂质不参加反应）。
查阅资料：草酸在浓硫酸存在时加热发生如下反应： H2C2O4CO↑+CO2+H2O
通过讨论，同学们对这套装置有了多种认识。
（1）第一小组同学说：从实验安全和实验操作程序看,首先要检查装置的气密性,实验开始先加热___（填A或D）处，实验
结束时，应_____（填先或后）停止D处的加热；从环保的角度讲，在E装置后还应对尾气进行处理，其方法是：。
（2）第二小组的同学说：用该实验装置可以检验一氧化碳与氧化铁反应的产物，其中B装置的作用_______；E装置的作用___；
一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为 _____________________。
（3）第三小组的同学说：利用这套装置还可以测定氧化铁样品中氧化铁的质量分数。他们的测定方法是：称量氧化铁样品的质量10.0 g，样品与玻璃管的总质量为60.0 g,完全反应并冷却后再称量玻璃管与剩余固体的总质量为57.6 g。计算实验测得氧化铁样品中氧化铁的质量分数为。
一、小学生科学认识中观察实验的重要性
观察实验是科学活动开展的前提, 首先需要对自然界中的客观事实及规律进行探索和认识, 并以此作为科学探索的依据。在小学科学教学中, 教师通过设计观察实验能够帮助认知水平、个体经验有限的小学生更加直观、深刻地认识和学习科学课程内容, 发挥出辅助教学的作用。《小学科学课程标准》中明确指出:应注重加强与学生实际生活的联系, 引导学生从日常学习、生活中通过观察总结分析各种科学现象, 从而更好地理解和学习课程内容。由此可见, 以课程标准为依据, 将观察实验作为开展科学教学的环节之一是很好的思路与途径。
小学生的逻辑思维、抽象思维及认知水平处于不断发展的阶段, 同时其科学知识储备较少, 所以在学习科学课程中难免会受限于个人条件存在迟滞性。因此, 通过观察实验丰富学生的客观事实经验, 使其能够有所准备地理解课本中的知识, 更加有利于提高教学的时效性。首先, 科学理论的科学性、合理性需要以观察实验所得的事实数据作为参考依据, 教师围绕教学内容设计观察实验并指导学生亲身参与其中, 使其获得经验性知识, 并能够有效结合自身所具备的知识促进正迁移学习, 不仅完善了学生原有相关的知识系统, 对培养学生的科学精神也有显效, 树立学生严谨、客观的科学态度, 以所观察的事实检验书本知识更能加强印象, 从而促进学生认知水平的发展;其次, 观察实验是学生带着一定具体目标展开的活动, 能够促进其观察、分析、总结及验证的逻辑思维能力的发展, 在这一过程形成系统性认识, 而不是片面、间接、单纯地接受经验性知识, 既满足了小学生强烈的好奇心与求知欲, 又适时培养了其实践能力与探究思维, 有助于促进学生全面发展。
二、观察实验设计的依据和操作方法
(一) 加强证实因果关系的观察实验
就一般证实因果关系的观察实验的验证方法来看, 都是通过对实验中的现象与特点进行归纳与演绎而得出其内在的因果关系。在观察实验设计的过程中应用归纳法就可以掌握科学知识, 使学生能够充分认识和理解科学知识, 能够有效说明小学科学知识是具有很强的普遍性和共性, 增加学生参与观察实验和科学教学的积极性。通过演绎法来对观察实验进行设计, 学生通过在逐步的实验中对科学知识进行验证, 可以有效地增强科学知识的可靠性和可行性。
虽然归纳法与演绎法对于促进观察实验的设计有积极的促进作用, 但二者之间还存在较大的差异。归纳法是通过学生的观察与实验实现其目标, 从而对实验进行总结, 并对结论进行归纳;而演绎法则是从科学教材中的结论出发, 通过设计和实际观察实验来对该结论进行验证, 看该结论是否合理。因此, 在小学阶段的科学知识学习中, 为了能够提高学习的有效性, 使小学生掌握一定的科学知识, 教师可以向学生传授一般性的科学理论, 并能同实验结合起来设计和选用科学的实验设计案例, 使小学生能够通过观察实验对科学知识产生正确的认识。但需要注意, 教师在设计和践行实验时要保证实验案例的合理性和科学性。
(二) 充分发挥学生的知觉特性进行科学教学的观察实验设计
在小学阶段对科学教学观察实验进行设计时, 不仅要结合教材设置内容, 还要遵循小学生认知外部世界的感觉与知觉上的特点与规律, 使学生能够调动其感官系统进行认知与情感体验, 从而实现良好的科学观察实验教学效果。所以教师在设计教学内容时要注意将学生的感官系统调动起来, 使学生能够参与到教学活动中, 对观察实验产生积极的兴趣与求知欲。在应用该方法对观察实验进行设计和实践时, 教师要注意遵循以下原则: (1) 对象放大化。小学生的认知水平有限, 教师要将观察实验中的对象进行合理的放大化, 尤其是要将关键特点采取放大化的处理方式, 这样学生在观察实验中就可以准确地把握事物特点。 (2) 对象有机转化。小学生的认知水平较低, 尚未培养起良好的逻辑思维能力, 教师要注意将观察实验中不清晰的对象向清晰化转化, 将抽象的概念用更加具象化的形象展示出来, 使学生能够通过更加直观的形象获得科学认知。 (3) 对象之间和实验的对比。通过在观察实验设计中设计更具对比特征的实验, 可以使事物的特征更加明显, 学生更容易形成科学认知。
(三) 加强探索因果关系的观察实验
科学研究的目的是为了发现自然中各种变化的因果关系, 一般使用归纳法。在小学阶段的科学教学设计中, 主要以归纳法为思想设置实验, 发现客观的因果关系, 提高学生的科学素养。根据小学阶段的科学教学特点, 一般采用的方法有如下三种: (1) 求异法。这种方法指的是针对某个因素的存在与否而造成特定现象的产生与消失进行观察与对比。设置观察实验时, 应当在相异环境中选择差异性较大的现象进行观察。 (2) 求同法。这种方法指的是在相异环境中, 存在共同因素的同时也存在共同的现象, 就可认为此因素是这个现象存在的原因。在小学阶段的科学教学中有许多具体概念, 为了发现同类事物或现象的共同因素, 可采取求同法进行实验的设置, 在观察、实验的过程中发现它们的共同因素。 (3) 共变法。这种方法指的是当某个因素的变化与否会引起特定现象的变化, 就可认为这个因素与此现象之间存在因果关系。在针对小学阶段的科学教学中存在互相影响关系的概念设置观察实验时, 可采取共变法。设置实验时, 需要以包含特定规律的观察实例为基础, 改变某个因素后研究对应的现象变化, 从而发现两者之间的因果关系。归纳法中几种不同的思维模式具有着各自的特点, 在设置观察实验时, 应当按照科学教学的对象与目的等具体因素, 选取恰当的方法。
总而言之, 通过对小学科学实验教学课堂的观察, 可以得知开展小学实验教学课程是为了能够对其中存在的因果关系进行求证与证实。教师通过不断完善观察实验的设计与实践, 对影响观察实验的设计和实践中的影响因素进行分析, 并能在设计和践行观察实验活动时进行改进与干预, 进而提高观察实验设计和实践的科学性与合理性, 从而促进小学生主动积极地学习科学知识, 促进小学生的全面发展。
参考文献
[1]孟庆伟.小学科学教学观察实验设计的依据和方法[J].读与写 (教育教学刊) , 2014 (7) .
[2]任凤芹.有效促进学生能力发展的小学科学教学方式实验设计[J].当代教师教育, 2012 (2) .
[3]周敏丽.小学科学实验教学有效性方法探微[J].当代教育论坛 (教学研究) , 2011 (7) .
[4]岳金贵.浅谈如何搞好小学科学教学的实验设计[J].学周刊, 2015 (19) .
关键词：实验方案设计；教师；指导策略
中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2011）12-250-01
在进行科学探究活动中，学生依据自己提出的猜想与假设进行方案设计与实验论证是探究活动的中心环节。这个环节要求学生合理利用现有的实验器材、实验物品，借助已有的知识架构、生活经验与实验技能等进行尝试与探索，由于实验条件的限制、实验过程的开放性、实验内容的广泛性，在探究过程中学生会遭遇多方面因素的干扰，会遭遇各种困难与障碍，迫切需要教师的鼓励、指导与帮助。教师可以采取以下指导策略。
一、集体指导与个别指导相结合
在设计与实践的过程中，由于有些过程与步骤是必须的，这时所产生的问题或障碍是大多数学生都会经历的，而有些方案与设计则是部分学生独具的，这时所产生的问题则是有独特见解的学生才会遭遇的。如果教师在指导过程中，把共性问题个别化或者把少数问题多数化都会对课堂教学时间、教学效益、学生受指导机会均等化等方面造成冲击，因此应坚持集体指导与个别指导适时、适当、有侧重的进行。总体而言，当告知所提供的实验器材、新实验仪器的使用方法、实验操作中的安全问题、方案设计与实施中的特殊要求、学生在尝试过程中出现的普遍性问题等时应该主要采取集体指导的方式；而在与各小组分别交流，帮助学生解决方案设计中的细节、整理方案实施的步骤、分析实验中的异常现象、寻求实验成败的因素等问题时则更宜采取个别指导的方式。
二、书面指导与口头指导相结合
从教师的指导形式看，主要包括书面形式的指导与口头形式的指导，这两者在指导与帮助学生开展探究活动的过程中各有作用，需结合使用。书面指导指以板书、字幕等方式进行的指导，主要用以展示对学生的统一要求、对步骤与环节的特别提醒、在某些操作中的重要提示以及对疑难问题必须以绘图、表格、文字等进行解析。尤其值得注意的是，书面指导在培养学生进行探究活动的习惯、提高学生进行实验探究的能力，提升学生科学探究的素质等方面具有重要作用，因此在学生刚刚接触化学实验探究时使用得非常多。教师在指导过程中使用最多的是口头指导，它是以语言、对话等为主要方式进行的指导，其作用是和学生一起探讨实验设计在理论上是否可行，各环节是否合理，出现的问题应该如何解释，产生的障碍如何消除等。
三、知识指导与规范指导相结合
从教师指导的内容看，主要包括知识性指导与规范性指导，这两者是教师指导的重点。知识性指导主要是从学科知识的角度对学生的实验探究作出指导，而规范性指导则主要是从探究规范的角度对学生实验探究作出指导。在化学实验探究中，教师往往容易忽略规范性指导。规范性指导主要包括对探究活动的规范性指导以及对实验操作的规范性指导两个方面。对探究活动的规范性指导是指在实验设计与探究的技术层面的指导，例如方案的设计、内容的填写、问题的讨论、数据的记录与处理等。这些对于学生能否从实验活动中产生对事物及其性质、变化的正确认识、获得科学的结论是非常重要的，同时也有利于养成学生严谨、踏实、实事求是的科学态度。对实验操作的规范性指导是指在实验实施过程中，对学生使用仪器的正确性、取用药品、萃取、蒸馏等基本操作的准确性、使用有毒、有害、有危险试剂的安全性等的指导。值得注意的是，规范性指导应根据探究活动自身的需求与学生的具体情况灵活地、有选择的使用，而不需总是面面俱到。知识性指导在教师的指导中较为常见，是为学生发现问题、分析问题与解决问题而服务的。通常是针对设计所依据的化学原理与规律、设计方案的可操作性、实验现象的准确性、实验结论与实验现象的一致性等方面与学生交流讨论的过程。这两方面的指导也应在学生探究的过程中，教师合理结合使用。
四、及时指导与延时指导相结合
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