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摘要：為了培養學生的探究能力，提高學生化學學習興趣與綜合專業素養。文章以高校化學學科教學為例，從設計性實驗、具體要求、策略實施等三方面對化學實驗教學策略進行了研究，然后分析了設計性實驗教學案例，包括實驗方法、實驗結果、總體分析三方面。
關鍵詞：高校；設計性化學實驗；實驗方案
傳統的“重教輕學”教學方式己經不再適應新時展要求，對學生的學習方法進行全方位指導、使其學會學習才是當務之急。因此，高校培養大學生自主學習能力勢在必行。高校化學教學以實驗教學為核心，借助化學實驗的趣味性、綜合性、實踐性等優勢，傳授學生自主學習方法，提高其自主學習能力，進而使其逐漸發展為綜合型人才。
一、化學實驗教學策略研究
（一）設計性實驗
自主設計實驗是高?；瘜W實驗教學的一種有效教學手段。教師應該確立自己“引導者”的地位，通過自主設計實驗、獨立完成實驗，給予學生更多自主探究、自主學習的機會，以激發學生自主學習的興趣，達到優化化學教學效果、促進學生綜合能力發展的目的。
（二）具體要求
設計性實驗是在教師給定題目或范圍、提出基本要求的基礎上，學生以小組為單位，根據個人的興趣及實驗室現有條件，綜合運用所學的知識，提高學生的自主學習能力。實驗組以2人為一組，在設計性實驗開始的前2周，進行自由分組、選題并開始查找資料。在設計性實驗教學中，先讓學生參考化學實驗要求，進行自主選題；然后讓學生通過查找各類文獻資料自行設計實驗方案；在完成設計方案后，由教師指導，學生修改并完善實驗方案，再進行交流討論；最后，學生依照所設計的實驗方案進行實驗，提交實驗報告。在設計性實驗教學中，學生不是被動地接受知識，而是經過自主探索掌握知識和技能[1]。
（三）策略實施
1.自主選題。在進行實驗選題時，需要注意循序漸進的過渡，通過未知的好奇到已知的掌握、從定性到定量等綜合選擇的方法，使學生從易到難逐步完成實驗。保證學生在相同的實驗儀器、已掌握知識技能的基礎上，學習不同的實驗，掌握不重復的實驗方法。比如，測定殼質類物體中鈣鎂元素的含量，如貝殼、蛋殼等；測定常用補鈣試劑中所含的鈣元素含量；測定常用食用鹽中碘元素的含量；測量日常蔬菜水果中的維生素C含量；測定海鮮產品中所含有的鈣鎂元素，如海帶、蝦皮；測定菠菜中所含有的草酸含量、鐵元素含量；測定飲用茶葉中相關微量元素的含量等。實驗的選材是生活中的日用必需品，如茶葉、食鹽、水果、海產品、蔬菜等，同時設計滿足對知識點的考查需要，主要包括對鈣、鐵、鎂、碘等元素的測定、對草酸、維生素C含量的測定及其他相關微量元素，符合高?；瘜W實驗的標準要求。通過生活化的實驗設定，可激發學生參與實驗的積極性，并調動其好奇心進行自主實驗，同時，實驗難度符合學生的發展情況，并未超出其知識儲備的范圍，因此，學生可按時完成實驗任務，提升了實驗的實效性，滿足了實驗教學的要求[2]。
2.自主設計實驗方案。（1）自主設計實驗方案的常見流程。第一，資料收集的基本方法。在完成題目選擇后，學生應當自主進行相關資料的查閱與搜集，以實驗提示為出發點，充分了解實驗的要求，對所需要的實驗材料、實驗使用設備和相關被測量的元素或化合物等進行資料的查找。可利用圖書館、多媒體等資源進行相關理化性質、含量理論值、測定方法、器材使用注意事項、實驗注意內容等相關知識的查詢。第二，選擇實驗方法的依據。根據以上資料的查找與總結，在備選方案中，選擇較為合適的實驗方法，根據實驗的要求進行實驗方案的具體設計，選擇最佳的實驗方法，要注意實驗的經濟性、安全性、先進性，并將學生自身的知識儲備與技術能力情況作為實驗方法選擇的參考，還必須要考慮實驗室的硬件設施現狀。第三，設計實驗方案的依據。為了保證實驗方案的細致完整性，需要包括實驗的目的、儀器、原理、試劑、步驟、注意事項等內容。需要根據學生的知識掌握情況、技能水平、學習需求等設計實驗的目的，以此保證實驗設計的合理性。設計實驗方案時，需要充分考量實驗室內具備的實驗儀器與試劑，注意實驗方案的可操作性、經濟安全性。第四，修改實驗方案的操作。主要是指教師對學生設計的方案進行審核與指導，檢查實驗的目的與原理是否具有可操作性、可執行性。同時，對其所需的實驗器材、實驗試劑進行充分考量，檢查實驗步驟的合理性，若發現不影響實驗順利進行的小問題，可不進行修改，使學生在實驗中自行發現并解決問題，當發現存在影響整體效果的問題時，需要及時指出并修改，逐步完善實驗方案[3]。（2）學生自主設計性實驗方案匯總。第一，對于鈣鎂元素含量的測定，主要使用的方法包括酸堿中和滴定測驗、EDTA鰲合滴定測量、高錳酸鉀滴定法。當前實驗室所具備的設備及學校的相關試劑準備都可進行以上幾種實驗，并且學生具備進行此實驗的能力。第二，對于鐵元素含量的測定方法有不同顏色目測法、分光光度法等。當前學生對分光光度法掌握更為嫻熟，僅需借助儀器便可通過計算機進行工作曲線分析以獲得精準的結論。但此方法在操作的過程中需要精密度較高的儀器并且對色劑等使用情況有一定的要求。第三，在“硫酸亞鐵銨的制備及產品檢驗”的實驗中運用目測比色法進行鐵元素的檢驗。第四，對于測定碘元素含量主要使用硫代硫酸鈉滴定檢測法。有學生提出運用半碘量進行比色分析、借助雙氧水氧化一吸光光度法進行檢測或使用孔雀綠指示劑添加法等，但這些方法在實際操作中存在不足，如操作復雜，難以獲取精確數，即使部分方法靈敏度較高但實驗室難以滿足相關試劑的需求，綜合比較下，可行性最高的方法為硫代硫酸鈉法[4]。第五，在測量水果蔬菜中的維生素C含量時，主要使用間接碘量法。第六，在測定菠菜中的草酸含量時，主要利用高錳酸鉀遇草酸發生顏色改變來確定滴定終點，此方法的優點是不需添加其他指示劑。第七，測定其他微量元素時，學生以定性目的實驗為主，經過教師的引導和指導，以實驗室的條件為調整依據，在實驗揭示之前確定了磷元素定量實驗，鋁、錳等定型檢測實驗。
3.自主完成實驗。學生首次設計自主實驗，即使教師做出了修改，但在實驗進行時，仍有不足的地方，例如，實驗室的指示劑年久失效；在處理實驗材料時，具體提取方法不確定等。當出現問題時，要對實驗材料進行規范化的檢查，對試劑進行用量、濃稠度的檢驗等。
4.實驗后的總結。①撰寫實驗報告。實驗完成后，教師要組織學生進行實驗報告的撰寫，主要內容包括設計方案、實驗過程中的現象觀察、實驗相關數據記錄、實驗結果、實驗分析等。在進行實驗數據記載時，學生必須要樹立科學嚴謹的態度，以事實為依據進行數據的記載，可利用計算機軟件進行圖標繪制。②進行交流與討論。在完成實驗后，教師可組織學生對實驗的結果與某些環節進行探討，總結評價，在完成討論后，可以以小組匯報的形式進行經驗交流與分享，為下一次的實驗或課堂研究做準備。
二、設計性實驗教學案例分析
VC含量測定—《藥片、果汁、鮮橙中VC含量的測定》案例分析。學生自主選擇了維生素C藥片、果汁水溶C100、鮮橙作為實驗材料，果汁無須進行處理，維生素C藥片則研碎成粉末，鮮橙去皮后，包入紗布擠出果汁。
（一）實驗方法
維生素C分子(C6H8O6)中的烯二醇基具有還原性，能被I2定量地氧化成二酮基。學生在該實驗的設計之初列出了直接碘量法與間接碘量法兩種方法。直接碘量法是以淀粉做指示劑，用標定過的I溶液直接滴定樣品，至溶液出現藍色即為終點。間接碘量法即硫代硫酸鈉法。先加入過量的h溶液與樣品中的維生素C反應，再用硫代硫酸鈉滴定過量的碘至藍色剛好消失。由于維生素C的還原性很強，在空氣中易被氧化，故在測定時須加入少量稀醋酸或鹽酸使溶液呈弱酸性，以避免副反應的發生。直接碘量法中維生素C與空氣接觸時間較長，且不溶物對維生素C有吸附作用，造成了測定的結果偏低。間接碘量法先用過量的I2溶液與維生素C反應，減少了維生素C與空氣的接觸，消除了不溶物吸附作用的影響，所以，在該實驗中，學生選擇了間接碘量法。
（二）實驗結果
對于維生素C藥片、橙子中維生素C含量的測量，實驗的結果比較接近參考值，學生自己做了誤差分析。在比較結果中，藥片和水果中維生素C含量均偏小，而果汁中含量偏高。經過分析，誤差可能來自以下三個方面。一是藥片。在研碎轉移過程中會有損失，在溶解過程中維生素C有可能有一小部分被氧化，并且每一片藥片中維生素C含量未必嚴格為50毫克。二是西抽味水溶C100果汁。該果汁中的食品添加劑有可能帶有一定的還原性（如檸檬酸鈉），這些還原性物質會與碘溶液發生反應，使碘溶液的用量增大。三是橙子汁。在榨汁、轉移過程中維生素C有可能有部分已被氧化，且未必榨出了全部果汁，紗布和手上也有可能殘留維生素C，橙子的果皮中也有可能含有少量維生素C。限于實驗室的條件和學生現有的知識水平，做出比較接近文獻值的數據，且較為科學地分析了誤差的來源，總的來說，這個設計性實驗是成功的。
（三）總體分析
從整個實驗的設計中可以看出學生查閱了文獻資料，使用間接碘量法測量維生素C的含量，以淀粉作指示劑，易判斷反應終點，這一方法簡便直接，所需藥品皆是實驗室中常見的，且無污染。在處理原材料橙子時，由于沒有榨汁機，先采用了研磨的方法，結果不易過濾，后使用紗布擠壓，體現了學生的應變能力。
三、結語
采用自主設計實驗的教學策略，可以有效激發學生的學習動機和興趣、提高學生的自我監控水平和自我效能感，幫助學生尋找適當的學習方法，最大限度地發揮學生的主體性作用。在自主設計性實驗中，讓學生自主選題、自行設計實驗方案、自我監控完成實驗、自主評價反饋，使其在學會設計實驗的同時培養自主學習的能力。
參考文獻：
[1]馮東方.高校化學實驗探究性教學模式創新的研究[J].山東工業技術,2018(5):211.
[2]葉文彬.如何利用化學實驗教學提高學生的科學素養[J].實驗教學與儀器,2018,35(2):19-21.
[3]苗菁.高?；瘜W教學中學生創新能力的培養研究[J].化工設計通訊,2018,44(1):141.
[4]侯君英.關于普通高?；瘜W教育改革的若干思考[J].教育現代化,2017,4(48):53-54,65.
作者:馬麗榮 單位:貴州省興義民族師范學院
