《普通高中化学课程标准（版）》提出学生通过化学学习应能提高“科学探究与创新意识”的学科核心素养。近三年江苏化学高考题中每年都设置了设计化学实验方案的填空题，落实了基于这一化学学科核心素养的评价，即学生通过化学学习“能从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验方法进行实验探究”。设计实验方案也是一种科学探究。事实上，即使是高三学生，设计化学实验方案的能力薄弱也是普遍现象。化学实验是认识物质及其变化的基本方法，化学实验方案就像化学实验的“地图”，因此，从高一起就要引导学生重视设计化学实验方案。设计化学实验方案，是一个系统工程，可以运用系统的关联性进行设计。
在传统初中语文教学中，教师在课堂教学期间通常使用灌输式的教学方法，形成“一言堂”的局面，学生只能被动学习，并且没有任何自主学习的时间，导致学生丧失学习兴趣，缺乏学习的主动性。而在新课改的背景下，初中语文教师必须要转变这种课堂现象，及时更新自己的教育观念，配合着科学有效的教学手段来提升学生学习的主动性。学生学习的主动性对提升教师的课堂教学质量和效率有着至关重要的作用。因此，教师应尊重学生的主体地位，通过引导教学的方式让学生主动参与到学习之中。
一、系统的关联性简介
“从哲学的普遍联系原理看，现实世界中的系统是绝对的、普遍的，没有一个现实的事物完全不可被看作系统。一切事物都以系统方式存在，都可以用系统方法研究，这是系统科学的基本信念［1］。”系统是元素与结构的统一。“同一系统的不同元素之间按一定方式相互联系、相互作用，不存在与其他元素无任何联系的孤立元。所谓‘一定方式的联系’，意在要求元素之间的联系有某种确定性、秩序性，人们能够据以辨认该系统［2］。”元素之间的关联性产生了系统内部的结构，人们可由系统内部的结构来辨认系统。
设计化学实验方案，即指实验者在实施化学实验前，根据化学实验目的和要求，运用化学知识和技能，分析实验原理，确定需要的仪器和试剂，对实验步骤进行合理安排与规划。一个完整的化学实验方案也是一个系统。化学实验离不开实验试剂、实验操作。化学实验所需的各种试剂、实验操作为化学实验方案系统中的元素，实验试剂与实验试剂、实验操作与实验操作、实验试剂与实验操作之间的关联即为化学实验方案系统中的结构。因此，设计化学实验方案是一个由下级向上级、由部分到整体主动构建化学实验系统的过程。根据系统的关联性特征，找出化学实验系统中结构的一般存在，对设计化学实验方案有很重要的作用。
二、化学科学实验系统中的结构
中学化学学习阶段，学生接受的主要是科学实验思维的培养，这种思维方式聚焦在实验目的、化学反应原理、实验装置和操作步骤上。化学科学实验的思维模型可归纳如下图［3］。
图1 化学科学实验的思维模型
可见，被设计的化学实验方案系统中有两个主要结构，即物质转化、实验操作。物质与物质的反应、分离均需由实验操作实现，选择哪种实验操作则由物质转化决定，因此，这两个结构框架是相互融合、不可分离的。找出每个实验中的这两个结构，为设计化学实验方案奠定了基础。
三、设计化学实验方案的策略
粗盐的提纯是高中化学一个重要的教学内容，出现在《化学》（必修1）苏教版教材的专题一第二单元——研究物质的实验方法。以此为例来说明设计实验方案的步骤。
首先，福建省仅有一所招收聋人大学生的高等院校，且办学层次为专科，这与八、九十年代就开始招收聋人大学生的长春大学、天津理工大学、郑州工程技术学院等本科院校相比，发展迟、经验少、规模小、办学层次低。其次，福建省仅招收两个听障专业，虽然这两个专业符合聋人的特点和需求，但是专业面窄、可选择少，且全国20多所招收聋人大学生的其他院校基本上也都有这两个专业，专业的重复建设使得竞争优势不大且市场需求趋于饱和。由于缺乏经验，学校仍以管理健听生的方式来管理和要求系部，系部管理人员及教师等被大量的事务性工作所累，疲于应对各种建设、检查等，缺乏精力专心、深入地研究聋人教育事业。
在粗盐中往往含有泥沙和可溶性杂质，如Ca2+、Mg2+、SO2-4等离子。设计实验方案除去这些杂质，获得纯净的氯化钠晶体。
1.梳理物质转化流程
除去粗盐中Ca2+可选择CO2-3、除去Mg2+可选择OH-、除去SO2-4可选择Ba2+，遵循不引入新杂质原则，应依次选择Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液，使杂质转化为易清除的CaCO3沉淀、Mg（OH）2沉淀、BaSO4沉淀。为了确保杂质离子被完全沉淀，所加沉淀剂需过量，过量的沉淀剂会引入新的杂质，必须由后加入的沉淀剂除去，因此，除杂时需考虑物质转化的顺序。综合整个过程，加入沉淀剂的合理顺序有三种：①BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液；②NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液；③BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液。以第①种为例，杂质离子的转化流程如图2：
图2 物质转化
2.确定实验操作
根据物质转化，需要解决一个实验操作问题：需加入过量沉淀剂，怎么判断所加试剂已过量？可以证明溶液中无杂质离子或有加入的沉淀剂中含有的离子，两种思路选择的实验操作也不相同，根据便捷性，选择证明溶液中无杂质离子。比如，检验SO2-4已被完全沉淀的操作为：向溶解所得溶液中加入BaCl2溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清液中滴加BaCl2溶液，若无沉淀生成，则SO2-4被完全沉淀，可进行下一步操作。审视整个实验过程，首先应除去泥沙，用溶解过滤的方法除去，泥沙的过滤可以与Ba-SO4的过滤合并，CaCO3与Mg（OH）2合并过滤。（之所以BaSO4沉淀要及时过滤，是因为在后面加入过量Na2CO3溶液时，可能会出现溶解平衡移动，即BaSO4转化为BaCO3，SO2-4被释放，仍然留在滤液中。这对不同年级的学生应该做不同的要求。）
图3 实验操作
3.描述实验方案
将两个结构融合，细化实验方案，用规范的化学语言描述实验过程。
称取3g粗盐于烧杯中，加入10mL水加热溶解。向其中滴加BaCl2溶液，至有大量沉淀生成，静置，向上层清液中滴加BaCl2溶液，若无沉淀生成，过滤。取滤液，依次加入NaOH溶液、Na2CO3溶液，并分别检验沉淀是否完全，过滤，向滤液中加入盐酸，搅拌，调p H<3，蒸发结晶，过滤、洗涤、干燥，得精盐。
可见，设计化学实验方案对思维有很大的挑战。设计过程中，需要从单一离子的去除方法深入到去除顺序、离子沉淀是否完全的检验、调溶液的p H及具体的操作，由表及里、多角度、动态地分析微观系统，运用分析、推理等方法判断物质组成的变化，从而推测如何安排化学实验过程，并进行物质转化、实验操作的前后自洽。实验系统内，物质转化与实验操作互相关联，物质转化过程是确定实验操作的基础，在实验操作中实现了物质转化，两者密不可分、相互融合。实验方案生成的过程既是对实验分解的过程，也是整合实验的过程。运用系统的关联性设计实验方案，是一种系统思维方法。习得这种方法，这已经超越了设计实验方案本身。学生可以进一步领悟到溶液是个系统的存在，溶液具有的性质实际是系统内微观粒子之间相互影响、相互作用的结果，也为学习溶液中的化学平衡埋下了伏笔。
四、结语
设计化学实验方案时，已有信息虽然多而无序，但表观的杂乱无序下自有其存在的系统，存在有序性。学生完成一次实验方案的设计，经历了深入系统内找出隐藏的主要结构、又跳出系统整体把握的思维过程，其思维经历了一次复杂而高级的有序运动。在这个过程中，化学学科本质的浮现、化学研究中特有的观念、思考问题的独特角度、特有的思维方式彰显着化学学科的魅力，激发了学生的化学学习兴趣。因此，设计实验方案的过程，是一次深度学习的过程。它虽然只是思维层面的实验，但在设计的过程出现了一种分析问题的思维方式——系统思维，这对提升学生化学思维品质、帮助培养学生“学会学习”、促进学生提升科学探究的核心素养有着重要的意义。系统的关联性还可用于认识溶液中的化学平衡、高三复习课等。
通过上述算法可得f(u3u4)=1, f(v3v4)≥6, f(ut-1ut)≥6且f(vt-1vt)>1(若f(vt-1vt)=1,则有得与n≥6时,k≥7矛盾于是满足H(1,n)的所有2度点的正常边染色,而且此染色算法是关于H(1,n)的所有2度点可区别边染色。
系统思维是一种基本的思维方式，它更趋向于辩证思维方式。学生在成长过程中，需要习得这种思维方式。帮助学生形成系统思维的思维习惯，不仅有益于当下的学习，也将对学生未来的成长产生深远的影响。
可以看出对于幅度较弱的散射点，本文方法可以实现精确的重构，而传统方法在重构弱散射点时存在误差，尤其是在采样率为α=0.2时，弱散射点重构错误.从图5可以看出，在相同的信噪比条件下，本文方法重构精度明显高于传统方法，且在信噪比低至0dB时，本文方法仍可较精确重构出所有散射点，具有较强抗噪性能.
参考文献
［1］［2］苗东升．系统科学精要（第4版）［M］．北京：中国人民大学出版社，：21-22
［3］ 王钦忠，高明．浅议中学化学教学联系化工案例的思考与实践［J］．化学教学，（2）：25-29
