例談初中化學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則

1、    例談初中化學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則    周邵丹摘要：針對(duì)初中化學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合案例論述設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)所要遵循的原則：對(duì)比的有效性、分析的縝密性、設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性，并就如何讓初中學(xué)生在設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)把握好這些原則，闡述了觀點(diǎn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；對(duì)比實(shí)驗(yàn)；設(shè)計(jì)原則：1008-0546（2014）06-0089-02 ：g633.8 ：bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.06.035“比較”是經(jīng)常使用的一種科學(xué)方法，它既要研究事物之間的相同點(diǎn)，又要分析事物之間的不同點(diǎn)。在化學(xué)研究中，常常要根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)事物的異同點(diǎn)，

2、獲得科學(xué)的結(jié)論。鑒于“比較”這種思想方法在問題探究中的重要性，在初中化學(xué)中，已經(jīng)出現(xiàn)通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行科學(xué)探究。但對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)需遵循一定的原則，尤其在初中這樣的化學(xué)啟蒙階段，更要結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和能力水平來設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。一、對(duì)比的有效性1. 目的具有針對(duì)性案例一：稀硫酸能使紫色石蕊試液變成紅色。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究是硫酸溶液中的哪種微粒使石蕊變紅。有學(xué)生設(shè)計(jì)了這樣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：分別向稀硫酸和蒸餾水中滴加紫色石蕊試液，觀察到稀硫酸中石蕊變紅，蒸餾水中石蕊不變色，說明是硫酸溶液中的h+使石蕊變紅。在學(xué)生已有的化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上，以上案例完全可以設(shè)計(jì)其他對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案，如：分別往兩瓶氣體中倒入澄清石灰水，

3、比較石灰水的渾濁程度；分別用燃著的小木條伸入兩瓶氣體中，比較小木條的燃燒情況。這些現(xiàn)象都具有顯著差異性。3. 變量控制具有全面性案例三：活潑金屬與鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的速率與鹽酸濃度有關(guān)，如何設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明？一開始學(xué)生都是這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：取兩支相同的試管a、b，往試管a中加入濃度為5%的鹽酸，往試管b中加入濃度為10%的鹽酸，然后分別往兩支試管中加入鋅粒，觀察產(chǎn)生氣泡的速率。初中化學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行單因素比較，也就是必須設(shè)法控制其分可能有影響的諸多因素（也就是控制變量），盡量使這些因素完全相同。這是對(duì)比實(shí)驗(yàn)過程中自始至終要遵循的重要原則。以上這個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)忽略了很多變量的控制。溫度、鹽酸的量、

4、加入鋅粒的量、鋅粒的顆粒大小，這些變量都未控制得相同。也就是說，并未排除這些因素對(duì)反應(yīng)速率的影響。在這樣的情況下，得出影響反應(yīng)速率的因素是鹽酸的濃度，顯然是不合理的。這項(xiàng)對(duì)比就是無效對(duì)比。初中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中的“變量”概念尚不熟悉，只是憑已有經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知作出初步的變量分類。在上述案例中，學(xué)生已經(jīng)意識(shí)到要將“金屬的種類”這個(gè)變量控制得相同，改變的是“鹽酸的濃度”這個(gè)變量；但尚意識(shí)不到實(shí)驗(yàn)中的其它多個(gè)變量，對(duì)變量的控制是不全面的。可以由淺入深逐步引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)中的變量。首先要讓學(xué)生理解“變量”即對(duì)比實(shí)驗(yàn)中的條件。在上述案例中，涉及到哪些條件？可以引導(dǎo)學(xué)生慢慢思索并進(jìn)行羅列。在初期，可以鼓勵(lì)同學(xué)間合作，

5、相互交流所考慮到的條件，相互補(bǔ)充，以求盡量全面。在此基礎(chǔ)上，對(duì)變量進(jìn)行分類，即分為實(shí)驗(yàn)變量和控制變量?jī)深悺?shí)驗(yàn)變量就是實(shí)驗(yàn)中要研究的因素，也就是要改變的條件；控制變量即實(shí)驗(yàn)中要控制的相同的其他因素，也就是要保持不變的相同條件。在上述案例中，讓學(xué)生思考哪個(gè)是要研究的因素，哪些是要保持相同的條件。學(xué)生在這樣的引導(dǎo)下，就逐漸學(xué)會(huì)全面、準(zhǔn)確地做好變量控制。二、分析的縝密性案例四：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)比較鋁和鋅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：取兩支相同的試管a、b，在室溫下，分別加入5ml濃度為10%的稀鹽酸，然后分別往兩支試管中加入鋁片和鋅粒，觀察產(chǎn)生氣泡的速率。學(xué)生觀察到的現(xiàn)象是：鋁片表面產(chǎn)生氣泡比鋅

6、粒少而慢。因此得出結(jié)論：鋅的活動(dòng)性比鋁強(qiáng)。學(xué)生設(shè)計(jì)的這個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)比目的具有針對(duì)性，現(xiàn)象有顯著差異，且變量也控制得全面，應(yīng)該說，對(duì)比的有效性是有的。但為何得不到正確的結(jié)論？問題在于沒有全面分析制約實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的因素。其實(shí)，鋁片放在空氣中，表面會(huì)生成致密的氧化鋁膜，從而阻礙鋁片與鹽酸的反應(yīng)。若把鋁片表面打磨干凈再放入鹽酸中，就會(huì)觀察到鋁片表面產(chǎn)生的氣泡比鋅粒多且快。因此，對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)需要進(jìn)行縝密的分析，忽略任何一個(gè)影響因素都有可能使對(duì)比實(shí)驗(yàn)不能成立。三、設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性對(duì)比實(shí)驗(yàn)涉及到兩組或兩組以上實(shí)驗(yàn)，相比于其它單組實(shí)驗(yàn)本身就有一定的復(fù)雜性。而初中學(xué)生尚處于化學(xué)啟蒙階段，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)也是初步接觸。如果

7、實(shí)驗(yàn)過于復(fù)雜，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過程中往往會(huì)暇顧不及，出現(xiàn)這樣那樣的問題，實(shí)驗(yàn)不一定能做成功。所以對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案要盡量簡(jiǎn)潔可行。如：實(shí)驗(yàn)藥品和儀器要選用學(xué)生比較熟知易得的；實(shí)驗(yàn)裝置要比較簡(jiǎn)單易組裝；實(shí)驗(yàn)步驟要比較少且明了；實(shí)驗(yàn)操作要比較簡(jiǎn)便易行；在較短的時(shí)間內(nèi)要能觀察到明顯的現(xiàn)象。參考文獻(xiàn)1 中學(xué)化學(xué)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育教科書·化學(xué)（九年級(jí)上冊(cè)）m.上海：上海教育出版社，2012：982 蘇州市教育科學(xué)研究所編.新課程初中學(xué)習(xí)能力自測(cè)叢書·化學(xué)m.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2011：145-151endprint摘要：針對(duì)初中化學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合案例論述設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)所要遵循

8、的原則：對(duì)比的有效性、分析的縝密性、設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性，并就如何讓初中學(xué)生在設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)把握好這些原則，闡述了觀點(diǎn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；對(duì)比實(shí)驗(yàn)；設(shè)計(jì)原則：1008-0546（2014）06-0089-02 ：g633.8 ：bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.06.035“比較”是經(jīng)常使用的一種科學(xué)方法，它既要研究事物之間的相同點(diǎn)，又要分析事物之間的不同點(diǎn)。在化學(xué)研究中，常常要根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)事物的異同點(diǎn)，獲得科學(xué)的結(jié)論。鑒于“比較”這種思想方法在問題探究中的重要性，在初中化學(xué)中，已經(jīng)出現(xiàn)通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行科學(xué)探究。但對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)需遵循一定的原則，尤

9、其在初中這樣的化學(xué)啟蒙階段，更要結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和能力水平來設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。一、對(duì)比的有效性1. 目的具有針對(duì)性案例一：稀硫酸能使紫色石蕊試液變成紅色。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究是硫酸溶液中的哪種微粒使石蕊變紅。有學(xué)生設(shè)計(jì)了這樣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：分別向稀硫酸和蒸餾水中滴加紫色石蕊試液，觀察到稀硫酸中石蕊變紅，蒸餾水中石蕊不變色，說明是硫酸溶液中的h+使石蕊變紅。在學(xué)生已有的化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上，以上案例完全可以設(shè)計(jì)其他對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案，如：分別往兩瓶氣體中倒入澄清石灰水，比較石灰水的渾濁程度；分別用燃著的小木條伸入兩瓶氣體中，比較小木條的燃燒情況。這些現(xiàn)象都具有顯著差異性。3. 變量控制具有全面性案例三：活潑金屬與鹽

10、酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的速率與鹽酸濃度有關(guān)，如何設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明？一開始學(xué)生都是這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：取兩支相同的試管a、b，往試管a中加入濃度為5%的鹽酸，往試管b中加入濃度為10%的鹽酸，然后分別往兩支試管中加入鋅粒，觀察產(chǎn)生氣泡的速率。初中化學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行單因素比較，也就是必須設(shè)法控制其分可能有影響的諸多因素（也就是控制變量），盡量使這些因素完全相同。這是對(duì)比實(shí)驗(yàn)過程中自始至終要遵循的重要原則。以上這個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)忽略了很多變量的控制。溫度、鹽酸的量、加入鋅粒的量、鋅粒的顆粒大小，這些變量都未控制得相同。也就是說，并未排除這些因素對(duì)反應(yīng)速率的影響。在這樣的情況下，得出影響反應(yīng)速率的因素是鹽酸的濃度

11、，顯然是不合理的。這項(xiàng)對(duì)比就是無效對(duì)比。初中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中的“變量”概念尚不熟悉，只是憑已有經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知作出初步的變量分類。在上述案例中，學(xué)生已經(jīng)意識(shí)到要將“金屬的種類”這個(gè)變量控制得相同，改變的是“鹽酸的濃度”這個(gè)變量；但尚意識(shí)不到實(shí)驗(yàn)中的其它多個(gè)變量，對(duì)變量的控制是不全面的?？梢杂蓽\入深逐步引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)中的變量。首先要讓學(xué)生理解“變量”即對(duì)比實(shí)驗(yàn)中的條件。在上述案例中，涉及到哪些條件？可以引導(dǎo)學(xué)生慢慢思索并進(jìn)行羅列。在初期，可以鼓勵(lì)同學(xué)間合作，相互交流所考慮到的條件，相互補(bǔ)充，以求盡量全面。在此基礎(chǔ)上，對(duì)變量進(jìn)行分類，即分為實(shí)驗(yàn)變量和控制變量?jī)深悺?shí)驗(yàn)變量就是實(shí)驗(yàn)中要研究的因素，也就是要改

12、變的條件；控制變量即實(shí)驗(yàn)中要控制的相同的其他因素，也就是要保持不變的相同條件。在上述案例中，讓學(xué)生思考哪個(gè)是要研究的因素，哪些是要保持相同的條件。學(xué)生在這樣的引導(dǎo)下，就逐漸學(xué)會(huì)全面、準(zhǔn)確地做好變量控制。二、分析的縝密性案例四：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)比較鋁和鋅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：取兩支相同的試管a、b，在室溫下，分別加入5ml濃度為10%的稀鹽酸，然后分別往兩支試管中加入鋁片和鋅粒，觀察產(chǎn)生氣泡的速率。學(xué)生觀察到的現(xiàn)象是：鋁片表面產(chǎn)生氣泡比鋅粒少而慢。因此得出結(jié)論：鋅的活動(dòng)性比鋁強(qiáng)。學(xué)生設(shè)計(jì)的這個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)比目的具有針對(duì)性，現(xiàn)象有顯著差異，且變量也控制得全面，應(yīng)該說，對(duì)比的有效性是有的

13、。但為何得不到正確的結(jié)論？問題在于沒有全面分析制約實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的因素。其實(shí)，鋁片放在空氣中，表面會(huì)生成致密的氧化鋁膜，從而阻礙鋁片與鹽酸的反應(yīng)。若把鋁片表面打磨干凈再放入鹽酸中，就會(huì)觀察到鋁片表面產(chǎn)生的氣泡比鋅粒多且快。因此，對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)需要進(jìn)行縝密的分析，忽略任何一個(gè)影響因素都有可能使對(duì)比實(shí)驗(yàn)不能成立。三、設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性對(duì)比實(shí)驗(yàn)涉及到兩組或兩組以上實(shí)驗(yàn)，相比于其它單組實(shí)驗(yàn)本身就有一定的復(fù)雜性。而初中學(xué)生尚處于化學(xué)啟蒙階段，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)也是初步接觸。如果實(shí)驗(yàn)過于復(fù)雜，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過程中往往會(huì)暇顧不及，出現(xiàn)這樣那樣的問題，實(shí)驗(yàn)不一定能做成功。所以對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案要盡量簡(jiǎn)潔可行。如：實(shí)驗(yàn)藥品和儀器要選

14、用學(xué)生比較熟知易得的；實(shí)驗(yàn)裝置要比較簡(jiǎn)單易組裝；實(shí)驗(yàn)步驟要比較少且明了；實(shí)驗(yàn)操作要比較簡(jiǎn)便易行；在較短的時(shí)間內(nèi)要能觀察到明顯的現(xiàn)象。參考文獻(xiàn)1 中學(xué)化學(xué)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育教科書·化學(xué)（九年級(jí)上冊(cè)）m.上海：上海教育出版社，2012：982 蘇州市教育科學(xué)研究所編.新課程初中學(xué)習(xí)能力自測(cè)叢書·化學(xué)m.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2011：145-151endprint摘要：針對(duì)初中化學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合案例論述設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)所要遵循的原則：對(duì)比的有效性、分析的縝密性、設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性，并就如何讓初中學(xué)生在設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)把握好這些原則，闡述了觀點(diǎn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；對(duì)比實(shí)驗(yàn)

15、；設(shè)計(jì)原則：1008-0546（2014）06-0089-02 ：g633.8 ：bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.06.035“比較”是經(jīng)常使用的一種科學(xué)方法，它既要研究事物之間的相同點(diǎn)，又要分析事物之間的不同點(diǎn)。在化學(xué)研究中，常常要根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)事物的異同點(diǎn)，獲得科學(xué)的結(jié)論。鑒于“比較”這種思想方法在問題探究中的重要性，在初中化學(xué)中，已經(jīng)出現(xiàn)通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行科學(xué)探究。但對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)需遵循一定的原則，尤其在初中這樣的化學(xué)啟蒙階段，更要結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和能力水平來設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。一、對(duì)比的有效性1. 目的具有針對(duì)性案例一：稀硫酸能使紫色石蕊試液變成紅

16、色。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究是硫酸溶液中的哪種微粒使石蕊變紅。有學(xué)生設(shè)計(jì)了這樣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：分別向稀硫酸和蒸餾水中滴加紫色石蕊試液，觀察到稀硫酸中石蕊變紅，蒸餾水中石蕊不變色，說明是硫酸溶液中的h+使石蕊變紅。在學(xué)生已有的化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上，以上案例完全可以設(shè)計(jì)其他對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案，如：分別往兩瓶氣體中倒入澄清石灰水，比較石灰水的渾濁程度；分別用燃著的小木條伸入兩瓶氣體中，比較小木條的燃燒情況。這些現(xiàn)象都具有顯著差異性。3. 變量控制具有全面性案例三：活潑金屬與鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的速率與鹽酸濃度有關(guān)，如何設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明？一開始學(xué)生都是這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：取兩支相同的試管a、b，往試管a中加入濃度為5%的鹽酸，往

17、試管b中加入濃度為10%的鹽酸，然后分別往兩支試管中加入鋅粒，觀察產(chǎn)生氣泡的速率。初中化學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行單因素比較，也就是必須設(shè)法控制其分可能有影響的諸多因素（也就是控制變量），盡量使這些因素完全相同。這是對(duì)比實(shí)驗(yàn)過程中自始至終要遵循的重要原則。以上這個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)忽略了很多變量的控制。溫度、鹽酸的量、加入鋅粒的量、鋅粒的顆粒大小，這些變量都未控制得相同。也就是說，并未排除這些因素對(duì)反應(yīng)速率的影響。在這樣的情況下，得出影響反應(yīng)速率的因素是鹽酸的濃度，顯然是不合理的。這項(xiàng)對(duì)比就是無效對(duì)比。初中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中的“變量”概念尚不熟悉，只是憑已有經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知作出初步的變量分類。在上述案例中，學(xué)生已經(jīng)意識(shí)到

18、要將“金屬的種類”這個(gè)變量控制得相同，改變的是“鹽酸的濃度”這個(gè)變量；但尚意識(shí)不到實(shí)驗(yàn)中的其它多個(gè)變量，對(duì)變量的控制是不全面的?？梢杂蓽\入深逐步引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)中的變量。首先要讓學(xué)生理解“變量”即對(duì)比實(shí)驗(yàn)中的條件。在上述案例中，涉及到哪些條件？可以引導(dǎo)學(xué)生慢慢思索并進(jìn)行羅列。在初期，可以鼓勵(lì)同學(xué)間合作，相互交流所考慮到的條件，相互補(bǔ)充，以求盡量全面。在此基礎(chǔ)上，對(duì)變量進(jìn)行分類，即分為實(shí)驗(yàn)變量和控制變量?jī)深悺?shí)驗(yàn)變量就是實(shí)驗(yàn)中要研究的因素，也就是要改變的條件；控制變量即實(shí)驗(yàn)中要控制的相同的其他因素，也就是要保持不變的相同條件。在上述案例中，讓學(xué)生思考哪個(gè)是要研究的因素，哪些是要保持相同的條件。學(xué)生在這樣的引導(dǎo)下，就逐漸學(xué)會(huì)全面、準(zhǔn)確地做好變量控制。二、分析的縝密性案例四：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)比較鋁和鋅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：取兩支相同的試管a、b，在室溫下，分別加入5ml濃度為10%的稀鹽酸，然后分別往兩支試管中加入鋁片和鋅粒，觀