例談初中化學對比實驗的設計原則

周邵丹

摘要：針對初中化學特點，結合案例論述設計對比實驗所要遵循的原則：對比的有效性、分析的縝密性、設計的簡潔性，并就如何讓初中學生在設計對比實驗時把握好這些原則，闡述了觀點和實踐經驗。

關鍵詞：初中化學；對比實驗；設計原則

文章編號：1008-0546（2014）06-0089-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.06.035

“比較”是經常使用的一種科學方法，它既要研究事物之間的相同點，又要分析事物之間的不同點。在化學研究中，常常要根據實驗結果，發現事物的異同點，獲得科學的結論。鑒于“比較”這種思想方法在問題探究中的重要性，在初中化學中，已經出現通過對比實驗來進行科學探究。但對比實驗的設計需遵循一定的原則，尤其在初中這樣的化學啟蒙階段，更要結合學生的認知特點和能力水平來設計對比實驗。

一、對比的有效性

1. 目的具有針對性

案例一：稀硫酸能使紫色石蕊試液變成紅色。請設計對比實驗探究是硫酸溶液中的哪種微粒使石蕊變紅。

有學生設計了這樣的對比實驗：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。

在學生已有的化學知識基礎上，以上案例完全可以設計其他對比實驗方案，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：活潑金屬與鹽酸發生化學反應的速率與鹽酸濃度有關，如何設計對比實驗證明？

一開始學生都是這樣設計實驗方案：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，觀察產生氣泡的速率。

初中化學對比實驗是進行單因素比較，也就是必須設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。這是對比實驗過程中自始至終要遵循的重要原則。以上這個對比實驗設計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反應速率的影響。在這樣的情況下，得出影響反應速率的因素是鹽酸的濃度，顯然是不合理的。這項對比就是無效對比。

初中學生對實驗中的“變量”概念尚不熟悉，只是憑已有經驗和認知作出初步的變量分類。在上述案例中，學生已經意識到要將“金屬的種類”這個變量控制得相同，改變的是“鹽酸的濃度”這個變量；但尚意識不到實驗中的其它多個變量，對變量的控制是不全面的。可以由淺入深逐步引導學生關注實驗中的變量。首先要讓學生理解“變量”即對比實驗中的條件。在上述案例中，涉及到哪些條件？可以引導學生慢慢思索并進行羅列。在初期，可以鼓勵同學間合作，相互交流所考慮到的條件，相互補充，以求盡量全面。在此基礎上，對變量進行分類，即分為實驗變量和控制變量兩類。實驗變量就是實驗中要研究的因素，也就是要改變的條件；控制變量即實驗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，讓學生思考哪個是要研究的因素，哪些是要保持相同的條件。學生在這樣的引導下，就逐漸學會全面、準確地做好變量控制。

二、分析的縝密性

案例四：請設計對比實驗比較鋁和鋅的金屬活動性強弱。

學生設計對比實驗：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，觀察產生氣泡的速率。

學生觀察到的現象是：鋁片表面產生氣泡比鋅粒少而慢。因此得出結論：鋅的活動性比鋁強。

學生設計的這個對比實驗，對比目的具有針對性，現象有顯著差異，且變量也控制得全面，應該說，對比的有效性是有的。但為何得不到正確的結論？問題在于沒有全面分析制約實驗現象的因素。其實，鋁片放在空氣中，表面會生成致密的氧化鋁膜，從而阻礙鋁片與鹽酸的反應。若把鋁片表面打磨干凈再放入鹽酸中，就會觀察到鋁片表面產生的氣泡比鋅粒多且快。

因此，對比實驗的設計需要進行縝密的分析，忽略任何一個影響因素都有可能使對比實驗不能成立。

三、設計的簡潔性

對比實驗涉及到兩組或兩組以上實驗，相比于其它單組實驗本身就有一定的復雜性。而初中學生尚處于化學啟蒙階段，對化學實驗也是初步接觸。如果實驗過于復雜，學生在做實驗過程中往往會暇顧不及，出現這樣那樣的問題，實驗不一定能做成功。所以對比實驗的設計方案要盡量簡潔可行。如：實驗藥品和儀器要選用學生比較熟知易得的；實驗裝置要比較簡單易組裝；實驗步驟要比較少且明了；實驗操作要比較簡便易行；在較短的時間內要能觀察到明顯的現象。

參考文獻

[1] 中學化學國家課程標準研制組.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M].上海：上海教育出版社，2012：98

[2] 蘇州市教育科學研究所編.新課程初中學習能力自測叢書·化學[M].上海：上海科學技術出版社，2011：145-151endprint

摘要：針對初中化學特點，結合案例論述設計對比實驗所要遵循的原則：對比的有效性、分析的縝密性、設計的簡潔性，并就如何讓初中學生在設計對比實驗時把握好這些原則，闡述了觀點和實踐經驗。

關鍵詞：初中化學；對比實驗；設計原則

文章編號：1008-0546（2014）06-0089-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.06.035

“比較”是經常使用的一種科學方法，它既要研究事物之間的相同點，又要分析事物之間的不同點。在化學研究中，常常要根據實驗結果，發現事物的異同點，獲得科學的結論。鑒于“比較”這種思想方法在問題探究中的重要性，在初中化學中，已經出現通過對比實驗來進行科學探究。但對比實驗的設計需遵循一定的原則，尤其在初中這樣的化學啟蒙階段，更要結合學生的認知特點和能力水平來設計對比實驗。

一、對比的有效性

1. 目的具有針對性

案例一：稀硫酸能使紫色石蕊試液變成紅色。請設計對比實驗探究是硫酸溶液中的哪種微粒使石蕊變紅。

有學生設計了這樣的對比實驗：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。

在學生已有的化學知識基礎上，以上案例完全可以設計其他對比實驗方案，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：活潑金屬與鹽酸發生化學反應的速率與鹽酸濃度有關，如何設計對比實驗證明？

一開始學生都是這樣設計實驗方案：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，觀察產生氣泡的速率。

初中化學對比實驗是進行單因素比較，也就是必須設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。這是對比實驗過程中自始至終要遵循的重要原則。以上這個對比實驗設計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反應速率的影響。在這樣的情況下，得出影響反應速率的因素是鹽酸的濃度，顯然是不合理的。這項對比就是無效對比。

初中學生對實驗中的“變量”概念尚不熟悉，只是憑已有經驗和認知作出初步的變量分類。在上述案例中，學生已經意識到要將“金屬的種類”這個變量控制得相同，改變的是“鹽酸的濃度”這個變量；但尚意識不到實驗中的其它多個變量，對變量的控制是不全面的。可以由淺入深逐步引導學生關注實驗中的變量。首先要讓學生理解“變量”即對比實驗中的條件。在上述案例中，涉及到哪些條件？可以引導學生慢慢思索并進行羅列。在初期，可以鼓勵同學間合作，相互交流所考慮到的條件，相互補充，以求盡量全面。在此基礎上，對變量進行分類，即分為實驗變量和控制變量兩類。實驗變量就是實驗中要研究的因素，也就是要改變的條件；控制變量即實驗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，讓學生思考哪個是要研究的因素，哪些是要保持相同的條件。學生在這樣的引導下，就逐漸學會全面、準確地做好變量控制。

二、分析的縝密性

案例四：請設計對比實驗比較鋁和鋅的金屬活動性強弱。

學生設計對比實驗：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，觀察產生氣泡的速率。

學生觀察到的現象是：鋁片表面產生氣泡比鋅粒少而慢。因此得出結論：鋅的活動性比鋁強。

學生設計的這個對比實驗，對比目的具有針對性，現象有顯著差異，且變量也控制得全面，應該說，對比的有效性是有的。但為何得不到正確的結論？問題在于沒有全面分析制約實驗現象的因素。其實，鋁片放在空氣中，表面會生成致密的氧化鋁膜，從而阻礙鋁片與鹽酸的反應。若把鋁片表面打磨干凈再放入鹽酸中，就會觀察到鋁片表面產生的氣泡比鋅粒多且快。

因此，對比實驗的設計需要進行縝密的分析，忽略任何一個影響因素都有可能使對比實驗不能成立。

三、設計的簡潔性

對比實驗涉及到兩組或兩組以上實驗，相比于其它單組實驗本身就有一定的復雜性。而初中學生尚處于化學啟蒙階段，對化學實驗也是初步接觸。如果實驗過于復雜，學生在做實驗過程中往往會暇顧不及，出現這樣那樣的問題，實驗不一定能做成功。所以對比實驗的設計方案要盡量簡潔可行。如：實驗藥品和儀器要選用學生比較熟知易得的；實驗裝置要比較簡單易組裝；實驗步驟要比較少且明了；實驗操作要比較簡便易行；在較短的時間內要能觀察到明顯的現象。

參考文獻

[1] 中學化學國家課程標準研制組.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M].上海：上海教育出版社，2012：98

[2] 蘇州市教育科學研究所編.新課程初中學習能力自測叢書·化學[M].上海：上海科學技術出版社，2011：145-151endprint

摘要：針對初中化學特點，結合案例論述設計對比實驗所要遵循的原則：對比的有效性、分析的縝密性、設計的簡潔性，并就如何讓初中學生在設計對比實驗時把握好這些原則，闡述了觀點和實踐經驗。

關鍵詞：初中化學；對比實驗；設計原則

文章編號：1008-0546（2014）06-0089-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.06.035

“比較”是經常使用的一種科學方法，它既要研究事物之間的相同點，又要分析事物之間的不同點。在化學研究中，常常要根據實驗結果，發現事物的異同點，獲得科學的結論。鑒于“比較”這種思想方法在問題探究中的重要性，在初中化學中，已經出現通過對比實驗來進行科學探究。但對比實驗的設計需遵循一定的原則，尤其在初中這樣的化學啟蒙階段，更要結合學生的認知特點和能力水平來設計對比實驗。

一、對比的有效性

1. 目的具有針對性

案例一：稀硫酸能使紫色石蕊試液變成紅色。請設計對比實驗探究是硫酸溶液中的哪種微粒使石蕊變紅。

有學生設計了這樣的對比實驗：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。

在學生已有的化學知識基礎上，以上案例完全可以設計其他對比實驗方案，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：活潑金屬與鹽酸發生化學反應的速率與鹽酸濃度有關，如何設計對比實驗證明？

一開始學生都是這樣設計實驗方案：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，觀察產生氣泡的速率。

初中化學對比實驗是進行單因素比較，也就是必須設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。這是對比實驗過程中自始至終要遵循的重要原則。以上這個對比實驗設計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反應速率的影響。在這樣的情況下，得出影響反應速率的因素是鹽酸的濃度，顯然是不合理的。這項對比就是無效對比。

初中學生對實驗中的“變量”概念尚不熟悉，只是憑已有經驗和認知作出初步的變量分類。在上述案例中，學生已經意識到要將“金屬的種類”這個變量控制得相同，改變的是“鹽酸的濃度”這個變量；但尚意識不到實驗中的其它多個變量，對變量的控制是不全面的。可以由淺入深逐步引導學生關注實驗中的變量。首先要讓學生理解“變量”即對比實驗中的條件。在上述案例中，涉及到哪些條件？可以引導學生慢慢思索并進行羅列。在初期，可以鼓勵同學間合作，相互交流所考慮到的條件，相互補充，以求盡量全面。在此基礎上，對變量進行分類，即分為實驗變量和控制變量兩類。實驗變量就是實驗中要研究的因素，也就是要改變的條件；控制變量即實驗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，讓學生思考哪個是要研究的因素，哪些是要保持相同的條件。學生在這樣的引導下，就逐漸學會全面、準確地做好變量控制。

二、分析的縝密性

案例四：請設計對比實驗比較鋁和鋅的金屬活動性強弱。

學生設計對比實驗：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，觀察產生氣泡的速率。

學生觀察到的現象是：鋁片表面產生氣泡比鋅粒少而慢。因此得出結論：鋅的活動性比鋁強。

學生設計的這個對比實驗，對比目的具有針對性，現象有顯著差異，且變量也控制得全面，應該說，對比的有效性是有的。但為何得不到正確的結論？問題在于沒有全面分析制約實驗現象的因素。其實，鋁片放在空氣中，表面會生成致密的氧化鋁膜，從而阻礙鋁片與鹽酸的反應。若把鋁片表面打磨干凈再放入鹽酸中，就會觀察到鋁片表面產生的氣泡比鋅粒多且快。

因此，對比實驗的設計需要進行縝密的分析，忽略任何一個影響因素都有可能使對比實驗不能成立。

三、設計的簡潔性

對比實驗涉及到兩組或兩組以上實驗，相比于其它單組實驗本身就有一定的復雜性。而初中學生尚處于化學啟蒙階段，對化學實驗也是初步接觸。如果實驗過于復雜，學生在做實驗過程中往往會暇顧不及，出現這樣那樣的問題，實驗不一定能做成功。所以對比實驗的設計方案要盡量簡潔可行。如：實驗藥品和儀器要選用學生比較熟知易得的；實驗裝置要比較簡單易組裝；實驗步驟要比較少且明了；實驗操作要比較簡便易行；在較短的時間內要能觀察到明顯的現象。

參考文獻

[1] 中學化學國家課程標準研制組.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M].上海：上海教育出版社，2012：98

[2] 蘇州市教育科學研究所編.新課程初中學習能力自測叢書·化學[M].上海：上海科學技術出版社，2011：145-151endprint