[例谈高三实验复习中运用学科思想解除影响因素]

　　 摘 要：高中化学新课程是分模块教学的，而实验复习是要进行知识整合的，学科思想方法如何渗透到课堂学习中？以考试说明中的实验样题为例，谈在综合实验题目的分析过程中通过问题的设置，思想方法的提炼、实践和体会，突出对比思想和控制变量思想对消除实验影响因素的重要作用，让学生认识到化学实验问题的一般规律背后的学科本质以及分析出这些本质的有效途径和方法。
　　 关键词：对比思想；控制变量思想；影响因素
　　
　　 一、实验复习课中常见的困惑
　　 高三的实验复习是化学中极富魅力的一个复习阶段，往往是化学复习进行到中后期时一个综合性高、思维容量大、既对细节要求高，又对实验能力要求高的重要阶段。
　　 但当高三的实验复习进行到实验的基本内容和基本方法已经成为学生熟知的知识时，似乎就会进入到一个瓶颈期，那就是遇到关于某个实验仪器作用的解析、某个实验步骤的目的分析、某个实验方案评价、某个实验改进的方式等实验问题时，仿佛关于元素化合物知识和化学实验的学习都全无用武之地了。
　　 2011年高考考试说明中对化学实验与科学探究能力做了如下要求：
　　 （1）了解并初步实践化学实验研究的一般过程，掌握化学实验的基本方法和技能；
　　 （2）在解决简单化学问题的过程中，运用科学的方法，初步了解化学变化规律，并对化学现象提出科学合理的解释。
　　 考试说明中对“要根据实验要求”，要求做到：
　　 （1）设计、评价或改进实验方案；
　　 （2）采取适当的方法控制实验条件；
　　 （3）描述实验现象和收集有关数据；
　　 （4）分析现象和处理数据并得出合理结论；
　　 （5）识别或绘制典型的实验仪器装置图。
　　 我认为，为达此目标，应该对于考试说明中的样题及近年来的高考试题进行再分析、再拆解、再使用、再感受，从不同的角度重新认识实验题目，重新理解实验题目中如何体现考试说明的意图，进而重新提升看待实验问题的层次，形成学生对实验问题进行深入研究的有效途径和方法。
　　 下面以2011-2008年几道典型实验题目为例，谈谈实验复习中运用对比和控制变量的学科思想研究实验影响因素的分析方法，体验它们在消除实验影响因素上的重要作用，真正理解化学学科思想。
　　 二、考试说明中实验题样例解析课案例――对比和控制变量思想，消除实验影响因素的研究
　　 1.学情分析
　　 学生的实验基本思想和基本流程已经建立；提取信息能力有待提高；控制变量思想和对比的实验方法有欠缺，缺乏意识，还需继续训练。
　　 2.预计的解决策略
　　 （1）通过考试说明样例的分析过程，使学生逐渐形成运用对比和控制变量的思想解决实验条件控制的综合性问题的意识；
　　 （2）从对实验进行设计、评价和改进；实验数据提取及实验现象分析；定量实验意识；实验条件控制等几个小专题入手解决综合应用问题。
　　 3.本节课的教学目标
　　 （1）认识考试说明中实验考点的详细内容；
　　 （2）了解样例的特点和说明；
　　 （3）深入理解两个样例中所包含的对比思想和控制变量思想在化学实验问题中的指导性
　　 （4）学会运用以上两种方法，解决综合实验问题。
　　 4.教学过程
　　 样例1.（2009年 北京27题）某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验（夹持仪器已略去）。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。
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　　 可选药品：浓硝酸、3 mol稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。
　　 已知氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应。
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　　 对于综合度如此大的一个实验问题，学生必须真正理解了这个实验装置图，从中提取出有效信息，才能清楚明白地分析和解决题目中某个真正的难点。
　　 从装置图中突出显示，从三口瓶中产生的气体兵分两路，一定是体现对比思想的实验。因此，教师要求提出几个问题：
　　 思考1.研究对象是什么物质？
　　 思考2.实验中的定量是什么？变量是什么？
　　 此问题的目的是使学生充分感受对比的思想，明白要想研究变量，首先要清楚定量。另外，实验题中的变量之所以会成为变量，其实就是因为实验受到一些因素影响，可能会对实验结果造成影响，所以要通过变量分析来确认影响因素，并想办法消除这些影响。从而使学生理解定量、变量分析的方法。
　　 思考3.其他可能的影响因素是什么？如何避免？
　　 这个问题激发学生分析对影响条件的控制手段，并思考从实验条件控制的角度，如何消除这些条件影响因素，进而思考如何保证纯净的NO进行实验，分析清楚各个装置的作用。使学生将影响因素的根源―消除影响因素的方法―实验条件控制（试剂作用、装置作用等内容）建立起联系，形成一定的运用学科思想分析问题的思路。
　　 思考4.有无特殊药品、不同装置和新反应信息，各自的作用和目的何在？
　　 从题干中提出四个思考点，很好地对信息进行了梳理，充分利用了文字、装置图、新信息，带领学生从分析实验的定量和变量及影响因素出发，寻找实验问题中的认知冲突：影响因素是氧气，用什么方法来消除影响？装置中的尾气两个处理方式为什么不同？从而得出实验条件的控制：保证定量NO气体的等量等速通过，确保实验中的变量就是单一变量，即硝酸浓度不同，用保护气的方法消除氧气的影响，因此要保证实验开始前装配保护装置。进而得出解决方法：通过对比，得出对照组和实验组的试剂、装置中的不同点，分析出不确定因素，推断出消除影响因素的方法，解决实验题目的难点。
　　 设计意图：借助几个问题的思考，充分体会实验中的路线对比、仪器对比、原理对比、装置对比的对比思想，也深刻理解影响因素对于实验成败的关键性作用，深入思考消除影响因素的原理和方法，进而形成控制实验条件的灵活且具体的方法。
　　 这个实验综合题的分析整理过程和思维训练过程，充分体现了考试说明关于化学研究的基本方法：对比的方法、控制变量的方法；对实验提出科学合理的解释；设计相应的实验方案来验证。课堂教学以培养学生对化学实验方法和技能的掌握，对信息加工和整合的能力训练为目标，并且把科学研究过程贯穿始终，如：设计和评价实验方案；观察、辨析和探究实验现象；判断和推理得出结论。
　　 样例2.（考试说明第285页――2010年北京27题）为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器已略，气密性已查）。
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　　 实验过程：
　　 Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。
　　 Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
　　 Ⅲ.当B中溶液由黄色变为棕色时，关闭活塞a。
　　 Ⅳ………
　　 学生可以快速寻找出实验中的认知冲突：为什么使用了两遍NaBr溶液？为什么两次实验现象不同？
　　 从而找出对比实验，发现对于I2的置换实验而言，定量是I-，变量是Cl2和Br2，控制实验条件确保实验中进行的就是Br2的作用，就可以完成实验。
　　 B和C装置中给出的溶液浓度和体积相同，意图是什么？作用是什么？题目中对实验现象的描述有什么作用？
　　 此题与上题不同之处在于，消除影响因素Cl2的方法不是运用试剂除去的方法，而是用对照实验，通过同浓度溶液的不同现象来说明C溶液中没有Cl2，从而确保下一步实验能够顺利进行。
　　 通过这样的分析使学生对实验数据养成一定的敏锐性，进一步理解对比的方法可以以多种途径和方式来进行应用。
　　 5.小结
　　 本节课，突出了这样几个特点：
　　 （1）从实验设计和实施的角度去分析、评价一个实验的目的原理和可行性，就更有了些实践性意味，而不只是一个理想化的化学反应。
　　 （2）学生以前也知道有实验条件控制、要控制变量，但真正从如此众多的角度去提取出有效信息来解决相关问题的时候，经常会捉襟见肘，怎样捕捉到有用的信息来为己所用，这确实是个问题！
　　 （3）本节课所体现的思维流程和重点落点落在对比实验，解决实验题中最难以准确解决的几个实验条件和操作问题。通过三个相似但又有不同的高考题，充分使学生体会重要的实验思想及实验方法，并且每个题目又都能有变化，对方法的理解和应用是逐渐提升的。
　　 三、对实验思想和实验方法进行教学的反思
　　 1.化学观点和思想方法的渗透比具体知识更为重要
　　 学生在高中阶段学习的化学知识本身只是经典中的经典，如果能够从中提炼出认识物质世界的方法和一些共同思想，以及体会提炼出这些方法的途径，对于学生而言可能更有意义，将来在忘记知识之后，还有方法深入人心，能运用自如，岂不欢喜？
　　 2.这样的教学更加体现学科问题解决的本质化
　　 综合性实验本身就是考验学生知识综合度、方法综合性、学科思想灵活性的一种问题，若能够经常深入到问题本质，经常尝试追本溯源，形成一定的思维习惯之后，促进学生的学科热情和探究的兴趣，不也是想要的结果？
　　 3.坚持做这样的学科思想教育是有价值的。
　　 参考文献：
　　 ［1］中华人民共和国教育部.普通高中化学高考考试说明（北京市）.人民教育出版社，2011.
　　 ［2］保志明.例谈新课程元素复习课中的整合性教学设计.化学教育，2009（1）.
　　 （作者单位 北京市八一中学）