借控制变量思想方法 引初中化学实验教学源头活水

陆君君

化学是一门以实验为载体的学科，实验在化学教学中的作用不可小觑，以科学探究为突破口的新课改要求我们在化学教学中注重三维目标的整合和落实；实践表明：以控制变量思想设计的化学实验一直贯穿初中化学教学的全过程；笔者从事初中化学教育教学多年来，一直比较关注化学实验教学的直观性、形象性和实效性，笔者在本文中采取理论与教学实践案例相结合的方式，重点阐述“控制变量思想方法”在初中化学实验教学中的有效运用，让这种思想方法真正成为引领实验教学的源头活水.

一、借助“对比实验”，初步了解控制变量思想方法

控制变量思想方法是科学探究的重要方法之一，在实验教学中，控制变量主要是指控制部分实验条件不变的情况下，通过逐一对比探究可能影响实验结果的多个因素，将得出的数据进行对比、总结、归纳，最终得出结论的方法；在平时化学教学中，采用对比实验进行教学的方式十分常见，运用简单的对比实验融于教学之中，帮助学生理清变量、不变量、因变量之间的关系，有利于学生了解控制变量思想方法的核心内容：控制部分实验条件不变，分析变量对实验结果产生何种影响.

案例1 硫在空气中燃烧和在氧气中燃烧情况的比较

分析 各取质量相等的硫粉置于燃烧匙内，点燃后分别置于两个集气瓶中（两个集气瓶分别装有等体积的空气和氧气），让硫粉继续燃烧，观察燃烧的现象并记录.（如图1）在演示实验之前，化学教师应该让学生明白：该实验中必修对实验条件进行控制，才能得出科学的结论，实践表明，学生对“条件控制”还是比较容易理解；笔者曾经对学生提问：“实验中哪些是变量？哪些是不变量？何种设计目的？”.

尽管笔者认为设计的问题并不难，而且初三的学生在初二的物理学科中，已经涉及到了控制变量法的初步应用.但这些问题，却并非所有的学生都能答对答完整.经过分析，造成这样的尴尬局面其实是学生还没有养成利用控制变量思想方法去分析问题和解决问题的习惯，缺乏意识，这也提醒和要求化学教师在平时的教育教学中时刻注重思想方法和学习方法的渗透.

二、倡导“科学探究”，积极培养控制变量思想方法

中学化学新课程标准非常重视培养学生解决问题的能力，而科学探究的过程，正是培养这种能力最直接有效的途径.在科学探究的过程中离不开科学思想方法的运用，在初中化学教学实践中，多数学生对控制变量思想方法的核心思想有一定的了解，但是在实际处理问题中对变量和不变量还是难以厘清，对实验现象和数据的分析处理束手无策，实验方案设计的能力比较薄弱，对实验结果的表达也是含糊其词.实际上，在初中化学教材中能够渗透控制变量思想方法探究的内容还是比较多的，在数据实验中存在一定的优越性，借助数据的对比直观的获取结论，这类催化剂的探究实验是培养学生控制变量思想方法的典型素材.

案例2 催化剂二氧化锰用量对反应速率的影响探究

在对实验催化剂的概念介绍之后，为了加深学生对催化剂的理解，笔者精心设计数据类实验题，提供给学生自主思考和探究：在利用10%的H2O2溶液制取氧气的实验中，每次均选取3 mL H2O2溶液至于反应容器中，利用不同量的二氧化锰作为催化剂分别进行实验测出收集 氧气的用时，记录数据如表1（其他实验条件均相同），请根据表格中的数据进行分析，催化剂二氧化锰的用量与反应速率之间的关系？

分析 本实验主要是利用控制变量的思想方法，探究催化剂的用量对化学反应速率的影响；教师引导学生在弄清实验中控制变量目的的基础上，构建题设信息与探索问题之间的联系，借助实验数据进行总结、概括，从而得出结论；在此过程中，当学生在探索过程中遇到困难的时候，教师及时点评与提示，让学生形成准确的解题思路，感受成功带来的愉悦.在这样引导的过程中，加深了学生对催化剂概念的理解，同时也培养了学生利用控制变量思想方法解决问题的意识.

三、巧构“实验设计”，运用控制变量思想方法

由于初中学生刚刚接触化学学科，利用化学知识和规律处理问题的能力有限，实验设计的探究对学生而言是比较困难的；在教学实践中，引导学生运用控制变量思想方法进行实验设计，然后让学生根据自己设计的方案，亲自动手做实验，学生的积极性被调动起来，同时引导学生通过小组合作，交流讨论，完成整套实验设计.

案例3 根据提供的物品自主设计实验比较“铜、铁、银”三种金属活动性的强弱.

提供物品：固体铁和铜（粒状、粉状和条状）；5%、10%的稀盐酸，5%、10%的稀硫酸；FeCl2溶液、FeCl3溶液、CuSO4溶液、AgNO3溶液.

分析 引导学生对题设信息进行分析，根据所学知识收集有效信息：（1）利用金属与酸溶液反应的速率来判断金属活动性强弱；（2）利用金属与盐溶液能否反应来判断金属的活动性强弱.将学生进行分组讨论实验设计中需要考虑哪些因素会影响反应速率（控制变量思想方法的运用）；最后指导学生借助于表格的形式（如表2）呈现自己的实验设计（点拨：学生在运用控制变量思想方法时，将需要对比的因素视为可变量，其余的因素视为不变量）.

评析 本题是关于金属活动性的实验设计题，基于学生已经初步了解金属活动性的基础之上，引导学生运用控制变量思想方法设计实验，有效拓展的学生的思维空间，提升学生实验设计的能力，促进学生思维和表达能力的进一步提升.

总而言之，初中学生在学习化学的过程中，对控制变量思想方法的理解和运用尚存在一定的困难，这也提醒我们一线的化学教师在平时的课堂教学中，创设合适的训练平台，鼓励学生大胆尝试利用控制变量思想方法处理和解决实际问题，让控制变量思想方法真正成为学生“得心应手”的一种学习方法，进而促进初中化学课堂教学效益的最大化.