黎慧賢

摘要：闡述了控制變量的教學(xué)價(jià)值以及控制變量思想方法在教材和學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的體現(xiàn)。教學(xué)中要使學(xué)生明確控制變量思想在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的意義，學(xué)習(xí)用控制變量思想控制實(shí)驗(yàn)條件的方法，運(yùn)用控制變量思想分析要控制的相關(guān)實(shí)驗(yàn)條件。利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解控制變量思想；利用科學(xué)探究活動(dòng)，培養(yǎng)控制變量思想；利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，運(yùn)用控制變量思想；利用專題訓(xùn)練，反饋教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；控制變量；實(shí)驗(yàn)條件；培養(yǎng)方法

文章編號(hào)：1005–6629（2015）1–0066–05 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

基于學(xué)科的特點(diǎn)，化學(xué)教學(xué)要以實(shí)驗(yàn)為載體，實(shí)現(xiàn)傳授學(xué)科知識(shí)、滲透學(xué)科思想、訓(xùn)練學(xué)習(xí)方法和培養(yǎng)學(xué)科能力等教學(xué)目標(biāo)?！读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》和《廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》倡導(dǎo)發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢，將科學(xué)探究作為課程改革的突破口，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀”全面整合和落實(shí)；提出通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生逐步掌握控制實(shí)驗(yàn)條件的思想和方法。控制實(shí)驗(yàn)條件中常用到控制變量思想。因此，在教學(xué)中如何用控制變量思想分析和控制實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)能否培養(yǎng)學(xué)生控制實(shí)驗(yàn)條件的思想和方法至關(guān)重要。

1 什么是控制變量

控制變量法是科學(xué)研究領(lǐng)域常用的一種研究方法?？刂谱兞渴侵竿ㄟ^控制其他實(shí)驗(yàn)條件不變，對(duì)可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的多個(gè)因素逐一進(jìn)行對(duì)比探究，然后通過數(shù)據(jù)分析、比對(duì)，總結(jié)、歸納，得出結(jié)論的方法。用控制變量法分析實(shí)驗(yàn)，可以使研究的結(jié)論更具客觀性，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和探究物質(zhì)變化的規(guī)律，有利于學(xué)生掌握控制實(shí)驗(yàn)條件的思想和方法。

2 控制變量的教學(xué)價(jià)值

2.1 有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的吸引力很強(qiáng)，但隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)習(xí)內(nèi)容越來越需要思考。如果觀察實(shí)驗(yàn)不明所以，做實(shí)驗(yàn)不明目的，操作不明步驟，那么學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣難以得到持續(xù)。教會(huì)學(xué)生用控制變量思想分析和控制實(shí)驗(yàn)條件，能使許多學(xué)習(xí)內(nèi)容變得更有層次感，更能使學(xué)生產(chǎn)生討論、探究的沖動(dòng)。

2.2 有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力

控制變量思想的要點(diǎn)是：依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，明確影響因素，研究各因素對(duì)探究實(shí)驗(yàn)或探究問題有何影響，注意選擇數(shù)據(jù)或設(shè)置實(shí)驗(yàn)的有效性，且變量要統(tǒng)一。學(xué)生在物理學(xué)中已接觸過這一方法，對(duì)新學(xué)科的期待和對(duì)學(xué)習(xí)方法的熟悉，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和信心。

2.3 有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

沒有發(fā)現(xiàn)問題就沒有創(chuàng)新。用控制變量思想考慮問題，容易形成一個(gè)半開放的思維空間，通過逐一控制可變量進(jìn)行討論、實(shí)驗(yàn)，得到不同的結(jié)果，更能全面認(rèn)識(shí)問題，打破以偏蓋全的觀念，實(shí)現(xiàn)還原科學(xué)的新思想、新觀念。很多科學(xué)定律都是通過控制變量法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的。

3 控制變量思想方法的培養(yǎng)策略

3.1 控制變量思想方法在教材和《廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中的體現(xiàn)

3.1.1 物質(zhì)轉(zhuǎn)化類實(shí)驗(yàn)

上冊(cè)：人們吸入的空氣與呼出的氣體有什么不同、分解過氧化氫的反應(yīng)中二氧化錳的作用、二氧化碳與水的反應(yīng)、燃燒條件的實(shí)驗(yàn)等。下冊(cè)：金屬與鹽酸、稀硫酸的反應(yīng)、鐵生銹的條件等。

3.1.2 物質(zhì)性質(zhì)類實(shí)驗(yàn)

上冊(cè)：可燃物在氧氣里與在空氣里燃燒情況比較、二氧化碳的溶解性實(shí)驗(yàn)等。

3.1.3 數(shù)據(jù)類實(shí)驗(yàn)

上冊(cè)：測定空氣里氧氣的含量、分子運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象、反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系、高錳酸鉀的溶解性比較、溶解時(shí)的吸熱或放熱現(xiàn)象等。

3.1.4 物質(zhì)鑒別鑒定類實(shí)驗(yàn)

上冊(cè)：用肥皂水區(qū)分軟水和硬水。下冊(cè)：物質(zhì)或離子的鑒別實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)是否變質(zhì)鑒定實(shí)驗(yàn)等。

《廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)相關(guān)素材均有不同的要求，如在質(zhì)量守恒定律的探究實(shí)驗(yàn)中提出的要求是：感受定量實(shí)驗(yàn)的研究方法，認(rèn)識(shí)定量研究對(duì)于化學(xué)學(xué)科發(fā)展的重大作用；在探究二氧化碳與水的反應(yīng)時(shí)，要求利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)控制實(shí)驗(yàn)條件的方法；燃燒條件的探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)控制實(shí)驗(yàn)條件的研究方法，體會(huì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的運(yùn)用，進(jìn)一步學(xué)會(huì)觀察、描述和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以及分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論；金屬與鹽酸、稀硫酸的反應(yīng)探究活動(dòng)中，體驗(yàn)提出問題、制訂計(jì)劃（控制實(shí)驗(yàn)條件、對(duì)比實(shí)驗(yàn)）、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)（觀察、描述、記錄）、得出結(jié)論的科學(xué)探究過程等等。

但是，教材和《廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》都沒有連續(xù)地、系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生控制實(shí)驗(yàn)條件的知識(shí)體系，而學(xué)習(xí)方法和能力不是一兩堂課或一兩天就能養(yǎng)成的，所以教師需要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和《廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，設(shè)計(jì)好教學(xué)計(jì)劃，有目的、有步驟地做好方法指引、反復(fù)滲透才能逐步培養(yǎng)起來。

3.2 結(jié)合相關(guān)素材，制訂培訓(xùn)方法

3.2.1 開門見山，明確控制變量思想在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的意義

控制變量思想在八年級(jí)的物理學(xué)習(xí)中學(xué)生已有一定的了解，在九年級(jí)的化學(xué)入門（如緒言課的引入和第一單元的“對(duì)人體吸入的空氣和呼出的氣體的探究實(shí)驗(yàn)”）適時(shí)利用教材內(nèi)容開門見山地提出控制變量思想在化學(xué)的學(xué)習(xí)中同樣適用，讓學(xué)生明確化學(xué)的學(xué)習(xí)方法，盡快入門。

3.2.2 注重對(duì)比，學(xué)習(xí)用控制變量思想控制實(shí)驗(yàn)條件的方法

控制變量思想的培養(yǎng)需要一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。從簡單到復(fù)雜是不變的學(xué)習(xí)定律，從相關(guān)內(nèi)容中分別整理出探究一個(gè)條件、兩個(gè)條件到多個(gè)條件的典型實(shí)驗(yàn)。運(yùn)用對(duì)比的方法，逐步學(xué)習(xí)如何用控制變量思想分析和控制實(shí)驗(yàn)條件，從研究角度引導(dǎo)學(xué)生思考要控制的實(shí)驗(yàn)條件的方法。比較一個(gè)條件，通常用兩個(gè)實(shí)驗(yàn)為一組去對(duì)比。如探究溫度對(duì)分子運(yùn)動(dòng)的影響（圖1），控制條件的方法是：對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式是只有溫度不同，其他實(shí)驗(yàn)條件相同。探究二氧化碳的溶解性實(shí)驗(yàn)（如圖2），從課本圖片引發(fā)思考，筆者認(rèn)為將素材稍作改動(dòng)，改為用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式探究二氧化碳的溶解性更能說明問題?？刂茥l件的方法是：對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式是氣體不同，其他實(shí)驗(yàn)條件相同，如對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)要控制所用的塑料瓶是相同型號(hào)、氣體體積相同、所加入的水的體積相同。比較兩個(gè)條件，通常用三個(gè)實(shí)驗(yàn)為一組進(jìn)行對(duì)比：如探究鐵生銹的條件（如圖3），引導(dǎo)學(xué)生用控制變量思想理解對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路——只有對(duì)比點(diǎn)不同，其他實(shí)驗(yàn)條件相同。即如要探究生銹的條件是否需要氧氣，對(duì)比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)就為一個(gè)實(shí)驗(yàn)是鐵與氧氣接觸，而另一個(gè)實(shí)驗(yàn)沒與氧氣接觸，其他實(shí)驗(yàn)條件相同。對(duì)比實(shí)驗(yàn)在教學(xué)素材中多次出現(xiàn)，用對(duì)比實(shí)驗(yàn)作為九年級(jí)階段學(xué)習(xí)控制變量思想的主要載體學(xué)生容易掌握方法，容易有成功體驗(yàn)。

3.2.3 明確目的，運(yùn)用控制變量思想分析要控制的相關(guān)實(shí)驗(yàn)條件

運(yùn)用控制變量思想分析實(shí)驗(yàn)條件，要用到對(duì)比的方法，但又不局限于對(duì)比思維。為避免學(xué)生進(jìn)入控制實(shí)驗(yàn)條件就是固定某些實(shí)驗(yàn)條件做對(duì)比實(shí)驗(yàn)的誤區(qū)，有必要在學(xué)習(xí)完一個(gè)方法后，適時(shí)引入新的分析方法，避免學(xué)生機(jī)械套用。如“測定空氣里氧氣的含量”（見圖4），相當(dāng)一部分學(xué)生經(jīng)過探究“人們吸入的空氣與呼出的氣體有什么不同”的活動(dòng)后，對(duì)控制實(shí)驗(yàn)條件做對(duì)比實(shí)驗(yàn)來考慮問題的方法有較深刻的認(rèn)識(shí)。到學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)就會(huì)產(chǎn)生困惑“老師教的方法用不上了”，所以在這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)中要讓學(xué)生明確，用控制變量思想考慮問題，并非都需要做對(duì)比實(shí)驗(yàn)。如何判斷，方法很簡單，就是從實(shí)驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā)，分析在理想情況下實(shí)驗(yàn)究竟是何種狀況，而在客觀實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)哪些影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素。我們就是要控制這些因素以達(dá)到或接近理想狀態(tài)，令實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近客觀事實(shí)。從實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鲆刂频膶?shí)驗(yàn)條件是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中控制實(shí)驗(yàn)條件的基本方法。要學(xué)生獨(dú)立思考，對(duì)學(xué)生來說有相當(dāng)?shù)碾y度，在制訂教學(xué)方案時(shí)要充分預(yù)測學(xué)生的思維方法，在各個(gè)可能出現(xiàn)困惑的環(huán)節(jié)設(shè)置相關(guān)思考問題來解惑。如反應(yīng)物的選擇：為什么是紅磷或白磷？為什么不能用木炭、硫代替？如實(shí)驗(yàn)環(huán)境的選擇：為什么要在瓶內(nèi)先放少量的水，不放可不可以？為什么要?dú)饷苄粤己茫b置漏氣會(huì)出現(xiàn)什么樣的情況等？實(shí)驗(yàn)操作的選擇：為什么點(diǎn)燃紅磷后要立刻伸入瓶內(nèi)并馬上塞緊橡皮塞？為什么實(shí)驗(yàn)前要先夾緊彈簧夾？為什么彈簧夾要在瓶冷卻后再打開？每一個(gè)問題都有針對(duì)性，為學(xué)生理解控制實(shí)驗(yàn)條件而設(shè)，幫助學(xué)生從控制變量思想去理解實(shí)驗(yàn)。類似的教學(xué)素材還有很多。學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆，教學(xué)中要注意把握機(jī)會(huì)，適時(shí)利用教材內(nèi)容，反復(fù)滲透。

3.3 由簡到繁，分步落實(shí)

“控制變量法”運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)教師提出了更新、更高的要求。教師在課前需花大量的時(shí)間和精力對(duì)教學(xué)目的、內(nèi)容和活動(dòng)的形式等因素予以充分考慮，且在課堂中要善于關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作技能，激活課堂氣氛，創(chuàng)設(shè)平等和諧的師生關(guān)系，分步落實(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)。課堂上，教師不僅是課堂活動(dòng)的設(shè)計(jì)者和組織者，而且還是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者。

3.3.1 利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，了解控制變量思想

在初中化學(xué)的教學(xué)過程中，有相當(dāng)一部分內(nèi)容適合用對(duì)比實(shí)驗(yàn)來學(xué)習(xí)。如在第二單元“我們周圍的空氣”對(duì)比硫分別在空氣和氧氣中燃燒、鐵絲分別在空氣和氧氣中加熱、過氧化氫在不同條件下分解等對(duì)比實(shí)驗(yàn)，是讓學(xué)生體會(huì)“物質(zhì)的變化是有條件的”的理想題材。簡單的對(duì)比實(shí)驗(yàn)不僅能讓學(xué)生正確、清晰地感受到不變量、變量和因變量，還能幫助學(xué)生了解控制變量思想的核心內(nèi)容：通過控制其他實(shí)驗(yàn)條件不變，變量將會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生什么影響。

案例1 比較硫在空氣和氧氣里燃燒情況（如圖5）

實(shí)驗(yàn)條件：各取等質(zhì)量的硫粉于燃燒匙內(nèi)，在空氣中點(diǎn)燃后分別放入盛有等體積氣體的空氣和氧氣的集氣瓶中，讓其繼續(xù)燃燒，觀察并記錄現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)前向?qū)W生分析實(shí)驗(yàn)要得出科學(xué)可信的結(jié)論，有必要對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行控制。經(jīng)過分析后，對(duì)于方案中提到的條件控制，學(xué)生是比較易于理解和接受的，但如果教師反問學(xué)生哪些是變量，哪些是不變量，這樣設(shè)計(jì)的目的是什么，可能有相當(dāng)多的學(xué)生不能全部答出來。原因不是問題難度大，也不是學(xué)生能力弱，而是學(xué)生還沒有習(xí)慣用控制變量的思想去分析問題，所以在平時(shí)的教學(xué)中適當(dāng)提醒學(xué)生相應(yīng)的學(xué)習(xí)方法是非常必要的。

案例2 軟水與硬水的檢驗(yàn)

做這個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注這個(gè)實(shí)驗(yàn)的試劑用量：等量的軟水、硬水，加入等量的同一種肥皂水。用課堂提問的方式讓學(xué)生找出不變量和要研究的變量，學(xué)生思考如不控制試劑的用量，將可能出現(xiàn)哪些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，去體會(huì)控制某些實(shí)驗(yàn)條件對(duì)研究物質(zhì)的必要性。

案例3 比較氧氣和二氧化碳的水溶性

教學(xué)中，筆者將二氧化碳水溶性的教學(xué)內(nèi)容與氧氣的水溶性作了整合，設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)比演示實(shí)驗(yàn)：分別往兩個(gè)相同型號(hào)的塑料瓶中各收集一瓶氧氣和一瓶二氧化碳，觀察塑料瓶的瓶身是否都呈圓柱狀，再分別注入等量的水（約三分之一），振蕩，觀察，說出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。評(píng)價(jià)方式：課堂提問。簡單的問題，明顯的現(xiàn)象，學(xué)生能了解二氧化碳可溶于水這一性質(zhì)，但容易忽略控制實(shí)驗(yàn)條件。授課時(shí)，教師必須引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注這一問題，如提出問題“如果瓶的大小不同，或瓶的軟硬度不同或水的用量不同，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果又可能如何？哪一種設(shè)計(jì)比較合理？”學(xué)生通過交流，很快會(huì)明白要使實(shí)驗(yàn)結(jié)果科學(xué)合理，必須控制可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一些因素不變。

筆者認(rèn)為，學(xué)生學(xué)習(xí)對(duì)比實(shí)驗(yàn)比學(xué)習(xí)單一的實(shí)驗(yàn)精神更為集中，如果在教學(xué)中能注意引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)條件，在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中滲透控制變量思想比單一的文字表達(dá)更易讓學(xué)生接受。

3.3.2 利用科學(xué)探究，培養(yǎng)控制變量思想

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》和《廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》非常強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究，《廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中給出了一些評(píng)價(jià)例子讓廣大一線教師參考。但筆者在平時(shí)的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，即使學(xué)生了解控制變量的核心思想，也會(huì)在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)搞不清變量、不變量，學(xué)習(xí)思路比較混亂，不會(huì)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表達(dá)不清，設(shè)計(jì)方案能力較弱等諸多問題。其實(shí)，初中化學(xué)教材中應(yīng)用控制變量思想進(jìn)行探究的內(nèi)容很多，如：燃燒的條件、鐵生銹的條件，金屬與酸反應(yīng)的劇烈情況比較，固體物質(zhì)在不同溶劑中的溶解性等內(nèi)容。面對(duì)這么多可滲透控制變量思想的內(nèi)容，筆者認(rèn)為，教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容的合理編排、設(shè)計(jì)，能充分發(fā)揮教學(xué)內(nèi)容的載體作用。在學(xué)習(xí)的過程中同時(shí)掌握方法，有利于學(xué)生形成控制變量思想，更能有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

數(shù)據(jù)類實(shí)驗(yàn)中，催化劑的探究實(shí)驗(yàn)也是培養(yǎng)學(xué)生控制變量思想不錯(cuò)的素材。數(shù)據(jù)類實(shí)驗(yàn)有一個(gè)好處就是可以通過比對(duì)數(shù)據(jù)，直接得出結(jié)論，在現(xiàn)象和結(jié)論中不需過多的引導(dǎo)。

案例4 探究二氧化錳的用量對(duì)反應(yīng)速率的影響

筆者在講完催化劑概念后，設(shè)計(jì)了這樣的題目讓學(xué)生思考：某學(xué)習(xí)小組做了這樣一組實(shí)驗(yàn)：每次均用30mL 10%的過氧化氫溶液，使用不同量的二氧化錳作催化劑測定每次收集到500mL氧氣所用的時(shí)間。結(jié)果如下（其他實(shí)驗(yàn)條件相同）：

請(qǐng)分析表中數(shù)據(jù)后回答：二氧化錳的用量對(duì)反應(yīng)速率有何影響？評(píng)價(jià)方式：筆紙測試。

分析：此題借助控制變量法，對(duì)催化劑的用量是否影響化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行研究。引導(dǎo)學(xué)生審題時(shí)先要知道題中控制變量的目的，找出已知信息和問題；后要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出變量和變化范圍；最后，結(jié)合數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，得出結(jié)論。仔細(xì)審題后，學(xué)生大部分能找出變量是二氧化錳，但數(shù)據(jù)變化的范圍，學(xué)生在表達(dá)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)某些障礙，教師在點(diǎn)評(píng)時(shí)一定要示范或指導(dǎo)規(guī)范的表達(dá)方式，讓學(xué)生形成思路，樹立學(xué)習(xí)的信心。

案例5 探究氧化鐵能否作為過氧化氫溶液分解的催化劑

甲、乙、丙三位同學(xué)同時(shí)進(jìn)行過氧化氫溶液的分解與氣體的收集實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)間為30s（過氧化氫均未完全分解），其他可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略，相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

提問：欲探究Fe2O3在實(shí)驗(yàn)中是否起催化作用，首先比較_____和_____（填“a”“b”“c”）的大小，其次需補(bǔ)充做以下實(shí)驗(yàn) （無需寫出具體操作）。

①_____ ②反應(yīng)前后Fe2O3的化學(xué)性質(zhì)不變。評(píng)價(jià)方式：紙筆測試。

筆者認(rèn)為教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹坝骄縁e2O3在實(shí)驗(yàn)中是否起催化作用”出發(fā)，考慮設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)意圖和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要包括的內(nèi)容，是否起催化作用，可設(shè)計(jì)為相同的實(shí)驗(yàn)條件下，一個(gè)實(shí)驗(yàn)有該物質(zhì)而另一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)沒有該物質(zhì)，比較兩個(gè)反應(yīng)的速率是否相同。若相同，即無催化作用；若不同，即有催化作用。在這個(gè)引導(dǎo)過程中，學(xué)生對(duì)催化劑的概念加深了了解，既解決了教學(xué)問題，又能滲透好控制變量思想。

3.3.3 利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，運(yùn)用控制變量思想

探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生來講是比較難的。筆者在授課過程中發(fā)現(xiàn)，如果要讓學(xué)生保持高漲的學(xué)習(xí)情緒，必需要有一定的獎(jiǎng)勵(lì)，而最好的獎(jiǎng)勵(lì)就是讓他們用自己設(shè)計(jì)的方案動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。教師應(yīng)該肯定學(xué)生的這種想法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，鼓勵(lì)小組合作，共同討論，完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，但這只適合有一定基礎(chǔ)的學(xué)生，不能要求全部學(xué)生達(dá)到這一水平。

案例6 請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，比較鐵、銅、銀的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱

可供選擇的試劑：固體：鐵、銅兩種常見金屬，有粒狀、粉狀、條狀

稀酸：5%稀鹽酸、10%稀鹽酸、5%稀硫酸、10%稀硫酸

鹽溶液：氯化亞鐵溶液、氯化鐵溶液、硫酸銅溶液、硝酸銀溶液

審題后，提示學(xué)生先根據(jù)題意，需收集哪些信息。

綜合學(xué)生的意見后總結(jié)所收集的信息：

（1）可用金屬與稀鹽酸或稀硫酸溶液反應(yīng)的速率判斷金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。

（2）可用金屬與鹽溶液反應(yīng)能否進(jìn)行判斷金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱。

讓學(xué)生分小組討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需考慮的因素（控制變量思想的運(yùn)用）：考慮所用的試劑、試劑的濃度或形態(tài)等影響反應(yīng)速率的條件。

指導(dǎo)：用表格的形式表達(dá)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（提示：要運(yùn)用控制變量的思想“要對(duì)比的因素為可變量，其他因素為不變量”去完成以下實(shí)驗(yàn)表格）。

教學(xué)反思：這是在第八單元復(fù)習(xí)金屬活動(dòng)性順序的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題。學(xué)生經(jīng)過三個(gè)星期的學(xué)習(xí)，對(duì)金屬活動(dòng)性已有初步的認(rèn)識(shí)，為打開學(xué)生思維，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，讓學(xué)生運(yùn)用控制變量思想，按實(shí)驗(yàn)要求自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。鑒于學(xué)生可能在表達(dá)上出現(xiàn)困難，故在設(shè)計(jì)中給出相應(yīng)的提示信息，這也是學(xué)生迫切需要教師給予的幫助?；顒?dòng)后學(xué)生在思維和表達(dá)方面均有比較大的進(jìn)步。

3.3.4 利用專題訓(xùn)練，反饋教學(xué)效果

提高課堂教學(xué)質(zhì)量，除了要有好的教學(xué)設(shè)計(jì)，課堂的實(shí)施情況往往才是提升教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)。《廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》在過程與方法目標(biāo)中多次提出，要利用教學(xué)內(nèi)容為載體，逐步培養(yǎng)學(xué)生控制變量思想。如何判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)情況呢？最好的辦法莫過于專題檢測了。近年的中考題也有這樣的試題，如2011中考第19題：為了探究影響鋅與鹽酸反應(yīng)劇烈程度的因素，某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)：

下列說法正確的是

A.對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和②，可研究鹽酸的濃度對(duì)反應(yīng)劇烈程度的影響

B.對(duì)比實(shí)驗(yàn)②和③，可研究鹽酸的濃度對(duì)反應(yīng)劇烈程度的影響

C.對(duì)比實(shí)驗(yàn)②和③，可研究溫度對(duì)反應(yīng)劇烈程度的影響

D.對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和②，可研究溫度對(duì)反應(yīng)劇烈程度的影響

在專題訓(xùn)練及檢測中，為實(shí)現(xiàn)專項(xiàng)訓(xùn)練，可對(duì)考題作一定的改動(dòng)，以適應(yīng)實(shí)現(xiàn)本課教學(xué)目標(biāo)的需要。如2010中考第27題可改為：某同學(xué)根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)推測，可燃物燃燒可能與氧氣和溫度有關(guān)，設(shè)計(jì)并完成了下列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證：

（1）實(shí)驗(yàn)_____和實(shí)驗(yàn)_____證明了可燃物燃燒必須要接觸氧氣。

（2）實(shí)驗(yàn)_____和實(shí)驗(yàn)_____證明了可燃物燃燒必須要達(dá)到一定溫度。

只檢測控制變量思想的掌握情況，以適應(yīng)實(shí)現(xiàn)專項(xiàng)檢測的目標(biāo)，使學(xué)生課堂內(nèi)有足夠時(shí)間思考，保證課堂質(zhì)量。

4 結(jié)束語

控制變量法作為一種學(xué)習(xí)方法，不僅適用于理化學(xué)科，還適用于解決一些其他學(xué)科領(lǐng)域的問題。學(xué)生雖然對(duì)于這一思想的學(xué)習(xí)和理解有一定的困難，但作為一種常用的學(xué)習(xí)方法，在平時(shí)的教學(xué)中還是應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生去大膽嘗試，學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用方法解決問題。除了化學(xué)教材內(nèi)容，平時(shí)教學(xué)中涉及到生活中的化學(xué)問題，需用到控制變量思想的，也應(yīng)適時(shí)練習(xí)強(qiáng)化，使控制變量思想真正成為學(xué)生解決學(xué)習(xí)和生活問題的一種方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]王萍華.例釋變量控制思想的實(shí)驗(yàn)考查[J].化學(xué)教與學(xué)，2011，（7）：87～89.

[2]李敏強(qiáng)博客.化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用控制變量法的教學(xué)實(shí)踐. 2011-05-17. http：//blog.sina.com.cn/s/blog_7097eba50100scjv.html.

[3]豆丁網(wǎng).“控制變量法”在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的分析研究課題. http：//www.docin.com/p-48931204.html.

[4]廣州市教育局教學(xué)研究室編.廣州市義務(wù)教育階段學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（化學(xué)）[M].廣州：廣東教育出版社，2009.