關注初中化學實驗設計的嚴謹性

田長明

摘要：化學實驗設計的創新必須注意自身的嚴謹性，無論是實驗用品的選擇還是反應條件的控制，都應該合理和合適。另外在進行實驗設計時，不能與實驗的目的背道而馳，運用類比推理方法進行實驗設計時，也要注意物質性質的細小差別。

關鍵詞：實驗設計；實驗選材；實驗對比

文章編號：1005–6629（2016）6–0094–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

化學實驗的改進與創新一直是化學課堂教學的熱點問題，在廣大化學教師的不斷探索和不懈努力下，中學化學實驗呈現出數字化、微型化、趣味化、集成化、簡易化、綠色化等特點。很多實驗設計非常精巧和精彩，大大提高了學生學習化學和探究問題的興趣，給中學化學課堂教學帶來了勃勃生機。

但不可否認，我們有些教師在進行實驗設計時或多或少也存在著這樣或那樣的不足，筆者就平時看到的一些不太嚴謹的實驗設計談談自己的看法。

1 選材失當

我們進行對比實驗時，一般都采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題。每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決。但我們教師在進行對比實驗時有時會不能正確地選擇實驗藥品。

案例1 實驗課題：探究兩種可燃物著火點的高低

實驗用品：木條、煤炭、酒精燈、坩堝鉗、火柴等

實驗裝置（見圖1）：

要求小木條和煤塊的形狀相同，因為可燃物與氧氣的接觸面積也是影響燃燒的一個重要因素。其次小木條燃燒屬“分解燃燒”，燃燒時有火焰，而煤炭的燃燒主要屬“表面燃燒”（表面燃燒沒有火焰，如鐵絲燃燒等），可比性差[1]。因此教師設計實驗時，一定要注意選材。

筆者認為下列實驗可以比較著火點的高低。

實驗用品：面粉、葡萄糖、銅片、三腳架、藥匙、酒精燈等

實驗裝置（見圖2）：

實驗步驟：

（1）把中間折有隔板的銅片（厚0.2mm、寬3.3cm、長8.0cm、高1.0cm）放在三腳架上，在銅片下面放置酒精燈。

（2）分別取約1/4藥匙的面粉、葡萄糖粉平鋪在薄銅片隔板兩側且盡量靠近隔板（對稱放置）。

（3）用酒精燈外焰對準銅片的中部隔板加熱，觀察現象。

上述實驗我們可以看到葡萄糖先燃燒，面粉后燃燒。設計讓學生真切地感受到著火點是物質的固有屬性，不同的物質有不同的著火點，也決定了它們的點燃方式[2]。

2 顧此失彼

有些教師在進行比較實驗時，考慮到了反應起始時的條件控制，但往往會忽略反應過程中條件的變化，顧此失彼，從而導致實驗結論的得出不夠嚴謹。

案例2 實驗課題：探究溫度對化學反應速率的影響

實驗用品：鋅粒、10%的硫酸溶液、熱水、錐形瓶、氣球、水槽等

實驗裝置（見圖3）：

實驗分析：設計實驗的教師認為相同時間內，放在熱水中錐形瓶上的氣球鼓得比較大說明單位時間內產生的氫氣多，從而得出溫度越高，鋅和稀硫酸反應的速率越快的結論。筆者認為這個結論的得出不嚴謹，因為氣體的體積不僅與分子數有關，還與溫度、壓強等有關系，放在熱水中錐形瓶上的氣球鼓得比較大，也有氣體溫度相對較高的因素，因此不能通過這個實驗得出“溫度越高，化學反應速率越快”的結論。

改進建議：去掉氣球，我們在上述兩只錐形瓶中均加入等體積10%的硫酸溶液，將其中一只錐形瓶放入熱水中，在兩只錐形瓶中同時加入等質量的鋅粒，觀察反應起始階段兩只錐形瓶中產生氣泡的快慢。通過產生氣泡的快慢，判斷化學反應速率的快慢。

3 南轅北轍

《戰國策·魏策四》：“猶至楚而北行也。”想往南而車子卻向北行。比喻行動和目的正好相反。我們有些化學實驗改進也是如此，南轅北轍，違背了教材的初衷。

案例3 實驗課題：白磷在水中的燃燒

人教版教材中對白磷在水中的燃燒有如下描述：“由本來在熱水中不燃燒的白磷，在通入氧氣（或空氣）后燃燒的事實，再次說明燃燒需要什么條件。[3]”

因為水中的白磷容易隨通入的氧氣氣流發生移動，實驗現象不明顯，成功率較低。有教師對此實驗做了改進。

改進實驗1：

實驗用品：白磷、水、氧氣、試管、橡皮塞、500mL燒杯、鑷子等

實驗裝置（見圖4）：

實驗步驟：

（1）收集一試管氧氣，用橡皮塞塞住試管口。

（2）在500mL大燒杯中加入約300mL水，用鑷子取一小塊白磷放入大燒杯的水中。

（3）取下試管口的橡皮塞，將試管倒扣于燒杯中的白磷上，觀察現象。

實驗分析：通過實驗，我們可以觀察到白磷在試管中劇烈燃燒。但筆者認為這個實驗的改進不恰當，教材探究的是白磷在水中的燃燒，而這個改進實驗，我們看到是白磷在試管中的氧氣中燃燒，與教材的要求不符。

也有教師做了如下改進，筆者認為比較好。