例談控制變量思想在中考復(fù)習(xí)中的滲透

劉升斌

摘要：以2017年福建省中考實(shí)驗(yàn)探究題為切入點(diǎn)，簡(jiǎn)單評(píng)述試題的特點(diǎn)和新形勢(shì)下對(duì)中考復(fù)習(xí)的要求，闡述控制變量思想在中考復(fù)習(xí)教學(xué)中的必要性及其意義。根據(jù)中考復(fù)習(xí)的特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)的要求，開(kāi)展以滲透控制變量思想的中考復(fù)習(xí)教學(xué)，結(jié)合有代表性的實(shí)例提出有效的教學(xué)策略和方法。

關(guān)鍵詞：中考復(fù)習(xí)；控制變量法；教學(xué)研究

文章編號(hào)：1005–6629（2017）12–0077–04 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

控制變量法在化學(xué)研究領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。在2017年福建省中考化學(xué)試卷的一道實(shí)驗(yàn)探究題中，控制變量思想得到了充分的體現(xiàn)。因此在化學(xué)教學(xué)中，教師要有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生控制變量思想，特別是在中考復(fù)習(xí)中，結(jié)合復(fù)習(xí)考綱要求，在教學(xué)中滲透這一思想，幫助學(xué)生記憶知識(shí)，理解內(nèi)容，快速解題，準(zhǔn)確作答。

1 問(wèn)題來(lái)源

2017年福建省中考由省統(tǒng)一命題，化學(xué)試卷的實(shí)驗(yàn)探究題特別注重基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的考查，以及學(xué)生在解題中體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，同時(shí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生科學(xué)思維和綜合能力的檢測(cè)。其中第15題第（2）小題以碘化鉀的變質(zhì)原因?yàn)樘骄績(jī)?nèi)容，系統(tǒng)地考察了酸、堿、鹽的有關(guān)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)條件的控制、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)等。試題如下：

碘化鉀（KI）是白色固體，保存不當(dāng)會(huì)被氧化為單質(zhì)碘（I2）而泛黃變質(zhì)?；瘜W(xué)小組查得以下資料：

[實(shí)驗(yàn)2]

按圖1 A所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，數(shù)日后，觀察到碘化鉀固體無(wú)泛黃現(xiàn)象。

③據(jù)此現(xiàn)象，可得出的結(jié)論是 。

[實(shí)驗(yàn)3]

按圖1 B所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，數(shù)日后，觀察到碘化鉀固體無(wú)泛黃現(xiàn)象。

查閱文獻(xiàn)獲知，常溫下某些氣體和固體反應(yīng)須在潮濕環(huán)境中進(jìn)行。

⑤根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，化學(xué)小組得出結(jié)論：碘化鉀固體泛黃變質(zhì)是碘化鉀與 共同作用的結(jié)果。

不難發(fā)現(xiàn)，碘化鉀變質(zhì)原因的探究和滬教版九年級(jí)《化學(xué)》上冊(cè)鐵生銹的原因探究，在方法和思想上有相似之處。這就為中考命題提供了教材原型，也為學(xué)生作答提供了“腳手架”，不至于無(wú)從下手?？v觀近年來(lái)各地中考試題，以教材知識(shí)或內(nèi)容為原型的試題層出不窮，這也為中考復(fù)習(xí)提出了方向：教學(xué)要注重回歸教材。

同時(shí)，在解答本題的過(guò)程中始終貫穿控制變量的思想。需要學(xué)生根據(jù)試題提供的信息，歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)條件中的自變量（刺激變量）和無(wú)關(guān)變量（干擾變量），從單一因素引發(fā)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判斷該因素是否為影響因素。由于碘化鉀變質(zhì)是多因素影響的結(jié)果，因此在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)需要多組對(duì)比實(shí)驗(yàn)：空氣（含有氧氣、二氧化碳、水等成分）中碘化鉀變質(zhì)（固體泛黃）、潮濕的氧氣（含有水和氧氣）中不變質(zhì)、氧氣和二氧化碳中不變質(zhì)，由此得出結(jié)論：碘化鉀固體泛黃變質(zhì)是碘化鉀與氧氣、水、二氧化碳共同作用的結(jié)果。

在本題所提供的實(shí)驗(yàn)方案中其實(shí)是無(wú)法說(shuō)明氧氣這一影響因素的，因?yàn)槿M對(duì)比實(shí)驗(yàn)中都有氧氣的存在。但根據(jù)題中所給的兩個(gè)化學(xué)方程式，出題者已經(jīng)默認(rèn)了氧氣在碘化鉀變質(zhì)中的作用。碘化鉀在空氣中變質(zhì)問(wèn)題有很多學(xué)者研究過(guò)，該過(guò)程的反應(yīng)原理用離子方程式可表示為：4H++4I-+O2=2I2+2H2O。從這個(gè)式子中無(wú)法說(shuō)明二氧化碳的作用，出題者為迎合初三學(xué)生認(rèn)知水平的局限性，將二氧化碳這一因素融合在題目中，有助于學(xué)生理解。實(shí)際上可以將二氧化碳看作為反應(yīng)提供了酸性環(huán)境。

作為中考復(fù)習(xí)教學(xué)的指導(dǎo)性文件——《福建省初中學(xué)科教學(xué)與考試指導(dǎo)意見(jiàn)·化學(xué)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《指導(dǎo)意見(jiàn)》）于2017年年初發(fā)布?！吨笇?dǎo)意見(jiàn)》在教學(xué)策略和方法中提出：重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)等探究活動(dòng)；重視化學(xué)理論性知識(shí)的教學(xué)與化學(xué)學(xué)科思維的培養(yǎng)。以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)是化學(xué)學(xué)科的重要特征之一，化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有極為重要的作用。為揭示物質(zhì)及其變化的屬性和規(guī)律，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的宏觀性質(zhì)和變化。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與化學(xué)探究活動(dòng)，傳授學(xué)科知識(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科思想的滲透，從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科能力和提高科學(xué)素養(yǎng)。因此，化學(xué)教學(xué)中應(yīng)重視化學(xué)理論性知識(shí)教學(xué)和學(xué)科思維的培養(yǎng)。但目前在中考復(fù)習(xí)教學(xué)中，教師往往強(qiáng)化學(xué)科知識(shí)的鞏固，卻忽視化學(xué)學(xué)科思維的滲透。

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^(guò)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(guò)數(shù)據(jù)分析、比對(duì)、總結(jié)、歸納，得出結(jié)論。通過(guò)在教學(xué)中滲透控制變量思想有助于學(xué)生形成“在一定條件下物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化”的觀點(diǎn)，認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的本質(zhì)。中考復(fù)習(xí)是初中化學(xué)教學(xué)的最后階段，也可能是一些學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的最后階段，在此過(guò)程中要為學(xué)生在生產(chǎn)、生活中可能遇到的化學(xué)問(wèn)題提供科學(xué)方法，形成運(yùn)用控制變量思想來(lái)解決問(wèn)題的意識(shí)，為他們終生學(xué)習(xí)提供幫助。

2 在中考復(fù)習(xí)中滲透控制變量思想的意義

在初中化學(xué)教材中的許多實(shí)驗(yàn)都體現(xiàn)了控制變量的思想，如前文提到的鐵生銹的原因探究，還有燃燒條件的探究等等。但是教材中的體現(xiàn)是不連續(xù)的，沒(méi)有系統(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)方法和能力的不同也導(dǎo)致學(xué)生掌握這一思維方法的效果不同。因此，在中考復(fù)習(xí)中滲透控制變量思想，有目的、有步驟地使學(xué)生逐漸形成和靈活應(yīng)用顯得尤為重要。

首先，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。中考復(fù)習(xí)教學(xué)對(duì)于優(yōu)秀學(xué)生來(lái)說(shuō)像是“炒冷飯”，因?yàn)樗麄儗?duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握得較為扎實(shí)。但全面復(fù)習(xí)是針對(duì)全體學(xué)生的，教師在教學(xué)時(shí)要照顧大多數(shù)，對(duì)優(yōu)秀學(xué)生而言教學(xué)內(nèi)容似乎顯得簡(jiǎn)單，但他們可能只是將知識(shí)點(diǎn)記憶清楚了，并不一定“知其所以然”；對(duì)于基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生來(lái)說(shuō)可能聽(tīng)得云里霧里，因?yàn)橹锌紡?fù)習(xí)教學(xué)不可能再像上新課一樣精講精練，又因?yàn)樯婕皟?nèi)容廣，復(fù)習(xí)強(qiáng)度大，練習(xí)習(xí)題多，使得他們復(fù)習(xí)跟不上教師的節(jié)奏。若有意識(shí)地將實(shí)驗(yàn)思想方法滲透到中考復(fù)習(xí)中，講清楚構(gòu)成知識(shí)體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，特別是在講解實(shí)驗(yàn)時(shí)，教會(huì)學(xué)生用控制變量思想分析，就能使學(xué)習(xí)內(nèi)容更有層次感。例如在復(fù)習(xí)二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)，有些學(xué)生會(huì)認(rèn)為水在其中也會(huì)起作用，此時(shí)可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，激發(fā)他們探究的欲望。endprint

其次，提高學(xué)生的思維能力和促進(jìn)理解記憶。中考復(fù)習(xí)的目的是要將初中所學(xué)的化學(xué)知識(shí)建立起一個(gè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，避免出現(xiàn)漏洞。知識(shí)的系統(tǒng)化和綜合性給學(xué)生提出了更高的要求。用控制變量思想思考問(wèn)題，對(duì)學(xué)生思維能力的訓(xùn)練有突出作用?？梢允箤W(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)在的邏輯關(guān)系，形成獨(dú)具特色的思維方式和記憶方法，全面地認(rèn)識(shí)問(wèn)題，在認(rèn)識(shí)上找到知識(shí)的原點(diǎn)，從此搭建起知識(shí)的大廈。

第三，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的創(chuàng)新運(yùn)用。學(xué)生在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)后儲(chǔ)備了一定的化學(xué)知識(shí)，在中考復(fù)習(xí)中滲透控制變量思想，可以使學(xué)生靈活運(yùn)用已學(xué)知識(shí)，融會(huì)貫通地將知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)整合和重新構(gòu)建，用于解決在生產(chǎn)、生活中可能遇到的化學(xué)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的創(chuàng)新運(yùn)用。特別在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面，一直是學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，它需要學(xué)生能夠全面把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，從而設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案，這也正是中考實(shí)驗(yàn)探究試題所要考查的學(xué)生能力。

3 在中考復(fù)習(xí)中滲透控制變量思想的策略和方法

3.1 回歸教材考綱，注重夯實(shí)雙基

沒(méi)有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)技能，認(rèn)識(shí)體系就成了無(wú)本之木、無(wú)源之水，學(xué)生就無(wú)法在中考時(shí)正確解答試題，以及運(yùn)用知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。因此回歸教材考綱，夯實(shí)雙基就顯得尤為重要。在第一輪中考復(fù)習(xí)中要做到知識(shí)的全覆蓋，使學(xué)生建立起知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)。由于復(fù)習(xí)不再重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示或者學(xué)生實(shí)驗(yàn)，因此在復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)時(shí)更要注重思想的滲透，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)采用主題整合、聚焦核心、問(wèn)題導(dǎo)學(xué)、模型建構(gòu)等策略來(lái)實(shí)施，從而有效培育學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。教師可以在復(fù)習(xí)中引導(dǎo)學(xué)生自行分析實(shí)驗(yàn)條件中的自變量、無(wú)關(guān)變量和因變量，充分挖掘?qū)嶒?yàn)的內(nèi)涵，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如：在復(fù)習(xí)燃燒條件時(shí)，有的教師只關(guān)注三個(gè)條件的記憶，忽視這一知識(shí)是如何獲得的過(guò)程。此時(shí)可以回歸到課本，重新回顧實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分析實(shí)驗(yàn)是如何控制變量的，又是如何得出結(jié)論的。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的獲取，還能指導(dǎo)學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法。

另外，學(xué)生在書(shū)寫(xiě)燃燒的化學(xué)方程式時(shí)常常忘記寫(xiě)燃燒的條件——“點(diǎn)燃”。在滲透控制變量思想的同時(shí)，引發(fā)學(xué)生思考燃燒為什么要有“點(diǎn)燃”的條件，使學(xué)生明白這一條件對(duì)應(yīng)燃燒三個(gè)條件中的“溫度要達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)”，從而解決一直存在的問(wèn)題。

再如復(fù)習(xí)溶解性影響因素時(shí)，不僅可以通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)中如何控制變量，還可以聯(lián)系溶解度曲線(xiàn)的有關(guān)知識(shí)，說(shuō)明隨著溫度的改變?nèi)芙舛纫舶l(fā)生變化。這樣能使學(xué)生構(gòu)建起知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)，把有內(nèi)在邏輯聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)交織在一起，有助于記憶和理解，同時(shí)填補(bǔ)知識(shí)體系上的漏洞。

3.2 充分利用習(xí)題，提高解題能力

在中考復(fù)習(xí)中，學(xué)生通過(guò)適量的習(xí)題訓(xùn)練，對(duì)于解題能力的提高有重要作用。在完成習(xí)題的過(guò)程中，學(xué)生可以熟悉考點(diǎn)如何以試題的形式呈現(xiàn)，掌握命題人的設(shè)計(jì)思路，靈活運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，從而鞏固基本概念，加深對(duì)原理的理解，提高思維能力和解題能力?？v觀歷年各地、市的中考卷，有大量以控制變量法為設(shè)計(jì)思路的實(shí)驗(yàn)探究試題。例如2016年泉州中考卷第17題（節(jié)選）：

用不同溫度的水，配制溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2%、6%和10%的碳酸鈉溶液，依次測(cè)量溶液的pH，記錄數(shù)據(jù)如下表：

（2）要得出碳酸鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化與pH變化關(guān)系的結(jié)論，可選擇的一組實(shí)驗(yàn)（填實(shí)驗(yàn)編號(hào)），結(jié)論是 。

此題借助控制變量法，對(duì)碳酸鈉溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水的溫度等因素是否影響溶液pH進(jìn)行研究。在講評(píng)此題過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生審題時(shí)先要知道題中控制變量的目的，找出變量和變化范圍，最后結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納，得出結(jié)論。在“結(jié)論”的文字表述中要強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)確性，當(dāng)只說(shuō)明一種影響因素的作用時(shí)，要寫(xiě)出“其他條件相同的情況下”，體現(xiàn)控制變量思想，讓學(xué)生形成解題思路，掌握正確的解題方法。

中考習(xí)題綜合性強(qiáng)，考查內(nèi)容廣，需要學(xué)生有完善的知識(shí)體系。通過(guò)練習(xí)和講評(píng)有關(guān)試題，為學(xué)生創(chuàng)造問(wèn)題情境，體會(huì)控制變量法的運(yùn)用。

3.3 善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，鼓勵(lì)大膽創(chuàng)新

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，出現(xiàn)認(rèn)知沖突，在學(xué)生知識(shí)構(gòu)建中可以起到事半功倍的效果。進(jìn)入中考復(fù)習(xí)，學(xué)生的知識(shí)體系趨于完善，對(duì)于很多問(wèn)題可以從更高的視角去看待，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)新的認(rèn)知沖突和問(wèn)題。例如在之前的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)催化劑的認(rèn)識(shí)只局限于二氧化錳一種，用于催化過(guò)氧化氫或者氯酸鉀的分解制取氧氣。由此出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題：有的學(xué)生遇到催化劑時(shí)，想當(dāng)然認(rèn)為就是二氧化錳。其實(shí)催化劑的種類(lèi)很多，在不同的反應(yīng)中可以選擇不同的催化劑。因此，在復(fù)習(xí)到催化劑有關(guān)知識(shí)時(shí)，教師可以在此基礎(chǔ)上提出問(wèn)題：氧化鐵、氧化銅等金屬氧化物能否作為過(guò)氧化氫溶液分解的催化劑？引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用控制變量法來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，鼓勵(lì)發(fā)散思維，大膽創(chuàng)新。在此過(guò)程中，學(xué)生對(duì)催化劑這一知識(shí)加深了認(rèn)識(shí)，同時(shí)也向?qū)W生滲透了控制變量思想，增強(qiáng)了有效利用知識(shí)的能力。有條件的情況下，可以將學(xué)生設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案予以實(shí)施，讓學(xué)生收獲成就感，樹(shù)立學(xué)習(xí)的自信心。

控制變量思想不僅在科學(xué)研究中運(yùn)用，還可解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。《指導(dǎo)意見(jiàn)》指出：聯(lián)系社會(huì)實(shí)際，貼近學(xué)生生活，拓寬學(xué)生視野。九年級(jí)學(xué)生已經(jīng)接觸到很多與化學(xué)有關(guān)的生活問(wèn)題，特別是進(jìn)入中考復(fù)習(xí)階段，學(xué)生有了較為完備的知識(shí)體系，讓學(xué)生了解身邊的化學(xué)，分析生活中的化學(xué)，能夠提高學(xué)生的生活質(zhì)量和生存能力。中考復(fù)習(xí)中，教師要注意聯(lián)系實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生回顧之前觀察到的現(xiàn)象以及新發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題，結(jié)合已學(xué)知識(shí)，幫助學(xué)生拓寬視野，開(kāi)闊思路，綜合運(yùn)用化學(xué)及其他學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行分析，并將控制變量法作為解決問(wèn)題的思考途徑，解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。如此，可以讓學(xué)生將知識(shí)活學(xué)活用，樂(lè)趣無(wú)窮，也為終生學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部制定.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011：2～3.

[2]中學(xué)化學(xué)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育教科書(shū)·化學(xué)（九年級(jí)上、下冊(cè)）[M].上海：上海教育出版社，2016.

[3]李曉明，管廷河. KI溶液遇到空氣氧化變質(zhì)原因的探究[J].化學(xué)教學(xué)，2013，（5）：47～49.

[4]李俊紅.結(jié)合中考題談控制實(shí)驗(yàn)條件及相關(guān)教學(xué)時(shí)機(jī)的把握[J].化學(xué)教學(xué)，2016，（8）：73～77.endprint