基于學(xué)習(xí)進(jìn)階培養(yǎng)控制實(shí)驗(yàn)條件能力的教學(xué)研究

文東莞市茶山中學(xué)

在初中化學(xué)教材中，以控制實(shí)驗(yàn)條件的思想設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)貫穿始終，體現(xiàn)了控制實(shí)驗(yàn)條件是化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)中最常用的方法。近十年的化學(xué)中考，經(jīng)常考查控制實(shí)驗(yàn)條件的分析和運(yùn)用。但是，大多數(shù)學(xué)生在回答此類問題時(shí)，往往表現(xiàn)出不懂如何應(yīng)用、找不到實(shí)驗(yàn)條件、思路不清、不會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、不會分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等諸多問題。其主要原因是，教師在教學(xué)中沒有理清學(xué)生的控制實(shí)驗(yàn)條件能力在不同階段的發(fā)展水平，只是簡單地照本宣科；或在某課題、某個(gè)實(shí)驗(yàn)中集中講授，忽視教材在前面的滲透鋪墊，讓學(xué)生猶如囫圇吞棗。筆者認(rèn)為，控制實(shí)驗(yàn)條件能力的培養(yǎng)是一個(gè)長期的學(xué)習(xí)進(jìn)階過程，應(yīng)遵循循序漸進(jìn)的認(rèn)知規(guī)律，按照教材的編寫，統(tǒng)籌規(guī)劃教學(xué)的安排，使學(xué)生在潛移默化中逐步形成控制實(shí)驗(yàn)條件的意識及能力。

一、控制實(shí)驗(yàn)條件的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編排及內(nèi)涵

對比思想與控制變量是互為輔助的，控制實(shí)驗(yàn)條件的思想是在對比實(shí)驗(yàn)組中體現(xiàn)出來的。人教版九年級化學(xué)教材中有大量利用控制實(shí)驗(yàn)條件的思想設(shè)計(jì)的對比實(shí)驗(yàn)，有些是顯性存在的，有些是隱性存在的，需要教師去挖掘和改編。同時(shí)，教材中有關(guān)控制實(shí)驗(yàn)條件的實(shí)驗(yàn)數(shù)量頗多，如果不注意統(tǒng)籌，就容易讓學(xué)生產(chǎn)生雜亂的感覺，不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。所以，要對其進(jìn)行梳理，使其由無序變?yōu)橛行?。通過分析相關(guān)實(shí)驗(yàn)在教材中呈現(xiàn)的順序、方式、開放的程度及其聯(lián)系，可以看出，它們是按照“感知”“理解”和“應(yīng)用”的三個(gè)學(xué)習(xí)進(jìn)階逐步培養(yǎng)學(xué)生控制實(shí)驗(yàn)條件能力的。

1.感知控制實(shí)驗(yàn)條件方法的實(shí)驗(yàn)觀察

剛進(jìn)入初三學(xué)習(xí)化學(xué)的學(xué)生，不可能一下就掌握控制實(shí)驗(yàn)條件的方法。處于這一階段的對比實(shí)驗(yàn)，對培養(yǎng)學(xué)生控制實(shí)驗(yàn)條件能力的要求比較低。因此，像“吸入的空氣與呼出氣體有什么不同的探究實(shí)驗(yàn)”“木炭、硫和鐵絲在空氣中和氧氣中的燃燒現(xiàn)象的對比探究”等實(shí)驗(yàn)，主要是側(cè)重于通過認(rèn)識和體會對比實(shí)驗(yàn)，初步認(rèn)識對比實(shí)驗(yàn)中的常量與變量，觀察實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)結(jié)果的差異并找尋這些差異的原因，從而感知控制實(shí)驗(yàn)條件的作用與目的。

2.理解控制實(shí)驗(yàn)條件方法的實(shí)驗(yàn)分析

在初步感知控制實(shí)驗(yàn)條件的作用和目的之后，學(xué)生可以以此為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)從控制實(shí)驗(yàn)條件的角度分析實(shí)驗(yàn)。即通過明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)中相同的因素和不同的因素，明白“變量”和“要控制的變量”，搞清研究對象與實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的關(guān)系，從而掌握控制實(shí)驗(yàn)條件的精髓——確立探究對象，尋找需要控制的實(shí)驗(yàn)條件。這一階段的對比實(shí)驗(yàn)，如“分子運(yùn)動現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)”“燃燒條件的探究實(shí)驗(yàn)”及“滅火的原理探究實(shí)驗(yàn)”，以明確的實(shí)驗(yàn)步驟及圖示，引導(dǎo)學(xué)生分析出明顯影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論的實(shí)驗(yàn)條件。其目的就是讓學(xué)生經(jīng)過這些對比實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，能夠總結(jié)出利用控制實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)的方法。

3.應(yīng)用控制實(shí)驗(yàn)條件方法的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

經(jīng)過感知和分析對比實(shí)驗(yàn)中的控制實(shí)驗(yàn)條件方法后，學(xué)生控制實(shí)驗(yàn)條件能力已具雛形，開始進(jìn)入了真正的實(shí)踐階段。這時(shí)，需要學(xué)生自己通過利用控制實(shí)驗(yàn)條件的思想設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)，來加強(qiáng)對控制實(shí)驗(yàn)條件的理解。因此，在這一階段，教材沒有把實(shí)驗(yàn)步驟明確羅列出來，而是提供“金屬與鹽酸、稀硫酸的反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)”“碘和高錳酸鉀的溶解性比較實(shí)驗(yàn)”等難度適當(dāng)、易于分析的探究情景，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)提示，運(yùn)用控制實(shí)驗(yàn)條件方法設(shè)計(jì)控制實(shí)驗(yàn)條件的對比實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，在“實(shí)驗(yàn)活動3燃燒的條件”及“實(shí)驗(yàn)活動4金屬的物理性質(zhì)和某些化學(xué)性質(zhì)”中，還提高要求，讓學(xué)生在分析變量的基礎(chǔ)上自主設(shè)計(jì)控制實(shí)驗(yàn)條件的對比實(shí)驗(yàn)。這些都是要求學(xué)生學(xué)會應(yīng)用控制實(shí)驗(yàn)條件方法的設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)。

二、培養(yǎng)控制實(shí)驗(yàn)條件能力的學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)策略

1.從明確意義中建立控制實(shí)驗(yàn)條件的認(rèn)識

了解控制實(shí)驗(yàn)條件的意義是培養(yǎng)控制實(shí)驗(yàn)條件能力的基礎(chǔ)。學(xué)生在八年級物理的學(xué)習(xí)中已對與控制實(shí)驗(yàn)條件密切相關(guān)的控制變量思想有了一定的了解。進(jìn)入九年級化學(xué)，就要把控制變量的思想遷移到化學(xué)學(xué)習(xí)中來。在化學(xué)入門之初，就要從簡單入手，及時(shí)利用化學(xué)入門課的對比實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)運(yùn)用控制變量思想分析、判斷對比實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)實(shí)驗(yàn)條件的控制，并聯(lián)系實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果，讓學(xué)生正確、清晰地感受到不變量、變量和因變量，幫助學(xué)生了解控制實(shí)驗(yàn)條件的核心內(nèi)容：通過控制其他實(shí)驗(yàn)條件不變，變量將會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響(以及如何影響)，使學(xué)生盡快明確控制實(shí)驗(yàn)條件在化學(xué)研究和學(xué)習(xí)中的意義。

2.從了解方法中提高控制實(shí)驗(yàn)條件的思維

了解控制實(shí)驗(yàn)條件的方法是培養(yǎng)控制實(shí)驗(yàn)條件能力的關(guān)鍵。其核心是學(xué)習(xí)如何根據(jù)對比實(shí)驗(yàn)的目的選擇合適的控制實(shí)驗(yàn)條件的方式。這需要一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。也就是應(yīng)按照從簡單到復(fù)雜、從控制單一實(shí)驗(yàn)條件到控制多個(gè)實(shí)驗(yàn)條件的順序，逐步深化。同時(shí)，應(yīng)充分利用教材的實(shí)驗(yàn)，及時(shí)讓學(xué)生了解各種控制實(shí)驗(yàn)條件的方式。最終，引導(dǎo)學(xué)生了解用控制實(shí)驗(yàn)條件思想設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)的思路——只有對比點(diǎn)不同，其他實(shí)驗(yàn)條件相同。

對于單一實(shí)驗(yàn)條件的控制，可以啟發(fā)學(xué)生結(jié)合對比，思考要控制單一實(shí)驗(yàn)條件的方法。對于多個(gè)實(shí)驗(yàn)條件的控制，可以啟發(fā)學(xué)生先分析整合了多個(gè)實(shí)驗(yàn)條件的綜合實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)條件，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)條件拆分。在此基礎(chǔ)上分析對比實(shí)驗(yàn)組，并從中領(lǐng)會控制多個(gè)實(shí)驗(yàn)條件的方法。

3.從設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中形成控制實(shí)驗(yàn)條件的能力

學(xué)會運(yùn)用控制實(shí)驗(yàn)條件的方法是培養(yǎng)控制實(shí)驗(yàn)條件能力的根本。即能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的，運(yùn)用控制實(shí)驗(yàn)條件的方法判斷探究實(shí)驗(yàn)中需要控制的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)而設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟。因此，應(yīng)著重引導(dǎo)學(xué)生從明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā)，收集信息和尋找影響因素。進(jìn)而確定要研究的實(shí)驗(yàn)條件，并綜合運(yùn)用各種控制實(shí)驗(yàn)條件的方式，控制其他的實(shí)驗(yàn)條件不變，從而形成實(shí)驗(yàn)方案。

值得指出的是，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，不能忽略所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施。只有把方案付諸實(shí)施，才能檢驗(yàn)方案的可行性，才能促使學(xué)生通過改進(jìn)方案來完善控制實(shí)驗(yàn)條件的能力。因此，應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生的積極性，鼓勵(lì)小組合作，共同討論，多讓學(xué)生用自己設(shè)計(jì)的方案動手做實(shí)驗(yàn)。

4.從解決探究問題中強(qiáng)化控制實(shí)驗(yàn)條件的意識

學(xué)生形成了控制實(shí)驗(yàn)條件能力以后，還應(yīng)通過及時(shí)的強(qiáng)化使之內(nèi)化成自身的科學(xué)素養(yǎng)。習(xí)題的訓(xùn)練是強(qiáng)化學(xué)生控制實(shí)驗(yàn)條件的有效途徑。教師應(yīng)該依據(jù)課本上的實(shí)驗(yàn)資源設(shè)計(jì)相應(yīng)的習(xí)題，從實(shí)驗(yàn)條件的選擇、對比實(shí)驗(yàn)的組合、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的預(yù)測、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的歸納等方面，幫助學(xué)生鞏固控制實(shí)驗(yàn)條件的能力。

在教學(xué)中，應(yīng)充分理解和利用教材中有關(guān)培養(yǎng)學(xué)生控制實(shí)驗(yàn)條件能力的實(shí)驗(yàn)資源，并根據(jù)學(xué)生的能力水平，設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)和活動，有序安排實(shí)驗(yàn)活動，使學(xué)生逐漸形成控制實(shí)驗(yàn)條件的能力，并內(nèi)化成自身的一種意識，從而促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。