陸君君

化學是一門以實驗為載體的學科，實驗在化學教學中的作用不可小覷，以科學探究為突破口的新課改要求我們在化學教學中注重三維目標的整合和落實；實踐表明：以控制變量思想設(shè)計的化學實驗一直貫穿初中化學教學的全過程；筆者從事初中化學教育教學多年來，一直比較關(guān)注化學實驗教學的直觀性、形象性和實效性，筆者在本文中采取理論與教學實踐案例相結(jié)合的方式，重點闡述“控制變量思想方法”在初中化學實驗教學中的有效運用，讓這種思想方法真正成為引領(lǐng)實驗教學的源頭活水.

一、借助“對比實驗”，初步了解控制變量思想方法

控制變量思想方法是科學探究的重要方法之一，在實驗教學中，控制變量主要是指控制部分實驗條件不變的情況下，通過逐一對比探究可能影響實驗結(jié)果的多個因素，將得出的數(shù)據(jù)進行對比、總結(jié)、歸納，最終得出結(jié)論的方法；在平時化學教學中，采用對比實驗進行教學的方式十分常見，運用簡單的對比實驗融于教學之中，幫助學生理清變量、不變量、因變量之間的關(guān)系，有利于學生了解控制變量思想方法的核心內(nèi)容：控制部分實驗條件不變，分析變量對實驗結(jié)果產(chǎn)生何種影響.

案例1 硫在空氣中燃燒和在氧氣中燃燒情況的比較

分析 各取質(zhì)量相等的硫粉置于燃燒匙內(nèi)，點燃后分別置于兩個集氣瓶中（兩個集氣瓶分別裝有等體積的空氣和氧氣），讓硫粉繼續(xù)燃燒，觀察燃燒的現(xiàn)象并記錄.（如圖1）在演示實驗之前，化學教師應(yīng)該讓學生明白：該實驗中必修對實驗條件進行控制，才能得出科學的結(jié)論，實踐表明，學生對“條件控制”還是比較容易理解；筆者曾經(jīng)對學生提問：“實驗中哪些是變量？哪些是不變量？何種設(shè)計目的？”.

盡管筆者認為設(shè)計的問題并不難，而且初三的學生在初二的物理學科中，已經(jīng)涉及到了控制變量法的初步應(yīng)用.但這些問題，卻并非所有的學生都能答對答完整.經(jīng)過分析，造成這樣的尷尬局面其實是學生還沒有養(yǎng)成利用控制變量思想方法去分析問題和解決問題的習慣，缺乏意識，這也提醒和要求化學教師在平時的教育教學中時刻注重思想方法和學習方法的滲透.

二、倡導“科學探究”，積極培養(yǎng)控制變量思想方法

中學化學新課程標準非常重視培養(yǎng)學生解決問題的能力，而科學探究的過程，正是培養(yǎng)這種能力最直接有效的途徑.在科學探究的過程中離不開科學思想方法的運用，在初中化學教學實踐中，多數(shù)學生對控制變量思想方法的核心思想有一定的了解，但是在實際處理問題中對變量和不變量還是難以厘清，對實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的分析處理束手無策，實驗方案設(shè)計的能力比較薄弱，對實驗結(jié)果的表達也是含糊其詞.實際上，在初中化學教材中能夠滲透控制變量思想方法探究的內(nèi)容還是比較多的，在數(shù)據(jù)實驗中存在一定的優(yōu)越性，借助數(shù)據(jù)的對比直觀的獲取結(jié)論，這類催化劑的探究實驗是培養(yǎng)學生控制變量思想方法的典型素材.

案例2 催化劑二氧化錳用量對反應(yīng)速率的影響探究

在對實驗催化劑的概念介紹之后，為了加深學生對催化劑的理解，筆者精心設(shè)計數(shù)據(jù)類實驗題，提供給學生自主思考和探究：在利用10%的H2O2溶液制取氧氣的實驗中，每次均選取3 mL H2O2溶液至于反應(yīng)容器中，利用不同量的二氧化錳作為催化劑分別進行實驗測出收集 氧氣的用時，記錄數(shù)據(jù)如表1（其他實驗條件均相同），請根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)進行分析，催化劑二氧化錳的用量與反應(yīng)速率之間的關(guān)系？

分析 本實驗主要是利用控制變量的思想方法，探究催化劑的用量對化學反應(yīng)速率的影響；教師引導學生在弄清實驗中控制變量目的的基礎(chǔ)上，構(gòu)建題設(shè)信息與探索問題之間的聯(lián)系，借助實驗數(shù)據(jù)進行總結(jié)、概括，從而得出結(jié)論；在此過程中，當學生在探索過程中遇到困難的時候，教師及時點評與提示，讓學生形成準確的解題思路，感受成功帶來的愉悅.在這樣引導的過程中，加深了學生對催化劑概念的理解，同時也培養(yǎng)了學生利用控制變量思想方法解決問題的意識.

三、巧構(gòu)“實驗設(shè)計”，運用控制變量思想方法

由于初中學生剛剛接觸化學學科，利用化學知識和規(guī)律處理問題的能力有限，實驗設(shè)計的探究對學生而言是比較困難的；在教學實踐中，引導學生運用控制變量思想方法進行實驗設(shè)計，然后讓學生根據(jù)自己設(shè)計的方案，親自動手做實驗，學生的積極性被調(diào)動起來，同時引導學生通過小組合作，交流討論，完成整套實驗設(shè)計.

案例3 根據(jù)提供的物品自主設(shè)計實驗比較“銅、鐵、銀”三種金屬活動性的強弱.

提供物品：固體鐵和銅（粒狀、粉狀和條狀）；5%、10%的稀鹽酸，5%、10%的稀硫酸；FeCl2溶液、FeCl3溶液、CuSO4溶液、AgNO3溶液.

分析 引導學生對題設(shè)信息進行分析，根據(jù)所學知識收集有效信息：（1）利用金屬與酸溶液反應(yīng)的速率來判斷金屬活動性強弱；（2）利用金屬與鹽溶液能否反應(yīng)來判斷金屬的活動性強弱.將學生進行分組討論實驗設(shè)計中需要考慮哪些因素會影響反應(yīng)速率（控制變量思想方法的運用）；最后指導學生借助于表格的形式（如表2）呈現(xiàn)自己的實驗設(shè)計（點撥：學生在運用控制變量思想方法時，將需要對比的因素視為可變量，其余的因素視為不變量）.

評析 本題是關(guān)于金屬活動性的實驗設(shè)計題，基于學生已經(jīng)初步了解金屬活動性的基礎(chǔ)之上，引導學生運用控制變量思想方法設(shè)計實驗，有效拓展的學生的思維空間，提升學生實驗設(shè)計的能力，促進學生思維和表達能力的進一步提升.

總而言之，初中學生在學習化學的過程中，對控制變量思想方法的理解和運用尚存在一定的困難，這也提醒我們一線的化學教師在平時的課堂教學中，創(chuàng)設(shè)合適的訓練平臺，鼓勵學生大膽嘗試利用控制變量思想方法處理和解決實際問題，讓控制變量思想方法真正成為學生“得心應(yīng)手”的一種學習方法，進而促進初中化學課堂教學效益的最大化.