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科学探究题是新课标中考命题中一道亮丽的风景线,它往往从生活、生产实际出发,对身边常见物质或有趣的现象进行探究,以达到认知的目的,既考查了学生综合运用知识的能力,又让学生体验科学探究的乐趣和魅力,同时将探究结论应用于实际生活,体现了科学探究的意义和价值,这正是新课标中考的要求和方向。

 

从现型人教版九年级化学教材中,通过实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素等一类科学探究题中明显体现了控制变量的思想,尤其是差异性控制变量的思想。差异性控制变量思想即是通过改变可能影响实验结果的多个因素中的任一个,其它可能因素保持不变的情况下进行实验,将这个被改变的因素的实验效果与不改变任何因素的实验效果进行对比,从而来论证实验猜想的正确与否。例如上册教材第124页“燃烧的条件”的实验探究设计:分别控制可燃物发生燃烧的三个条件(见下图1),即得到①保持可燃物、氧气和温度达到着火点三个因素不变的情况下进行实验,结果铜片上白磷燃烧,说明燃烧的发生可能与可燃物、氧气和温度能否达到着火点三个因素有关。②保持可燃物和温度达到着火点的因素不变,改变氧气或空气这个因素进行实验,结果开水中白磷不燃烧,与实验①对比从而论证氧气或空气是影响燃烧的条件之一。③保持可燃物(红磷和白磷都是可燃物)和氧气或空气的因素不变,改变温度能否达到着火点这个因素进行实验,结果红磷不燃烧,与实验①对比从而论证温度能否达到着火点是影响燃烧的条件之一。④保持可燃物、氧气或空气和温度达到着火点三个因素不变的情况下进行实验,结果开水中白磷在通氧气的情况下又燃烧,从而进一步验证可燃物燃烧受空气或氧气和温度是否达到着火点的因素有关(见下图2)。再例如下册教材第19页“金属锈蚀的条件”的实验探究设计:分别控制铁钉锈蚀的三个条件(见下图3),即得到①保持空气和水这个因素都不变的情况下实验,结果铁钉锈蚀,说明铁钉锈蚀可能与空气和水因素有关。②保持空气这个因素不变,改变水或水蒸气这个因素进行实验,结果铁钉不锈蚀,与实验①对比从而论证水是影响铁钉锈蚀的条件之一。③保持水这个因素不变,改变空气或氧气这个因素进行实验,结果铁钉不锈蚀,与实验①对比从而论证空气或氧气是影响铁钉锈蚀的条件之一。当然教材中运用控制变量思想的实验探究还有水与二氧化碳是否反应、影响化学反应速率的因素等。

 

 

自然界和真实实验中发生的化学现象往往纷繁复杂,影响研究对象的因素通常也不是单一的,在这种情况下,只有对实验条件加以严格控制,实验才会有科学价值和意义,才能获得科学事实,取得科学发现,变量控制作为科学探究中的重要一环,如果在问题解决过程中无变量控制意识的话,得出的结论将是不精确,甚至是片面和错误的,最终只能凭借经验和主观臆断得出结论。为此,下面将试从案例中谈谈化学探究实验中变量控制的运用。

 

案例:已知在KOH溶液中存在着K+ OH-H2O三种微粒,请你设计一个简单实验探究一下:究竟是KOH溶液中哪一种粒子使酚酞试液变成红色:表中的实验步骤可不填满,也可增加。

 

(1)提出问题:KOH溶液能使使酚酞试液变成红色,KOH溶液中存在着K+ OH-H2O三种微粒,是那一种微粒使酚酞变成红色?

 

(2)猜想与假设:可能是OH-使酚酞试液变成红色。

 

(3)设计实验、实验分析与论证、结论,如表。

 

实验步骤

  

  

往盛有少量蒸馏水的试管中滴加23滴酚酞试液

不变色

      不能使酚酞试液变红

结论:     

 

评析从题中可知:KOH溶液使酚酞试液变成红色与溶液中三种粒子中某一粒子有关,但除了水分子能单独大量存在,K+ OH-都不能在溶液中单独大量存在。因此就不能将这三种微粒单独与酚酞试液混合实验。这时就只有将这三种微粒都视作KOH溶液使酚酞试液变色的可能因素,使用差异性变量控制思想进行设计实验来论证猜想的正确与否。即①保持OH-H2O因素不变,变K+Na+,即是验证NaOH溶液能否使酚酞试液变红。②保持K+H2O因素不变,变OH-Cl-,即是验证KCl溶液能否使酚酞试液变红。③因为水分子能单独大量存在,所以可以直接验证蒸馏水能否使酚酞试液变红。通过实验并与“KOH溶液使酚酞试液变成红色”对比,从而验证猜想的正确性

 

对现有的九年级化学教材中的探究实验和全国各县市的近几年来的中考探究试题分析来看,主要是考查学生的差异性变量控制,对于剩余性变量控制和共性变量控制的探究题很少见到,又限于篇幅,故在此不一一赘述。

    
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