化学“证伪"实验设计的探索
应崇恩，孔琴飞，张礼聪
(玉环楚门中学，浙江玉环317605)
摘要：在中学探究式课堂教学中，实验的证实作用已得到充分的关注和论证，而实验的证伪作用却并未得到足够的重视，本文对
化学“证伪”实验设计进行了探索。
关键词：教学探究；化学实验；实验的证伪
文章编号：1005—6629(2011)05—0011—03中图分类号：C633．8文献标识码：B
新课程倡导科学探究，而“求证”是探究教学的核
心要素。“求证”的结果町能是证实也可能是证伪。而
在现实的探究式课堂教学中，实验的证实作用已得到
充分的关注和论证，而实验的证伪作用却未得到足够
的重视。
1设计“证伪”实验的必要性
所谓证伪，就是指实践的结果与理论的预期或设
定相悖，从而导致理论预期或设定部分或全部被推翻。
支持假设的实验称为“证实”实验，否定假设的实验就
是“证伪”实验。
在中学化学教学中，证实实验虽对中学生学科知
识的形成有重要的作用，但也存在一些难以避免的缺
点和尴尬：如教学中采用简单枚举法，甚至根据一个实
验就可“证实”一条规律，很容易造成学生思想方法上
的简单化和治学不严谨的态度。而证伪实验恰恰能够
弥补证实实验的这些不足。证伪实验教学中，学生需要
经历精细观察现象、充分收集实验信息，尊重实验事
实得出结论、实事求是地对假说作出评价的过程；这一
过程丰富地蕴含了反思批判实验设计方案、分析实验
现象精度及假说提出合理性的机智和能力；这是一种
饱含科学态度、科学精神和科学方法的学习活动。
1．1从哲学的视野看
证实主要侧重于解释世界，证伪则主要侧重于改
变世界。一个理论如果只被实践检验部分或完全地否
证，人们就要致力于完善，改进这个理论或创立新理论。
当人们在通过实践不断检验既有理论的过程中，发现
它们被证伪时就创建新理论，并继续通过实践对新理
论进行检验，如此循环往复，促使实践活动不断发展。
1．2从科学发展的视野看
科学是靠证伪发展的，如比萨斜塔实验，证伪了亚
里士多德关于物体下落的论断；卢瑟福的Ot粒子散射
·台州市级课题“高中化学证伪实验设计的探索”(G102354)中期研究成果
化学教学2011年第5期
实验，证伪了汤姆逊的原子结构西瓜模型……科学史表
明：在科学探索的漫长岁月中，人们对自然科学现象及
本质的认识都是不断地通过证伪错误的假说和理论而
逐步深入的。
1．3从科学教育的视野看
化学家戴维曾说：“我的那些最萋要的发现是受
到失败的启示而做出的”。在向科学进军的道路上，大
多数人和大多数时间实际上都耗费在证伪实验引发的
对实验、假说的检讨和修正上。因此，只有证实实验的
探究教学，会使学生产生科学的道路是平坦的、发现科
学理论是一帆风顺的错觉，从而误解科学的本质。而证
伪实验的设计与探索是对科学研究历程的模拟，有利
于学生体验科学探究的曲折历程。证实实验可以解释
化学原理，促进学生建立知识体系，证伪实验可以改变
学生的错误观念，促进新知识的生成。证伪实验与证
实实验相比，更接近科学的本质，具有更大的教育价值。
2“证伪”实验设计的一般程式
在探究教学中进行证伪通常需要经过以下过程：
实验的结果与预期假设根本不符，即出现了反例；通过
对反例的认真考察，认定反例是真实的、确凿无疑的；
只要反例是真实的、确凿无疑的，就可以运用该反例对
假设进行证伪。这一过程可用图l表示。r司rnr
引7憾剁一愠刮一I科数I倒I三=要
L憾慧}一卜伪f—f实数f
图1以证伪实验为基础的探究学习过程
3“证伪”实验设计的策略
3．1利用学生前观念的科学性设计证伪实验
前观念是学生在长期的生活经历中形成的，能有
万方数据
效解释他们的所见所闻，且与其他观念紧密地联系在
一起，具有很强的顽同性，但不一定与科学概念一致，
对学习科学可能起促进作用，也可能起阻碍作用。因此，
应充分暴露学生的前观念，然后设计证伪实验予以冲
击和破除，最后建构对科学概念的理解。
案例1是氧化褪色还是中和褪色?
【实验情景】在NaOH溶液中加几滴酚酞试液，溶
液变红，再加几滴新制氯水，变无色。
【提出问题】为什么试管中的酚酞最终变为无色?
f提出假设】①NaOH与氯水中HCI、HCIO发生中
和反应，使OH一浓度减小。酚酞变无色。
【实验证伪】①在NaOH溶液中滴加几滴酚酞，变
红，逐滴滴入HCI溶液，直至溶液褪色，后返滴几滴
NaOH溶液。发现溶液又呈红色。
②在NaOH溶液中滴加几滴酚酞，变红，逐滴滴入
氯水，到溶液褪色，后再滴几滴NaOH溶液，发现溶液
不变红色。
【交流评价】学生在讨论、交流基础上获得共识。
【得出结论】氯水中HCIO氧化酚酞使其结构破坏
而褪色。
任何无视错误前观念存在的教学是无效的。学生
通过证伪实验产生认知冲突，渴望明白“事实的真相”，
以解除其疑问；教师可以通过实验结果的分析、论证、
抽象等策略，点明学生观点错误的原因，促使他们自觉
地予以放弃，萌发修正或重构新观念的心理欲望。
3．2利用学生学习中的错误认识设计证伪实验
学生知识水平和问题解决能力存在一定的局限性。
当他们在学习中碰到新问题或遇到实验过程中出现意
外现象，由于对问题的解释超出了其现有知识水平和处
理能力时，他们往往会做出错误的判断。此时教师首先
要激发学生对新问题和异常的实验现象的兴趣，然后
认真分析，设计实验，进行开放性的探究活动。
案例2铁遇浓硝酸钝化
【实验情景l铜与浓硝酸能剧烈反应，铁与浓硝酸
呢?
【提出假设1可能更加剧烈。
【实验证伪1将一经打磨的铁片浸入浓硝酸中，结
果无明显现象。假设不成立。
【交流讨论1①如果没反应，该铁片必能从铜盐中
置换出铜；②如果有反应，则该铁片可能不能从铜盐中
置换出铜。
【继续探究1取出铁片洗净，浸入硫酸铜溶液中o
【实验现象1没明显现象。
【得出结论】铁片与浓硝酸已发生反应。
f再次假设】可能在铁片表面生成一层致密氧化膜，
阻碍反应继续进行。
f再次讨论】如果仅是铁片表面生成一层氧化膜，则
将表面氧化膜破坏后内层的铁必能从铜盐中置换出铜。
【继续探究】将上述铁片再次取出洗净，再在铁片上
覆盖一张湿润硫酸铜溶液的滤纸。用锋利的小刀刻破滤
纸，在滤纸上留下划痕，一段时间后取下滤纸发现划痕
呈红色。
f科学抽象】对上述实验事实进行抽象概括，讨论交
流，获得共识。
【得出结论】铁片与浓HN03能发生迅速反应，在
n表面生成一层致密氧化膜。
铁遇浓硫酸、浓硝酸钝化，学生通常认为是不反应。
不管教师在教学中怎么强调，始终不能改变部分同学
的错误认识，可通过引导学生设计实验进行证伪，使学
生真切感受到自己的错误认识，印象之深可致以后不
再犯类似错误。
3．3利用化学史素材设计证伪实验
化学史素材可以重现科学家研究时的情景，从现
在的眼光看，也许很多是失败的实验，但是换一种角度，
它却可以成为教师为学生设计证伪实验的优秀素材。
案例3苯的结构
【史实情景】1825年英国科学家法拉第从生产煤
气剩余一种油状、臭味、粘稠的液体中分离出一种新的
碳氢化合物。法国化学家日拉尔确定其相对分子质量为
78，分子式为C。H6，叫作苯。但苯分子结构是十九世纪
化学之谜。
【明确问题】苯分子应该具有怎样的结构?
【讨论交流】学生通过讨论交流，对信息做初步的分
类与思维加工。
【形成假设】假设一：若苯分子为链状结构。
假设；：若苯分子为环状结构。
【提出问题1若苯分子为上述结构之·，则其应具有
什么化学性质?设计怎样的实验来证明?
【设计方案1①能否使溴水褪色?②能否使酸性高
锰钾溶液褪色?
【实验证伪1通过实验这些假设一一证伪。
【史实情景】介绍化学史实。(试根据凯库勒的观点
画出苯分子的结构示意图。)
【提出问题1用现代苯分子的结构观点看凯库勒的
苯分子结构有无缺限?
【讨论交流】学生讨论并预测结论。
『得出结论1确切地表示苯分子的结构。
利用化学史的再现并设计证伪实验，可培养学生
化学教学2011年第5期万方数据
构建初中化学生态课堂初探
王凤梅
(北镇中学实验初中部，山东滨州256600)
摘要：结合教学实践．从四个方面举例说明如何构建新课程下初中化学生态课堂。
关键词：化学生态课堂；动态生成
文章编号：1005—6629(2011)05—0013—02中图分类号：G633．8文献标识码：B
我们的教学是一项直面生命的事业，构建充满生
机和活力的化学生态课堂，是每一位化学教师不可推
卸的责任。
1化学生态课堂是动态生成的创新课堂
对于课堂上学生提出的出乎教师预设的各种奇特
问题或“另类”见解，教师不应避而不答，置之不理，更
不应轻易否定或予以压制，而是把它作为宝贵的教学资
源，予以充分开发和利用。
在学习质量守恒定律内容时，在同学们完成分组
实验的内容后，我又演示了碳酸钠和稀盐酸生成气体的
化学反应。在称量出反应前物质的质餐总和后，使同液
接触，反应开始，伴随着同学们的惊叹声，绑在导管上
的气球不断涨大，一直大到几近极限，天平上的指针也
几乎没有发生偏转。按照预设的思考问题，引导学生对
这一现象探究、讨论、交流，同学们都能达到了意料之
中的认知水准。正想转入下面的环节一总结练习时，
一个声音响起来：“老师，把气球放气，看看天平会怎
么样。”“这还用问!当然不平衡了o”“提这样的问题，
的阅读和获取信息的能力。通过比较自己的假设与科学
家的假设，让学生体验到探究的乐趣，感受科学研究的
重要意义。因此，利用化学史实设计证伪实验，不仅可
以增强学生发现问题、解决问题的能力，且可以培养学
生的科学精神和人文素养。
3．4利用“假证伪”实验设计“证伪”实验
实验设计其本身具有很强的科学性、系统性，需要
严格的条件控制，要求设计环节上应一丝不苟。否则，
实验的目的是为了“证伪”，但町能由于实验原理、实验
误差、仪器设备等原因，导致未H{现预期结果，造成正
确的假说被否定的假象，即“假证伪”实验。
案例4海带中I一检验
f提出问题】如何检验海带中是否含有I一。
【讨论探究】讨论形成方案1：将海带灰浸入水中，
搅拌、静置，取上层清液，加AgN03溶液。
f实验证伪1现象不明显，无I一。
【继续探究】是否方法不够灵敏呢?讨论形成方案
2：取上层清液滴加适量氯水。
【实验证伪1加氯水，现象不明显，无I一。
【再探究1如何使实验现象更明显?形成方案3：加
淀粉或有机溶剂。
[实验验证1现象明显。
教学中出现“假证伪”实验时，首先要引导学生对
化学教学2011年第5期
实验设计的方案、实验的精度、所用仪器设备的原冈进
行考察，若真是因为这方面的原冈，导致实验低精确度，
现象不明显，可考虑改正实验方案、更换器材再进行实
验，从而使假说得到证实；若对实验进行考察未发现问
题的情况下，可再引导学生考察假说本身。
证实实验的建构和“证伪”实验的解构，对于学生
的认知过程来说都是必要的。没有证实实验的建构，即
确证和完善既有的假设，学生的认知过程就会陷于混
乱而失去任何确定性，而没有“证伪”实验的解构，即
否证既有假设和重构新假设，学生的探究过程就会陷
于形式而失去创造性，因此关注证伪实验的教学，是有
效培养学生创造能力和实践能力的教学。
参考文献：
111彭启福．现代西方诠释学与科学哲学走向之比较U】．天津社会
科学。2002．(4)．
121杨易．证伪原则：波普尔科学哲学的精华U1．湘潭师范学院学
报，2005，(1)．
【31高扬，崔诚亮．浅析波普尔的证伪主义Uj．内蒙古农业大学学
报，2004．(4)．
14l王智永．对波普尔证伪主义思想的辩证认识U1．新西部，
2010．(1)．
【51王永平．证伪主义思想的意义及启示UI．求实．2010。(1)．
-13·万方数据
|
|
