化学证伪实验的设计(二)

提出假设：可能更加剧烈
实验证伪：将一打磨铁片浸入浓硝酸中，结果无明显现象。假设不成立。
交流讨论：①如果没反应，必能从铜盐中置换出铜；
          ②如果有反应，可能不能从铜盐中置换出铜。
继续探究：取出洗净，浸入硫酸铜溶液中。
实验现象：没明显现象。
得出结论：铁片与浓硝酸已发生反应。
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
 再次讨论：如果仅是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。
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HNO3能发生迅速反应，在Fe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，不管教师怎么强调，始终不能改变错误的认识，通过这样设计探究活动让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时，就会认真寻找错误的原因，印象之深可致以后不再犯类似错误。
4.3 利用化学史设计证伪实验
 学生与科学家的探究思维本质上是一致的，化学史重视科学家当时进行研究的情境，一方面可以让学生获得科学探究过程的体验，学习科学研究的基本方法，另一方面化学史本身就是科学家不断证伪的、坎坷的科学人生经历，从传统的眼光看，这些是实验的失败，但是换一种角度，这却可以成为教师为学生设计证伪实验的素材从而培养学生发现问题、解决问题的能力。
 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C6H6，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。
 假设二：若苯分子为环状的结构。
提出问题：若苯分子为上述结构之一，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：① 能否使溴水褪色？ ② 能否使酸性高锰钾溶液褪色？
实验证伪：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：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。
结论阶段：确切地表示苯分子的结构。
 教学是一种模拟性的探究活动，利用化学史的再现并设计证伪实验，可培养学生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，感受热爱对科学研究的重要意义。因此，利用化学史实设计证伪实验，可培养学生的科学精神和人文素养，激励学生刻苦钻研。
4.4 假证伪实验的设计
 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，实验验证的结果是“证伪”时，也可能存在由于实验原理、实验误差、仪器设备等原因，导致未出现预期结果，造成假说被否定的假象，即“假证伪”实验。
 案例4：海带中I-检验
 提出问题：如何检验海带中是否含有I-
 讨论探究：讨论形成方案1：取海带灰上层清液，加AgNO3溶液
 实验证伪：现象不明显，无I-
 继续探究：是否方法不够灵敏的？讨论形成方案2：
 实验证伪：加氯水，现象不明显，无I-
 再探究：  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：现象明显
 教学中设计“假证伪”实验时，首先要引导学生对实验设计的方案、实验的精度、所用仪器设备的原因进行考察，若真是因为这方面的原因，导致实验低精度，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。在对实验进行考察未发现问题的情况下，再引导学生考察假说本身。
 在中学化学教学中，证实性实验虽对知识的形成有重要的作用，但也有一些难以避免的缺点：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的简单化和不严肃的治学态度。而证伪性实验恰恰能够弥补以上实验的缺点。通过证伪实验，可以使学生认识到化学知识发展的艰辛历程。证伪实验教学中，学生通过精细地观察现象、收集解读实验信息而得出结论、尊重实验事实实事求是地对假说作出评价；要求反思批判实验的设计方案、实现现象的精度及假说形成过程中存在的问题，这是一种极受科学态度、科学精神支配的学习活动，因此证伪实验的教学能有效地培养学生的科学态度和探究精神。
   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。
参考文献
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