一 化学实验结果分析处理中的理论思维

对化学实验结果进行分析处理，实质上就是运用比较、分析、综合、抽象、概括、归纳等思维方法，对感性材料进行整理和纯化的过程，也就是对化学实验结果(化学实验事实)进行去粗取精、去伪存真的加工制作过程。

  1. 化学实验结果的分析处理是理论思维过程化学实验结果需要处理，处理要有一定的方式方法(如谈到过的化学用语化、线图化和归纳概括等)，不论采取什么样的处理方式方法，都需要经过一系列复杂的思维活动才能得到正确的处理结果。以钠和水的反应为例，我们通过对钠跟水反应的实验观察， 可以得到多个化学实验结果(化学实验事实)，对其中主要的事实可用陈述句表述如下①：

事实 1 小块钠浮在水面上；

事实 2 钠熔化成闪光的小球；

事实 3 小球向各方向迅速游动，小球逐渐变小，最后完全消失。

事实 4 用试管采取排水集气法收集到产生的气体；

事实 5 将试管移近火焰，产生很小的响声；

事实 6 滴有酚酞试剂的水，由无色变成了红色。

运用已有知识对观察到的各种实验事实进行分析、推理，会认识到： 事实 1 表明钠的密度比水小。

(推理：比水密度小的任何物质都能浮在水面上；钠能浮在水面上；所以， 钠的密度比水小。)

① 林定夷著：科学研究方法概论，浙江人民出版社 1986 年版，第 384 页。

① 人民教育出版社化学室编著：高级中学课本化学（必修）·第一册，人民教育出版社 1990 年版，第 84—85

页。

事实 2 表明钠受热熔化成小球。钠跟水反应能放出热能。

事实 3 表明钠跟水完全发生了化学反应。

事实 4、5 表明钠跟水反应生成物之一是气体，该气体在空气中能被点燃。

事实 6 钠跟水反应生成物之一的水溶液显碱性。

尽管这些实验事实是彼此联系着的客观实在，但是，不经过思维的加工整理， 它们只不过是一些生动的、片断的、零散的感性认识材料，仍然无法揭示钠跟水反应的实质。为此，需要对每项实验事实进行进一步的分析、比较，从中抽取出能直接表明钠与水反应的事实，这就是事实 4、5 和事实 6。根据对氢性质的认识，对事实 4 和事实 5 进行分析思考，判明生成的气体是氢气。根据酚酞试剂能使碱性溶液由无色变成红色的认识，判定另一种生成物是碱。因为反应物有钠和水，而且知道氢氧化钠的水溶液显碱性，据此断定另一种产物是氢氧化钠。综合上述分析结果，最后得出的结论是：钠跟水能发生激烈反应，生成了氢气和氢氧化钠。用化学用语化的方法处理(即化学反应方程式)：

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

从上述讨论可见，钠跟水的反应用化学用语化的方法处理，是在已有知识的基础上，对该反应过程中产生的诸多实验事实经过分析、比较、抽象、归纳、综合以及判断和推理等一系列复杂的思维活动，所得到的最后结论。事实上， 对任何实验对象所给出的各种实验结果的分析处理，都需要经过这样一系列的、复杂的理论思维。这也就是运用知识和逻辑思维等精神手段对感性认识材料进行“加工处理”的过程。

  1. 运用理论思维应注意的几个问题
  1. 对化学实验事实进行归纳要持慎重态度。

归纳是从个别性的前提推出一般性的结论，或从较不一般性的前提推出较一般性的结论的推理形式。归纳也就是归纳法。归纳法可以使人们从个别的(或特殊的)对象中，概括出一般性、规律性的东西。如质量守恒定律、定组成定律、倍比定律等经验规律，就是从对个别的化学实验结果为前提推出的一般性、规律性的结论。归纳法用于认识物质的经验规律是有效的。但是， 因为归纳法推出的结论知识超出了前提范围，它的结论不具有必然性，而是或然性的，可能真实(如质量守恒定律)，也可能虚假(如燃素说)。

首先，每一个个别的化学实验事实必须是正确的。每一个个别的化学实验事实是归纳的前提或根据，如果前提或根据是错误的，归纳概括得出的结论必然是错误的。所以，在进行归纳之前，必须确认所取得的实验事实(现象、数据和过程等)以及对化学实验结果(事实)表述所使用的概念和化学术语是确切、可靠的。

其次，要以充分的化学实验事实作为归纳的基础。通常情况下，我们是从有限的化学实验事实作出普遍性概括的，因而容易产生以偏概全的错误。例如，锌、铁分别都能跟盐酸、稀硫酸反应生成氢气。它们在发生反应时给出的主要化学实验事实有：

锌跟盐酸反应产生氢气； 锌跟稀硫酸反应产生氢气； 铁跟盐酸反应产生氢气； 铁跟稀硫酸反应产生氢气；

因为：锌和铁都是金属；盐酸和硫酸都是酸。所以：金属跟酸都能反应，并都能产生氢气。

这种归纳概括得到的结论性认识，就犯了以偏概全的错误。事实上并不是所有的金属在通常条件下都能和所有的酸发生反应，即使某金属与某酸发生了反应(如，锌和稀硝酸)也不一定能产生氢气。这是由于没有穷举各种金属分别与各种酸是否能发生反应、或反应后是否产生氢气的每一个化学实验事实，而是仅仅把少数的、有限的化学实验事实做了普遍性的概括，以致得到了错误的结论。为此，在归纳之前必须收集较充分的实验事实，然后再进行概括。

再次，从化学实验结果归纳概括得出的结论性认识必须能经受实验的检验。由于用归纳法推出的结论是或然性的，是真是假还要用实验来检验。例如，质量守恒定律用其他任何实验产生的实验事实来检验，都证明它是真、是正确的。而燃素说的产生尽管也是以实验事实作为它概括的前提，但因它“不真”而终究被后来的一些实验事实所否定。

  1. 要把化学实验结果与分析处理后得到的结论区别开来，把化学实验结果与对化学实验结果的解释区别开来。如前面谈到的钠跟水反应给出的各种信息，通过陈述句表述出来的各种化学实验事实，是实验者取得的第一手资料，是进行归纳概括的前提或根据。而钠跟水反应的化学用语化是对多种化学实验事实，经过大脑一系列复杂的思维加工处理后所得到的结论。又如，

    钠浮在水面上是化学实验事实，这个实验事实产生的原因是钠的密度比水小。钠的密度比水小既是钠的一种性质，又是对钠浮在水面上这一实验事实的解释。

  2. 要重视对化学实验中出现的意外事实的分析处理。

化学实验过程中常会产生一些意外的、事先没有估计到的化学实验事实。在科学认识论中把意外实验事实的发现称做认识活动中的机遇。机遇是相对于原来化学实验计划和实验目的而言的，它的最大特点就是意外性。

在科学发展史中，带有机遇性的科学发现的事例是不胜枚举的。意外的发现常成为新的科学理论的起点，具有十分重要的科学价值。如伦琴发现 X 射线，贝克勒发现铀的放射性，都带有机遇的性质。意外的发现也可以为技术发明提供线索，从而推动科学、技术和生产的发展，如从煤焦油提炼合成染料就是来自一次机遇性的发现。发现意外事实、捕捉机遇，需要实验观察者具有敏锐的观察力。敏锐的观察力不是天生的，要靠知识、经验，靠以知识为基础的细心观察和动脑思考。这就是机遇只偏爱有准备的头脑的含义。头脑空空，不会捕捉到机遇；知识多而观察不细心，对产生的意外事实会视而不见。如果被事先的实验设想所束缚也会注意不到意外事实的出现。

中学化学教材中规定的实验是一些具有典型代表性和成功率高的实验。即使如此，有时也会出现某些不是实验所期望的实验事实。例如，电解水的实验中观察到的实验事实是氢气与氧气的体积比不是 2∶1(接近 2∶1)。又如，用锌跟稀硫酸反应制取氢气，有时会嗅到氢气带有刺激气味和观察到锌粒表面由银白色变成了黑色这样一些实验事实。一般情况下，多数学生不会注意到这些实验事实的产生，对那些善于细心观察和喜欢思考的学生，他们不仅能发现这些事实，还会提许多为什么，如氢气和氧气的体积为什么不正好是 2∶1？氢气是无色、无味、无嗅的气体，那么这种刺激气味是哪里来的？ 锌粒表面为什么变成了黑色？它是什么物质？等等问题。

化学教学中对这些化学实验事实应如何处理呢？

首先，要采取实事求是的科学态度，对这些意外实验事实的出现给以承认。

其次，要引导学生从构成实验的要素，实验者、化学药品(实验对象)和实验手段(实验仪器)以及实验的动态过程等方面进行分析，找出产生意外实验事实的原因。如实验者在实验操作中是否有失误？实验条件控制是否不当？化学药品是否不纯？会含有什么杂质？这些杂质对实验结果有什么影响？是否有副反应同时发生？实验仪器的精密度如何？等等都要做到认真的分析。

对意外事实的出现，有的需要做出简要的说明(如用锌跟稀硫酸反应制出的氢有刺激气味)。有的涉及的知识较多，超越了学生的实际水平(如电解水产生的氢气和氧气体积比不足 2∶1)，这种情况一般不需作出说明，但也要向学生有所交待。

对意外实验事实的分析处理，看来并不与实验要求直接相关，有时甚至还会影响、冲淡重要实验事实的分析处理。但是，对意外实验事实的恰当分析处理，对培养学生细心观察、积极思考的科学态度和科学习惯方面是具有积极意义的。