三、实验法

实验是人们根据研究目的，有条件地控制或模拟客观现象，排除干扰， 突出主要因素有指向地变化，从而探讨外加条件与现象之间因果关系的一种研究方法。与调查法的明显区别在于：调查系自然条件下的观察或反映，其现象往往是“等待式”的，很难确定内在的关系，而实验是人为操纵的，其结果大多是“预料之中”的，因果关系比较清楚。在化学教育研究中，实验法应用的场合较多。常见的有化学实验室实验和化学教学实验两类。①

1.化学实验室实验

化学实验室实验是化学研究的重要方法，通过借助实验仪器和设备，控制化学反应的条件，有助于搞清化学现象产生的原因及各种因素对现象的影响。在化学教学中，实验室实验较多地应用于探索某些实验的最优条件或反应机理等。例如，氨催化氧化实验中的催化剂、反应条件和实验装置的研究； 银镜反应机理和反应条件的研究；锌与硝酸铜溶液反应产物的研究；甲烷制取反应条件的研究；纤维素水解的反应条件研究等等。

上述实验研究的基本步骤是：

① 王建成等，学生解决化学问题的思维过程的测试研究，化学教育，1995，8：7。

② 徐承先，高中生化学实验心理的调查与思考，化学教育，1996，3：23～24。

① 刘知新主编，化学教学论，北京：高等教育出版社，1990 年版，第 330 页。

  1. 提出有待研究的实验课题；

  2. 拟定实验研究的可能方案（含仪器、装置、药品及原理等）；

  3. 反复论证，优选方案；

  4. 设计并研制仪器装置；

  5. 在不同条件下做对比实验。

  6. 分析数据，求得最佳的途径、因素或条件；

  7. 从理论上尝试解释，说明有关现象；

  8. 核实数据，撰写论文。2.化学教学实验

化学教学实验是指人为创设的一种教学情境，研究者控制各种与实验因素无关的条件（简称无关因子），使其保持稳定，同时操纵实验变量（或称实验因子）使其按预想的方向发生变化，然后观察随之产生的教学效果（或称反应变量），继而进行标准化测量，以确定教学措施和教学效果之间的因果关系。在化学教学方法改革实验中，实验变量通常就是研究者倡导的教学方法。

化学教学实验研究的一般程序是：

  1. 根据实验课题拟定研究计划

实验研究计划中除明确实验课题外，还应包括实验目的、操作定义、实验对象、实验配组、测验方式、分析方法、实验时间等多项内容，使实验者自己和别人都能清楚地了解实验的思路和进程。其中，操作定义是指对变量操作内容和方式的具体规定，例如，高中化学自学（实验）指导教学法实验的操作定义是：①

对比班：用常规教法，按统编教材系统讲授。

实验班：按自学提纲，学生自学统编教材或自行实验，独立完成练习， 教师根据反馈情况作扼要讲解。

  1. 实验过程的具体实施与控制

实验的实施过程，也就是变量控制的过程，即一方面操作实验因子，另一方面控制无关因子。当将某种新的教学方法视为实验因子时，已不考虑教师水平、教材内容、学生基础、师生的非智力因素和各种外部条件的影响。为了达到或接近上述目的，就必须通过排除、平衡、抵消等控制手段，尽量降低无关因子的干扰。

实验的配组形式常见的有单组、等组和轮组三种，在化学教学中运用最为广泛的是等组形式，即选取起始条件相近的实验班和对比班进行对比研究，因而设法使两班影响因素相同的“平衡法”在控制无关因子时尤为常见， 不对等的便是实验因子和对比班中的相应变量。两者的差别，最终将在实验效果上反映出来。

① 王祖浩、刘知新，化学教学方法改革的方法论，化学教育，1995，12：7～8。

  1. 实验结果的评测与分析

在实验过程中，测验是评价的重要依据。测验的编制应充分反映出研究课题的特定目标，也称特质。如“高中化学自学指导教学法”的实验研究， 其目的既要提高学生化学学习的成绩，又要培养学生的自学能力，因而知识水平和自学能力是测验中必须反映的特质。对等组实验而言，前测与后测是必不可少的，且均应包含知识测验与能力测验，这样才能比较准确地了解实验之后两班学生之间的差距及其原因。

实验结果的分析模式如下：①

设实验班、对比班为 O1、O2，前测结果分别为 B10、B20，用 A1O1、A2O2 表示对两个班按不同的操作定义进行实验，得到后测结果 B1、B2，则有

实验班 B10-A1O1-B1 对比班 B20-A2O2-B2

实验结果 C1=B1-B10，C2=B2-B20

由于实验之前人为调查两种情况无显著性差异，即 B1O=B2O。实验结果对比 C＝C1-C2=B1-B2

在化学教学实验中，实验结果主要指测验的平均分，但对比方式不是两个分数的简单相减，而应通过推断统计的方法来说明实验效果之间有无差异、差异的程度多大等，具体公式在统计法中予以介绍。

  1. 实验结果可靠性的检验

实验结果是否可靠，一次实验难以获得结论，不能排除其中的一些偶然因素的影响。重复进行实验是一种简便、可靠的验证方法。具体实施时，最好能重新确定研究对象，扩大实验范围，变换考察的角度。对前后几次实验的结果加以比较，作出相关分析，其相关程度大小可以说明实验结果的可靠性。在保证实验结果能够重现的前提下，即可撰写实验研究报告。