一、由一個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例引發(fā)的思考
拉瓦錫測定空氣組成的實(shí)驗(yàn)存在兩種不同的教學(xué)處理所引發(fā)的思考。一種教學(xué)處理為按照教材文字和圖片簡單介紹科學(xué)史及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。比較好的處理為：拉瓦錫測定空氣組成的實(shí)驗(yàn)，是一個(gè)完成于兩個(gè)多世紀(jì)之前的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，至今仍然入選于初中教材之中（為了避免汞對環(huán)境和人體帶來的危害，現(xiàn)行教材中多改以磷、蠟燭[注1]等代替汞用于課堂或?qū)W生實(shí)驗(yàn)）。假如僅限于介紹人類對空氣組成的認(rèn)識(shí)來源于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的史實(shí)，以及培養(yǎng)學(xué)生在模仿中提高所謂實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，顯然不能充分發(fā)揮它所具有的科學(xué)教育作用。如果在實(shí)驗(yàn)的同時(shí)對科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要素和如何評(píng)價(jià)和欣賞前人的科學(xué)活動(dòng)進(jìn)行介紹，更能體現(xiàn)以培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)為目標(biāo)的任務(wù)。譬如就技術(shù)條件而言，拉瓦錫所用儀器設(shè)備顯然極其簡陋（因而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精度不夠高），但是作為一個(gè)具有發(fā)現(xiàn)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)來看，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)從化學(xué)反應(yīng)體系的選擇到實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)都做到了近乎完美的程度。不僅因?yàn)楣姆悬c(diǎn)較低（356.58oC），汞蒸汽和曲頸甑內(nèi)空氣中的氧氣之間可以氣態(tài)進(jìn)行反應(yīng)，因而反應(yīng)速度較快；而且持續(xù)蒸發(fā)的汞可以使容器中的氧氣耗盡，即反應(yīng)比較完全；產(chǎn)物氧化汞密度低于汞，且不溶于汞，因此易于分離；還有氧化汞分解溫度不高（約為500oC），在同一裝置中就能實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。此外，在拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)方案中還包括了證明了由氧化汞分解所得氣體不但是氧氣，而且就是使汞轉(zhuǎn)化為氧化汞時(shí)從甑內(nèi)空氣中用去的那部分氧氣。因?yàn)楫?dāng)它回到?jīng)]有和汞發(fā)生反應(yīng)的剩余氣體（主要是氮?dú)猓┲腥r(shí)，得到的混合氣體與原來取樣時(shí)的空氣完全一致。這樣細(xì)致而嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，堪稱科學(xué)實(shí)驗(yàn)的典范！故而實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可信度極高。
有關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣和運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)與方法水平的分析與評(píng)價(jià)，對于初學(xué)者可以起到示范的作用。從而可以得出如下的認(rèn)識(shí)：尋找影響因素最少的化學(xué)體系；選取適當(dāng)?shù)膬x器設(shè)備；和確定與探究思路相關(guān)的實(shí)驗(yàn)步驟，是進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，特別是探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要組成部分。它的質(zhì)量決定了探究活動(dòng)是否安全有序，以及能否獲得不確定性較少的結(jié)論。原子、分子從假說、學(xué)說到理論的發(fā)展過程，以及原子結(jié)構(gòu)模型在科學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的逼迫下，不斷修正的歷史，其中所包含的教育元素也都并非僅限于科學(xué)知識(shí)本身。所以充分發(fā)掘這類化學(xué)史料所包含的教育元素，對于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)將能夠起到潛移默化和循循然善誘人的作用。
就實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性而言，這些替代汞的方案都不如原來的汞方案。其中的蠟燭方案更是一個(gè)錯(cuò)誤的方案，因?yàn)槿紵a(chǎn)物中有無法確定的微溶于水的CO2、難溶于水的CO、和石蠟裂解時(shí)產(chǎn)生的小分子烴等氣態(tài)物質(zhì)，容器中氣體體積的變化不能完全歸因于氧氣的消耗。何況當(dāng)氧氣濃度很低時(shí)，蠟燭已不再燃燒，即氧氣不能全部耗盡。
思考1：挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)的功能和價(jià)值。
思考2：揭示實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中所蘊(yùn)含的科學(xué)精神和科學(xué)方法。
化學(xué)的基本任務(wù)在于認(rèn)識(shí)和識(shí)別物質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上研究和發(fā)現(xiàn)物質(zhì)間存在本征差異的外在和內(nèi)涵因素，從而使之成為分離、鑒別、合成和設(shè)計(jì)新物質(zhì)的基礎(chǔ)。由學(xué)科的任務(wù)和特點(diǎn)可以看出，化學(xué)在研究物質(zhì)世界時(shí)，更著重于物質(zhì)的個(gè)性。在積累了大量有關(guān)個(gè)別物質(zhì)的數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)之后，人們試圖從中找出某些共性，并進(jìn)一步構(gòu)成學(xué)科理論，使得對物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)逐步由分立的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)步為系統(tǒng)的、便于傳承的科學(xué)知識(shí)。后者也就是已為人們熟知的所謂由感性到理性的認(rèn)識(shí)過程的跨越。從神龍嘗百草的傳說到李時(shí)珍編撰《本草綱目》的歷史記載中，都可以找到類似的認(rèn)知軌跡，也就是說，這種以研究對象的個(gè)性為基礎(chǔ)逐步形成對大量客觀事物共性（包括對它們之間某些差異的變化規(guī)律性在內(nèi)）的認(rèn)識(shí)方法，是一種已為人們廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的方法。實(shí)踐證明，這是一種行之有效的科學(xué)方法。
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