②實驗觀察中的觀察陳述。
通過觀察獲得的實驗對象的知覺信息,要用科學的觀察語言表述出來。在化學實驗觀察中的觀察語言都是與特定的化學理論相聯係著的,這些理論形成了觀察時的理論框架,離開了這個框架就無法做出觀察陳述。如,鹽酸可使石蕊試液變成紅色,鹽酸不能使酚酞試液變色;氫氧化鈉溶液可使石蕊試液變成藍色,使酚酞試液變成紅色。這裏的觀察陳述所使用的語言就是以電解質溶液理論為理論框架的。對於化學學科來說,用於觀察陳述的語言主要是化學專業術語(化學概念)或專用化學符號。如上麵提到的鹽酸(HCl)、氫氧化鈉(NaOH)、酚酞試液和石蕊試液等便是化學專業術語(化學符號)。由此可見,實驗觀察者原有的經驗和化學理論基礎在觀察陳述中起著重要作用。實際上沒有理論滲透的純粹觀察是不存在的。
觀察陳述是否精確,主要決定於:觀察是否精確;觀察陳述所使用的化學術語、化學符號以及觀察陳述結構是否精確。
需要明確的是,前人發現、創立的化學理論,成為後人進行化學實驗觀察的前提條件,起著一種理論框架的作用。但是,觀察的目的決不是單純地把觀察到的實驗事實納入先前的理論框架之中就算完事。觀察的客觀性原則要求實驗觀察必須尊重觀察到的客觀事實。如果實驗中的觀察受先前的理論框架所束縛和限製,那麼很多新的實驗事實就會觀察不到,這就失去了實驗研究中觀察的意義。化學史上許多重要理論的建立和發展表明在實驗觀察中掌握的新事實、新經驗材料,通過觀察陳述,往往能突破原先的理論框架,並以此為基礎形成新的理論係統結構。科學研究中實驗觀察的意義就在於為新理論的建立提供科學事實,為新理論的真理性奠定客觀基礎。
對於學生來說,他們雖然在一般的情況下,不能通過實驗觀察為化學理論的發展提出什麼新的實驗事實,但是在實驗觀察中,同樣需要發揮他們已掌握的理論框架的作用,並敢於衝破他們已有理論框架的束縛,提出對他們來說是新事實、新的感性材料,這對他們形成新概念、新理論以及提高科學素質都具有重要意義。
(2)化學實驗操作中的理論思維。
化學實驗操作和實驗觀察一樣也是離不開理論指導和積極思考的。
①化學實驗操作要以相應的理論為指導化學實驗中的實驗儀器、裝置、設備和工具等是實現科學認識以實物形態存在的物質手段(或認識工具)。作為化學實驗中介的物質手段如果不通過實驗者的使用和操作,實驗者和實驗對象就不能發生聯係和相互作用,因而也就不能從實驗對象的變化中獲得有意義的信息。
所以,化學實驗必須由實驗者以物質手段為中介進行必要的實驗操作。
什麼是化學實驗操作?化學實驗操作就是指在化學實驗的實施過程中,化學實驗者按照一定的實驗目的和製訂的實驗計劃,運用實驗物質手段,在控製一定的實驗條件下,使實驗對象發生某種變化的一係列有序的動作活動。這一係列動作活動,主要表現為手和上肢的肌肉、骨骼的運動,以及與之相應的神經係統部分的活動。
為什麼說化學實驗操作離不開理論思維呢?化學實驗中的動作活動並不是任意的,也不是實驗者先天就具有的,它是經過學習、練習而形成和發展的。這種動作活動中的“做什麼”和“怎麼做”都是以一定的理論知識為基礎的,都要受實驗者“意識”的支配,並服從於一定的實驗目的。如用加熱分解高錳酸鉀的方法製取氧氣的實驗,是由安裝製取氧氣的實驗裝置和檢驗其氣密性、安裝收集氧氣的裝置、給裝有高錳酸鉀的試管加熱、收集氧氣、把導管移出水麵、停止加熱、熄滅加熱器的火焰等一係列有序的操作構成的,其中每一步具體操作都必須在一定理論指導下,按一定要求來進行。就以加熱來說,要求“使酒精燈在試管下方來回移動,使試管均勻受熱,然後再對高錳酸鉀所在的部位加熱”,所以要這樣操作,是為了防止試管因受熱不均勻而損壞。又如在停止加熱時,要先把導管移出水麵之後才停止加熱並熄滅火焰,這是為了避免停止加熱後,試管內氣壓小於外大氣壓而使冷水從導管流進熱試管使試管炸裂。由此可見,實驗操作中的操作步驟和操作方法忽視了理論的指導,違反實驗操作的客觀規律和基本要求,將會引起實驗的失敗或造成儀器的損壞。因此,化學實驗中不論是簡單操作還是複雜操作,都必須注意在實驗操作基本原理的指導下來進行。