正文 第15章 中學化學實驗中的思維訓練(3)(1 / 3)

事實1表明:鈉的密度比水小。(推理:密度比水小的任何物質都能浮在水麵上,鈉能浮在水麵上,所以鈉的密度比水小。)事實2表明:鈉受熱後熔化成小球,一方麵說明鈉的熔點較低,還說明鈉跟水發生的是放熱反應。實驗事實4和5表明反應生成物之一是氫氣,這是根據對水的組成和對氫氣性質的認識所作出的推斷。事實6表明該反應的另一種生成物是氫氧化鈉,這是根據水的組成和酚酞試劑的性質對事實6做出的推斷。最後得到的認識是:鈉跟水能發生激烈反應,生成了氫氣和氫氧化鈉。用化學反應方程式表示:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,這就是處理上的化學用語化。

例如,為了認識硫的密度不妨進行如下的實驗觀察。先取大小不同的棒狀硫3小塊,然後用托盤天平稱量它們的質量,再用裝有水的量筒測量它們的體積。得到實驗事實是:3塊硫的質量分別為W1克、W2克、W3克,體積為V1毫升、V2毫升和V3毫升。經過對它們采用表格化的處理後,能較容易地發現其規律性,即硫的密度大約是水的二倍,W/V大約等於2。

標號質量(克)-1體積(毫升)-1W/V=d1W1V1W1/V12W2V2W2/V23W3V3W3/V3從討論中可見,實驗結果的處理離不開理論思維,否則它們隻不過是一些生動、片斷、零散的感性材料。隻有運用已有知識,采用分析、比較、抽象、概括、歸納和綜合等思維方法,進行合乎邏輯的判斷、推理等思維活動,以及應用科學方法對諸多實驗結果進行思維加工、科學處理,才能達到對實驗對象的綜合、整體的感性認識,才能取得初步規律性認識。

(2)實驗結果分析處理中運用理論思維應注意的幾個問題①對實驗事實進行歸納時要持慎重態度歸納是從個別性的前提推出一般性的結論的推理形式。歸納也就是歸納法。歸納法可以使人們從個別的對象中,概括出一般性、規律性的東西。如質量守恒定律、定組成定律等經驗規律,就是從對個別的化學實驗結果為前提推出的一般性、規律性的結論。歸納法用於認識物質的經驗規律是有效的。但是,因為用歸納法推出的結論知識超出了前提範圍,它的結論不具有必然性,可能真實(如質量守恒定律等的結論),也可能虛假(如燃素說)。因此,用歸納法對實驗事實進行處理應注意以下幾點。

首先,每一個個別的化學實驗事實必須是正確的。由於每一個個別化學實驗事實是歸納的前提或根據,如果前提或根據是錯誤的,歸納概括得出的結論必然是錯誤的。所以在進行歸納之前必須確認所得的實驗事實(包括現象、數據、過程等)以及對化學實驗事實表述所使用的概念和化學術語是確切、可靠的。

其次,要以充分的實驗事實作為歸納的基礎。通常情況下,我們是從有限的實驗事實作出普遍性概括的,因而容易產生以偏概全的錯誤。例如,鋅、鐵都能跟鹽酸、稀硫酸反應生成氫氣。如果以這些有限的實驗事實為前提,就認為:鐵和鋅都是金屬,鹽酸和硫酸都是酸,鐵、鋅跟鹽酸或硫酸反應都能產生氫氣,經歸納推理得出結論:

金屬跟酸都能發生反應並能生成氫氣,這種歸納得到的結論就犯了以偏概全的錯誤。事實上並不是所有的金屬在通常條件下都能和所有的酸發生反應,即使某種金屬與某種酸發生了反應,也不一定產生氫氣。這是由於沒有窮舉各種金屬分別與各種酸發生反應產生的每一個化學實驗事實,而是僅僅把少數的化學實驗事實作了普遍性的概括,以至得到了錯誤的結論。

為此,在歸納之前必須收集較充分的實驗事實。

再次,由實驗事實歸納得出的結論必須經過實驗檢驗。由於用歸納法推出的結論是或然性的,是真是假還要用實驗來檢驗。如質量守恒定律用其他任何實驗檢驗,都證明它是正確的。

而燃素說的產生盡管也是以實驗事實做為它歸納的前提,但因它“不真”,而被後來的一些實驗事實所否定。

②要把實驗結果與處理後得到的結論區別開來,把實驗結果與對實驗結果的解釋區別開來。

如前麵談到的鈉跟水反應給出各種信息,通過陳述句表述出來各種實驗事實,它是實驗者或觀察者取得的第一手資料,是進行歸納根據的前提或根據。而鈉跟水反應的化學用語化是對多種化學實驗事實,經過大腦一係列複雜的思維加工處理後得到的結論。又如,“鈉浮在水麵上”這是化學實驗事實(即化學實驗結果),這個實驗事實產生的原因,是“鈉的密度比水小”。“鈉的密度比水小”既是鈉的一種性質,又是對“鈉浮在水麵上”這一實驗事實的解釋。

③要重視意外實驗事實的處理。

實驗中常會產生一些意外的,事先沒有估計到的實驗事實。我們把意外的實驗事實叫做認識活動中的機遇。機遇是相對於原來化學實驗計劃和目的而言的,它的最大特點就是意外性。