王成秩

對比是科學(xué)研究中常用的基本方法也是一種行之有效的認(rèn)知策略，化學(xué)中的對比是指在不同化學(xué)事物之間確定差異點和共同點的一種邏輯方法。對比可有不同的形式，而實驗是最直觀、最有效的形式之一。對比實驗又稱為對照實驗，指的是除了一個可變因素外，其他因素都保持不變的實驗。合理的使用對比實驗可以幫助學(xué)生形成對比記憶掌握物質(zhì)的性質(zhì)、變化規(guī)律，可以啟發(fā)學(xué)生思維，深入理解掌握概念原理，認(rèn)識結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，在促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識發(fā)展的同時，形成科學(xué)的研究方法，提高科學(xué)素養(yǎng)。下面結(jié)合教學(xué)中的案例談?wù)剛€人的做法和體會。

一、利用對比實驗，幫助學(xué)生掌握元素化合物的性質(zhì)。

元素化合物知識點多而且零散，學(xué)生容易遺忘，現(xiàn)代認(rèn)知理論認(rèn)為形象記憶和對比記憶都有利于學(xué)生掌握知識，減輕因機械記憶而造成的負(fù)擔(dān)。因此在教學(xué)過程中多設(shè)置對比實驗是幫助學(xué)生掌握物質(zhì)性質(zhì)的有效方法。根據(jù)元素化合物知識的特點，我們可以采用對比同一條件下不同物質(zhì)的變化和同一物質(zhì)在不同條件下的變化兩種主要方式。

1.對比同一條件下不同物質(zhì)的變化，掌握不同物質(zhì)的性質(zhì)

【案例1】碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)比較（熱穩(wěn)定性、與酸反應(yīng)）

實驗Ⅰ.如圖1所示，將碳酸鈉和碳酸氫鈉分別置于外管和內(nèi)管中，加熱，觀察石灰水變化的情況。

實驗Ⅱ.如圖2所示，分別將等質(zhì)量（1 g）的碳酸鈉和碳酸氫鈉固體，同時加入等物質(zhì)的量濃度、等體積（2 mol·L-1、10 mL）鹽酸溶液，觀察氣球變化的情況。

這兩個對比實驗操作簡單，現(xiàn)象對比明顯，學(xué)生通過在同一條件下觀察不同物質(zhì)的變化的現(xiàn)象很快就能掌握了兩者的差異性，同時該過程產(chǎn)生的形象記憶和對比記憶能較好儲存在學(xué)生的記憶中，獲得良好的教學(xué)效果。

通過對比同一條件下不同物質(zhì)的變化，還可以幫助學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)變化的規(guī)律。例如對比鈉、鎂、鋁與水的反應(yīng)認(rèn)識同一周期元素金屬性的遞變；又如對比不同金屬在同一鹽溶液中的反應(yīng)，可以認(rèn)識金屬的活動性順序。

2.對比同一物質(zhì)在不同條件下的變化，了解影響物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的因素

【案例2】Fe2+的化學(xué)性質(zhì)

通過圖3所示實驗可以觀察到實驗Ⅰ沉淀由白色變?yōu)榛揖G色最后變?yōu)榧t褐色，而實驗Ⅱ白色沉淀基本沒有變化。這樣的對比利于啟發(fā)學(xué)生思維充分認(rèn)識氧氣與Fe2+之間的性質(zhì)關(guān)系。對比同一物質(zhì)或同一反應(yīng)在不同條件下的變化，也可以用于幫助學(xué)生全面認(rèn)識影響反應(yīng)速率的因素，影響平衡移動的因素等等。

二、利用對比實驗，幫助學(xué)生突破概念原理知識中的疑點、難點

概念原理的的知識內(nèi)容比較抽象，學(xué)生較難理解。建構(gòu)主義理論認(rèn)為這部分內(nèi)容的教學(xué)關(guān)鍵要了解學(xué)生已有的概念與科學(xué)概念之間的差異，然后讓學(xué)生在一定情景中的主動建構(gòu)，來改造、重組或順應(yīng)原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)來掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而達(dá)成對新知識的意義建構(gòu)。因此在教學(xué)中利用已有的概念與科學(xué)概念之間的差異來設(shè)置對比實驗，通過對比實驗產(chǎn)生不同現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生探究發(fā)生這些現(xiàn)象的本質(zhì)，可以幫助學(xué)生深化對概念原理的理解、促進(jìn)認(rèn)識的發(fā)展，突破知識中的疑點、難點。

1.對比相似實驗，深化對概念的認(rèn)識

【案例3】離子反應(yīng)

學(xué)生在初學(xué)離子反應(yīng)的時候都存在這樣的認(rèn)識差異：兩種物質(zhì)在水溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，那么這兩種物質(zhì)產(chǎn)生的所有離子就發(fā)生了離子反應(yīng)。根據(jù)這一認(rèn)識我們可以設(shè)計這樣的相似實驗進(jìn)行對比。

實驗Ⅰ.向裝有5 mL 0.01 mol·L-1 Ba（OH）2的燒杯中滴入幾滴酚酞，然后向燒杯中不斷加入0.1 mol·L-1的稀硫酸溶液，同時進(jìn)行導(dǎo)電性實驗。觀察燒杯中現(xiàn)象的變化，以及燈泡的變化情況。

實驗Ⅱ.向裝有5 mL 0.01 mol·L-1 Ba（OH）2的燒杯中滴入幾滴酚酞，然后向燒杯中不斷加入0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液，同時進(jìn)行導(dǎo)電性實驗。觀察燒杯中現(xiàn)象的變化，以及燈泡的變化情況。

通過燒杯中沉淀的生成、酚酞是否褪色，燈泡是否變暗這一不同現(xiàn)象，學(xué)生就能通過分析發(fā)現(xiàn)Ba2+和SO2-4、OH-與H+相互之間能發(fā)生反應(yīng)而Na+與OH-不反應(yīng)，認(rèn)識到了不是所有的離子都能發(fā)生反應(yīng)，同時也為認(rèn)識離子反應(yīng)的條件奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2.對比操作順序，突破原理中的難點

在沉淀溶解平衡的教學(xué)中，沉淀的轉(zhuǎn)化是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個難點。通過設(shè)計對比實驗也可以較好的解決這一問題。

【案例4】沉淀的轉(zhuǎn)化（如圖4、圖5）

通過對比實驗Ⅰ和實驗Ⅱ，學(xué)生很容易獲得結(jié)論：溶解能力相對較強的物質(zhì)易轉(zhuǎn)化為溶解能力相對較弱的物質(zhì)，而相反則較難。同時也幫助學(xué)生認(rèn)識了兩種鹽之間的反應(yīng)，兩種鹽不一定都可溶。

三、利用對比實驗，幫助學(xué)生認(rèn)識有機物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系

有機物化學(xué)知識龐雜，物質(zhì)種類繁多，學(xué)生不易掌握，如果能利用好“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反應(yīng)結(jié)構(gòu)”的重要線索就能較好達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。因此，我們可以通過引導(dǎo)學(xué)生對比實驗事實，促進(jìn)對不同結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間關(guān)系的認(rèn)識。當(dāng)學(xué)生理解掌握了這一關(guān)系之后就能較好的通過結(jié)構(gòu)來認(rèn)識物質(zhì)的性質(zhì)。

1.利用對比實驗，推測物質(zhì)的結(jié)構(gòu)

很多有機物分子的組成具有一定的相似性，但它們的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)卻存在很大的差異性。利用這種差異性來設(shè)置對比實驗幫助學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)的結(jié)構(gòu)往往也能獲得很好的效果。例如在學(xué)習(xí)苯的分子結(jié)構(gòu)時，可以利用乙烯和苯均存在氫原子不飽和這一相似特點來設(shè)置對比實驗推測苯分子的結(jié)構(gòu)。

【案例5】苯的分子結(jié)構(gòu)

實驗Ⅰ.往裝有乙烯氣體的集氣瓶中，加入適量的酸性高錳酸鉀溶液，振蕩。

實驗Ⅱ. 往裝有苯的廣口瓶中，加入適量的酸性高錳酸鉀溶液，振蕩。

根據(jù)高錳酸鉀不同的褪色現(xiàn)象，學(xué)生很容易就得出結(jié)論。在有機化學(xué)的教學(xué)中，我們可以較廣泛的將對比實驗應(yīng)用于指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識互為同分異構(gòu)體的不同物質(zhì)之間的性質(zhì)區(qū)別。

2.利用對比實驗，幫助學(xué)生認(rèn)識基團(tuán)之間的相互影響

不同的原子團(tuán)之間存在相互影響、相互作用是學(xué)生在有機學(xué)習(xí)中容易忽視的觀點，雖然這一觀點在高中有機化學(xué)的學(xué)習(xí)中要求不高，但對學(xué)生今后繼續(xù)學(xué)習(xí)有機化學(xué)是相當(dāng)重要的。在教學(xué)中通過設(shè)置對比實驗可以順利達(dá)成這一目的。

【案例6】基團(tuán)間的相互影響

取3支試管，向一支試管中加入少量的無水乙醇，另一只試管加入少量的苯酚，最后一支加入水，將他們置于50℃的熱水中，待苯酚熔化后。分別加入綠豆粒般大的金屬鈉。觀察實驗現(xiàn)象。

根據(jù)三種物質(zhì)與鈉反應(yīng)的劇烈程度存在較大差異，就可以充分的讓學(xué)生明白有機物分子中基團(tuán)的相互影響、相互制約。

通過以上案例的分析可以認(rèn)識到對比實驗是一種有效的教學(xué)方法，但在運用對比實驗的同時也應(yīng)該注意下列問題。

1.運用對比實驗時應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生確定比較的對象和內(nèi)容，確定比較的方法、分解比較的參照因子，最后得出結(jié)論。

2.應(yīng)該盡可能地聯(lián)系所學(xué)習(xí)的概念、原理知識，揭示現(xiàn)象的實質(zhì)，這樣才能幫助學(xué)生深化理解、鞏固掌握所學(xué)知識。

3.應(yīng)該注意以問題為驅(qū)動才能促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)的思維品質(zhì)。

4.對比實驗不僅是一種教學(xué)策略也是一種學(xué)習(xí)的策略，因此應(yīng)該逐步培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計對比實驗的能力，才能幫助學(xué)生學(xué)會科學(xué)的探究方法。

（收稿日期：2014-09-18）