追问对比实验 提升科学思维

王艳

摘要：实验是化学学科的核心，对比实验亦是最为常见的教学手段之一。教师应充分挖掘课本素材，寻求实验中现象的细节，追问差异点或共同点的根源，创设合理的知识建构，促成教学有效及优化，进而提升学生的科学思维，凸显教育智慧。

关键词：对比实验；共同；差异；科学思维

文章编号：1008-0546（2016）05-0087-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.033

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教育家陶行知先生说过：“人生两个宝，双手和大脑。”动手、动脑是学生在主体活动中接受认知的有效方法。具体落实在化学教学中，不难发现对比实验既有着细细品察、引人深思的现象体验，又有着严谨规范、科学有序的实验操作，是手、脑并用的好活动。

“对比实验”是采用稳定常量、控制变量的方法来开展实验的，通过确定事物间、现象间的差异点和共同点进行逻辑分析，最终产生科学的结论。在初中化学的教学过程中，有相当一部分内容便是通过对比实验来展开的，见表1。教材中呈现出的对比实验有些用于研究物质的性质，有些是为了加深概念、原理的理解，有些可方便认识结构和性质间的关系，还有些可帮助测绘物质的变化数据，它们所要达成的教学目标花样繁多，不尽相同。可见，对比实验是学科研究的重要方法，也是实验教学的有效手段。

启蒙化学中涉及微观世界认知的学习内容比较抽象，概念又多又较难理解，教学难处颇多。其解决方案应结合学生已有的知识、经验，在真实的情景中针对物质变化所产生的现象来实施教学，在分子、原子层面上进行思维活动，对宏观信息进行概括，从而形成微观本质的认知，继而将所获得的认知进行迁移、应用。教师要引导学生用开阔的眼界去看待物质世界，启发学生用微观本质去理解化学反应。本文结合实践，就针对有关微粒的性质教学中对比实验的应用谈一谈粗浅的认识。

一、唤醒对比，培养思维的严密性

德国教育家第斯多惠说：“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞。”在学习化学新知识时，学生常常会将自己已有的背景知识进行比较、迁移，并会对于难理解的事物提出怀疑。教师此时要珍惜学生的质疑，肯定学生质疑的勇气，在积极鼓励质疑的同时，可以巧妙地利用对比来发现新旧知识不吻合之处，正确的释疑，使学生对问题的考虑更为严密，从而能形成合理有效的思维模式。

教学片段1：新旧知识对比，明确实验设立的初衷。

[学生不解]八年级物理教材中早就已用“红墨水滴入热水中的扩散实验”来说明微粒不停运动的特点，何故还要采用浓氨水使酚酞变色的实验来说明呢？这显得“小题大做”了。

[教师解析] 何以用看得见的红墨水扩散就说是微粒的无规则运动，这与“微粒之小，肉眼不可见”相矛盾；红墨水的滴入及扩散受到重力势能、弹性势能等因素的影响，无法说明微粒运动是自由的。当然，这是由于学生初涉微观世界时认知的局限，通过这种模拟的情景方便说明问题而已。

而按图1实验，酚酞溶液和浓氨水并“没有直接接触”，好像不存在相互混合的过程；而酚酞溶液的变色又确实是浓氨水的作用的结果。由此细细品味矛盾之处，便会恍然察觉领悟到“微粒是极小，肉眼看不见，且又是不断运动的”结论。这就是设计该实验的妙处所在。

[教学评析] 思维的严密性是科学认知的重要特征，影响着人们对外界事物的看法和行为决策。在认知的过程中，多少总会出现有着特定背景但又局限性的知识，一旦被学生认同、接受，便难以动摇。这就需要教师挖掘知识体系中的漏洞，善于“小题大做”，才能唤起学生严谨的思维，从而构建更为合理、科学的全新认知。

二、追问对比，促成思维的全面性

化学实验作为教学行为是具有高度指向性、目的性的，每一个操作、每一个现象中几乎都可赋予的全新的内容。而学生大脑中零碎杂乱的感知通常并不能及时纳入自身的知识体系，容易被表象迷惑，一时找不出本质，想法容易产生片面。此时，教师的“导”便是极其重要的一环。教师就需及时把握教学的细节，创设教学的切入点，积极介入，合理疏导，学生才易将知识加工、整理、内化。

教学片段2： 同中求异，发现微粒的个性。

[教师追问]按图1中的实验，打开罩着的大烧杯，闻一闻。这反映出微粒的什么性质？

[学生答复]能闻到明显的刺激性气味，氨气的味道。说明氨气微粒的运动并不是只由烧杯A向烧杯B做定向性运动的。倒扣的烧杯环境内也充满了氨气微粒，可再次说明微粒是做无规则运动的。

[教师追问]不管是氨气的微粒，还是酚酞的微粒也好，它们都是在不断运动的。既然如此，为何只出现烧杯B中溶液变红色，而烧杯A中的却依旧无色？

[学生答复]浓氨水具有较强的挥发性。因此氨气微粒运动能力明显很强，进入烧杯B中的量就多，故而烧杯B中很快出现变色的现象。相对运动能力弱得多的酚酞微粒自然不易使A烧杯中液体变色。

[教学评析]在学生掌握微粒共同点的基础上，寻求同一实验中的差异点，灵活地设疑，其所达成的教学目的是让学生了解“不同的微粒，具有的性质不同”，这为随后方便地理解“分子”概念都做好了铺垫。

教学片段3： 辨异求同，发现微粒的共性。

[实验环节]取2支约30cm长一端封口的细玻璃管，一支先加一半体积的红墨水，再加入酒精至满，并用拇指堵住。

另一根玻璃管则加液顺序相反进行操作。观察，比较，如图2。

再将2支玻璃棒都颠倒数次后，倒置，观察，比较。

[教师追问]起始时刻，为何2支玻璃棒内液体的交界面各不同？

最终时刻，为何液体都有空隙形成？其长短为何不一致？

[学生回答]酒精的密度小，水的密度相对较大。起始阶段，第1支玻璃管内酒精和红墨水上归上，下归下，交界面溶合较短，分层较为明显；而第2支玻璃管内下层的酒精要上浮，上层的水要下沉，二者早已开始“自发性”混合，形成较长的混合界面。

颠倒数次，水和酒精充分溶合，微粒间相互“穿插”，造成液体总体积“缩短”，形成空隙。但由于第2支玻璃管内的两种微粒早早自发地相互穿插了，预留出来的空间就很少，自然就形成较短的空隙。

[教学评析]培养思维的全面，这有利于学生学会科学的方法论。教师利用不断追设的问题，可让学生明确学习的目标，全面地梳理思路，从对比的细节处既获取了共同点的依据，又寻求到了差异点的缘由，有效强化学生的思维发展。

三、增设对比，激发思维的创新性

基于文本展开师生富有想象力的教育行为是设计对比实验的不竭动力。师生可利用课程标准作为教学载体，努力打破文本的抽象，将现代的技术融入实验教学，打造新奇有效的教学手段，从而解决教学难点，进而培养学生思维的发散性、创新性。

教学片段4： 对比蔗糖和氯化钠溶解的电导率，直观认识物质的溶解过程。

注：“电导率”是以数字表示的溶液传导电流的能力。电导率越大，溶液电阻越小，越易导电；反之，电导率越小，溶液越不易导电。它可真实地记录出溶液的导电情况。

[实验环节]用数字化传感仪测绘20℃下的50mL蒸馏水电导率，再分别将0.5g蔗糖和0.5g氯化钠（分析纯）加入50mL蒸馏水中，测取溶液的电导率变化。

采集数据后，比较、绘测于一张界面图上，见图3。

[教师设问] 为何蔗糖溶液和食盐溶液电导率却有着显著的差别？试从与蒸馏水的导电率的进行比较分析，去理解“物质溶解”的定义。

[学生回答]蒸馏水中水以分子形式存在，其导电能力极其微弱。

蔗糖溶解，其溶液的电导率几乎没有变化，体现溶液中仍是大量的分子存在，证明蔗糖的溶解仍是以分子形式分散的；而食盐是以钠离子及氯离子结合形成的。加入水后，食盐溶液有较大的电导率说明溶液中有了大量自由移动的离子。形式分散到水中，证明氯化钠的溶解是以离子形式分散的。

[教学点评]教材中对“物质的溶解“描述是以图文结合方式呈现的，提供想象的空间有限，仍难以有效帮助学生理解微观变化的实质。教师巧妙地增设此对比实验，并借助精密仪器的使用，让学生在直观的环境中去感受真实的化学变化，通过外显化的数据获取丰富的宏观表象，从而化解文字的枯燥，加深对概念的领会，更利于思维上的“一石激起千层浪”。

总之，对比实验这一教学行为具有独特的教学作用。针对错综复杂的问题，教师要注重学生的学情，捕捉问题的延伸点，善用实验中的辨异求同和同中求异，这不仅能帮助学生突破教学难点，揭示化学反应的本质，达成教学优化及有效，更能使学生的推理能力、分析能力、创新能力等得到进一步的发展，提升学生的科学思维。

参考文献

[1] 中学化学国家课程标准研制组.义务教育教科书化学（上册）（第2版）[M].上海：上海教育出版社，2013：62-64

[2] 陈丽伟，严西平.增设对比实验 优化课堂教学[J].实验教学与仪器，2015，（5）：15-16