中學化學對比實驗在科學探究中的應用

化學是以實驗為基礎形成化學基本概念、建立系統(tǒng)化學理論的自然科學。科學探究是化學新課程倡導的主要學習方式，同時也是新課程重要的學習內(nèi)容和學習目標。實驗是科學探究的基本途徑和重要手段，而對比實驗是運用比較的方法揭示事物的性質(zhì)和變化規(guī)律的一類實驗。在中學化學教材中多處設計了對比實驗，讓學生更好地理解、記憶所學知識。教師若能很好地運用對比實驗，不僅可以有效地幫助學生學好化學知識，培養(yǎng)實驗能力，還可以幫助訓練學生思維的靈活性、發(fā)散性和創(chuàng)造性等，并能使學生產(chǎn)生探究的樂趣。

下面就對比實驗的應用談一下自己的見解。

一、對比實驗能引發(fā)思考，使學生體會探究的樂趣

在學習金屬的性質(zhì)時，設計一組對比實驗：將鎂、鋅、鐵、銅分別放入相同濃度的鹽酸中，學生會驚奇地觀察到反應中的實驗現(xiàn)象。此時學生自然而然地會提出問題：為什么這四種金屬表面產(chǎn)生氣泡的快慢、多少不一樣呢？此時學生心里就有了一個印象：雖然都是金屬，但是它們的性質(zhì)是不同的。有什么不同呢？由此激發(fā)學生科學探究的興趣。在學習《幾種常見的鹽》時，我們可以設計這樣一組實驗：將碳酸鈣、碳酸鈉、碳酸氫鈉粉末分別放入三支試管，同時向這三只試管中滴加鹽酸。通過觀察，學生會發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象相同。這時，學生會產(chǎn)生疑問：為什么三種不同的物質(zhì)與鹽酸反應會產(chǎn)生相同的現(xiàn)象呢？是什么原因造成的呢？對比實驗，對照著進行觀察，通過辨異求同或同中求異的比較，使事物的性質(zhì)、狀態(tài)或特征更鮮明突出，便于學生理解和鞏固。

對于剛接觸化學的初中學生而言，實驗中奇妙的變化最能吸引孩子的視線，在實驗中，學生的情緒是興奮的，思維很活躍。教師在實驗教學過程中適當引導學生如何觀察實驗，如何提出問題，以此可以培養(yǎng)學生的觀察能力、分析能力，同時也有利于學生對化學概念的理解。

二、對比實驗可提高學生自主探究的能力

新課程倡導改變學生的學習方式，倡導學生“自主學習”，倡導“科學探究”教學，而設計實驗方案、進行實驗探究，常常要用到對比實驗。

例如，高中化學必修1在學習二氧化硫漂白性時，為了突出與前面所學的氯氣（實質(zhì)為次氯酸）的漂白實質(zhì)的區(qū)別，先引導學生分析課題，強調(diào)相同條件，突出對比因素，使學生充分體會實驗的因果關系，初步明確對比實驗的原則和方法。學生討論后自己設計實驗。學生根據(jù)現(xiàn)象分析，可以采用以下的實驗，使兩者形成對比。

通過實驗，引導學生歸納出：二氧化硫漂白后又可復原，色素與SO2結合生成的無色物質(zhì)不穩(wěn)定，在加熱或光照下可復原，而次氯酸漂白后不可復原，其實質(zhì)是有強氧化性的次氯酸把色素氧化了。這樣既達到掌握知識的目的，又培養(yǎng)了學生分析、解決問題的能力。在該對比實驗中，從“提出問題、猜想假設、設計方案、實驗探索、形成結論”的過程中，學生體驗知識的發(fā)生發(fā)展過程，感悟發(fā)現(xiàn)的成功和創(chuàng)造的快樂，從而再次培養(yǎng)了學生的探究能力。

三、對比實驗，有利于學生確定實驗方案

酸和堿的中和反應是酸、堿、鹽性質(zhì)中一個重要的反應。怎樣證明酸和堿發(fā)生了中和反應呢？

直接用氫氧化鈉溶液與稀鹽酸反應，觀察不到明顯的實驗現(xiàn)象?？梢栽O計一組對比實驗：

實驗一：在氫氧化鈉溶液中加入無色酚酞試液，再逐滴加入稀鹽酸，觀察顏色的改變。

實驗二：氫氧化鈉溶液中加入紫色石蕊試液，再逐滴加入稀鹽酸，觀察顏色的改變。

通過這兩個對比實驗，很明顯看出紫色石蕊試液從藍色到紫色的變色不易覺察，效果不好，而酚酞由紅色變無色現(xiàn)象非常明顯，從而選擇酚酞試液來指示氫氧化鈉溶液與稀鹽酸反應的進行是最合適的。

在學習“二氧化碳實驗室制取”這一節(jié)內(nèi)容時，如果教師只照本宣科，講明實驗室制取二氧化碳用的是稀鹽酸和石灰石，這樣學生雖然知道了用什么藥品可以制取二氧化碳，但有疑慮：為什么要選取稀鹽酸和石灰石來制取，而不用其他的酸或其他藥品制取呢？此時可以設計一組對比實驗：

實驗一：石灰石+稀硫酸，觀察現(xiàn)象。

實驗二：碳酸鈉+稀鹽酸，觀察現(xiàn)象。

實驗三：石灰石+稀鹽酸，觀察現(xiàn)象。

實驗四：石灰石+濃鹽酸，觀察現(xiàn)象。

通過對比實驗的觀察、分析，最終確定實驗方案：石灰石和稀鹽酸確實是實驗室制取CO2氣體的最佳方案。這樣的教學不僅活躍了課堂氛圍，最主要的是讓學生得到了實踐鍛煉，知道如何從理論上選擇實驗方案。

四、對比實驗揭示變化的本質(zhì)

在CO2和H2O反應的實驗（4朵紫花實驗）中，有這樣幾個對比：

1.空氣中的噴濕的紫花和盛有CO2試劑瓶中噴濕的紫花對比

2.盛有CO2試劑瓶中干燥的紫花和CO2試劑瓶中噴濕的紫花對比

3.噴有酸溶液的紫花和CO2試劑瓶中噴濕的紫花對比

通過對比實驗現(xiàn)象觀察，發(fā)現(xiàn)問題，產(chǎn)生質(zhì)疑，積極思維，學生能很快地獲得CO2和H2O反應生成一種酸的結論。教師應在教學中提出這樣的問題：去掉其中一朵花能得出什么結論呢？這樣的思考能使學生對實驗中每個環(huán)節(jié)的作用更加深理解。

初中化學教材里安排了一系列的化學實驗，很多實驗都采用了對比實驗。對比實驗是指設置兩個或兩個以上的實驗組，通過空白對比、自身對比、相互對比等，使學生理解對比實驗控制可變因素。通過對比實驗結果的分析，來探究某種因素與實驗對象的關系。對比實驗比其他實驗的可信度更高，說服力更強，因此，在課堂教學中，應自覺而熟練地把這些方法教給學生，以切實提高學生的科學探究能力，從而體驗知識的發(fā)生發(fā)展過程，感悟發(fā)現(xiàn)的成功和創(chuàng)造的快樂，形成持久的求知欲望。

（作者單位 新疆維吾爾自治區(qū)澤普巴州石油二中）