比較在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

張文芳 李建國(guó)

著名教育家烏申斯基曾說(shuō):“比較是一切理解和思維的基礎(chǔ),我們正是通過(guò)比較了解世界上的一切的?！北容^,是確定事物異同關(guān)系的思維過(guò)程和方法,也是各門學(xué)科教學(xué)常用的教學(xué)方法。大量的實(shí)踐表明,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,運(yùn)用比較法組織學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng),不僅有助于學(xué)生具體把握正確的實(shí)驗(yàn)知識(shí),提高化學(xué)知識(shí)的理解能力,而且還能促進(jìn)學(xué)生發(fā)散思維的積極發(fā)展。

比較在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用較為廣泛,下面是筆者在長(zhǎng)期實(shí)踐中的嘗試和體會(huì)。

一、在演示實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用比較

化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。作為教育者應(yīng)該著眼于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,幫助學(xué)生形成化學(xué)概念,理解和鞏固化學(xué)知識(shí),優(yōu)化演示實(shí)驗(yàn),以求達(dá)到最佳實(shí)驗(yàn)效果。實(shí)踐說(shuō)明“比較”在演示實(shí)驗(yàn)中,可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力。例如:在講分子極性時(shí),把四氯化碳和水,分別加入酸式滴定管中,開啟旋塞讓細(xì)液流入燒杯,用摩擦帶電的玻璃棒靠近細(xì)液流,看其細(xì)液流是否彎曲,很快可以從實(shí)驗(yàn)比較中得出水是極性分子的結(jié)論。又如,為了驗(yàn)證鉀的化學(xué)性質(zhì)比鈉的化學(xué)性質(zhì)活潑,可以先把綠豆大小的金屬鉀和鈉分別投入盛有水的燒杯中,然后啟發(fā)學(xué)生細(xì)心地觀察鉀、鈉體積變小的速度、發(fā)火燃燒、輕微爆炸聲等現(xiàn)象,在觀察的基礎(chǔ)上加以分析,進(jìn)行比較,從中得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)論:鉀比鈉活潑。這樣,不僅使學(xué)生全面、深刻地認(rèn)識(shí)了鉀和鈉在化學(xué)性質(zhì)上的差異性,激活了學(xué)生的求異思維,開發(fā)了學(xué)生智力,同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)化學(xué)的良好品質(zhì)。

二、在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作中滲透比較

認(rèn)識(shí)論告訴人們:沒有比較,則難以對(duì)事物進(jìn)行鑒別;沒有鑒別,則難以對(duì)事物進(jìn)行正確的評(píng)價(jià)。比較,不僅可以使人們發(fā)現(xiàn)差異,甚至可以促使人們?nèi)?chuàng)新乃至發(fā)明創(chuàng)造。英國(guó)細(xì)菌學(xué)家亞歷山大·弗萊明對(duì)青霉素的發(fā)現(xiàn),最初便源于實(shí)驗(yàn)中的一次“比較”。可見,在教學(xué)中教會(huì)學(xué)生運(yùn)用“比較”的方法,滲透“比較”的邏輯思想,培養(yǎng)學(xué)生善于思考、勇于求異的精神,使之成為我們課堂教學(xué)的主旋律。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,為了能讓學(xué)生觀察客觀現(xiàn)象,認(rèn)真分析和比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果,教師可以通過(guò)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn),有意識(shí)地滲透“比較”這一認(rèn)識(shí)自然的科學(xué)方法。

譬如,為了讓學(xué)生弄清原電池的原理,可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較,引導(dǎo)學(xué)生把鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的容器中,讓學(xué)生觀察、比較用導(dǎo)線連接兩金屬前后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上,鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題,師生共同分析、比較和討論,從而得出一系列概念,達(dá)到正確理解原電池的目的。又如,為能讓學(xué)生準(zhǔn)確理解“用氯化鋇溶液和稀硝酸,只能初步確定某溶液中含有硫酸根離子?！边@一結(jié)論中的“初步”二字,教師可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中,先將氯化鋇試劑分別滴入盛有硫酸鈉和硝酸銀溶液的試管中,加入稀硝酸,觀察其化學(xué)現(xiàn)象。稍后換用硝酸鋇代替氯化鋇,進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生自行去比較結(jié)論。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)比較,學(xué)生確實(shí)能領(lǐng)悟到“初步”二字的含義。

三、運(yùn)用比較改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較的邏輯基礎(chǔ)必須建立在同一條件、同一關(guān)系下實(shí)施,否則是無(wú)法比較的。在實(shí)際教學(xué)中,由于受到實(shí)驗(yàn)條件的限制或其他因素的影響,教育者往往要對(duì)書中的一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一些改進(jìn)。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)是在原有模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行。在探索改進(jìn)中應(yīng)用比較將會(huì)不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn),從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

在實(shí)驗(yàn)室提制甲烷過(guò)程中,對(duì)于堿石灰試劑的選擇以及無(wú)水醋酸鈉、氫氧化鈉、生石灰的取量,通過(guò)反復(fù)比較會(huì)發(fā)現(xiàn):用研碎的氫氧化鈉、生石灰混合物代替市面上出售的堿石灰效果要好得多;同樣,運(yùn)用比較會(huì)得出無(wú)水醋酸鈉、氫氧化鈉、生石灰的實(shí)驗(yàn)取量以2:1:3較為理想的結(jié)論。這樣既加速了制取甲烷的速度,還可以降低了試管的破損率。又如,在進(jìn)行氨催化氧化實(shí)驗(yàn)中,可以通過(guò)分析、比較、改進(jìn),用易得來(lái)的催化劑代替貴重的金屬鉑。通常的實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)裝置稍作改進(jìn)的基礎(chǔ)上,用鉑絲嵌在繞成螺旋狀的粗銅絲中,加熱后(加到紅為止)由上而下旋轉(zhuǎn)伸入錐形瓶,取出后用橡皮塞塞緊錐形瓶,現(xiàn)象是很理想的。但為了解決缺乏鉑絲的困難,可以根據(jù)元素周期表和元素周期律的意義,從理論上假設(shè)幾種催化劑,諸如電熱絲、銀等金屬以代替鉑,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn),用銀作催化劑跟用鉑相比,實(shí)驗(yàn)效果不相上下。而銀的來(lái)源卻很方便,只要把繞成螺旋狀的銅絲浸入硝酸銀溶液便可得到。

由于比較法具有條理清楚,區(qū)分度鮮明的特點(diǎn),因此,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用比較法,通過(guò)多角度的比較和多方面的思考,不僅可以促使學(xué)生在“比較”中“求解”,在“比較”中加深認(rèn)識(shí),在“比較”中提高能力,同時(shí)也促進(jìn)了學(xué)生發(fā)散思維能力的積極發(fā)展。