追問對(duì)比實(shí)驗(yàn) 提升科學(xué)思維

王艷

摘要：實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的核心，對(duì)比實(shí)驗(yàn)亦是最為常見的教學(xué)手段之一。教師應(yīng)充分挖掘課本素材，尋求實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象的細(xì)節(jié)，追問差異點(diǎn)或共同點(diǎn)的根源，創(chuàng)設(shè)合理的知識(shí)建構(gòu)，促成教學(xué)有效及優(yōu)化，進(jìn)而提升學(xué)生的科學(xué)思維，凸顯教育智慧。

關(guān)鍵詞：對(duì)比實(shí)驗(yàn)；共同；差異；科學(xué)思維

文章編號(hào)：1008-0546（2016）05-0087-03 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.033

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教育家陶行知先生說過：“人生兩個(gè)寶，雙手和大腦?！眲?dòng)手、動(dòng)腦是學(xué)生在主體活動(dòng)中接受認(rèn)知的有效方法。具體落實(shí)在化學(xué)教學(xué)中，不難發(fā)現(xiàn)對(duì)比實(shí)驗(yàn)既有著細(xì)細(xì)品察、引人深思的現(xiàn)象體驗(yàn)，又有著嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范、科學(xué)有序的實(shí)驗(yàn)操作，是手、腦并用的好活動(dòng)。

“對(duì)比實(shí)驗(yàn)”是采用穩(wěn)定常量、控制變量的方法來開展實(shí)驗(yàn)的，通過確定事物間、現(xiàn)象間的差異點(diǎn)和共同點(diǎn)進(jìn)行邏輯分析，最終產(chǎn)生科學(xué)的結(jié)論。在初中化學(xué)的教學(xué)過程中，有相當(dāng)一部分內(nèi)容便是通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來展開的，見表1。教材中呈現(xiàn)出的對(duì)比實(shí)驗(yàn)有些用于研究物質(zhì)的性質(zhì)，有些是為了加深概念、原理的理解，有些可方便認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)間的關(guān)系，還有些可幫助測繪物質(zhì)的變化數(shù)據(jù)，它們所要達(dá)成的教學(xué)目標(biāo)花樣繁多，不盡相同?？梢姡瑢?duì)比實(shí)驗(yàn)是學(xué)科研究的重要方法，也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效手段。

啟蒙化學(xué)中涉及微觀世界認(rèn)知的學(xué)習(xí)內(nèi)容比較抽象，概念又多又較難理解，教學(xué)難處頗多。其解決方案應(yīng)結(jié)合學(xué)生已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，在真實(shí)的情景中針對(duì)物質(zhì)變化所產(chǎn)生的現(xiàn)象來實(shí)施教學(xué)，在分子、原子層面上進(jìn)行思維活動(dòng)，對(duì)宏觀信息進(jìn)行概括，從而形成微觀本質(zhì)的認(rèn)知，繼而將所獲得的認(rèn)知進(jìn)行遷移、應(yīng)用。教師要引導(dǎo)學(xué)生用開闊的眼界去看待物質(zhì)世界，啟發(fā)學(xué)生用微觀本質(zhì)去理解化學(xué)反應(yīng)。本文結(jié)合實(shí)踐，就針對(duì)有關(guān)微粒的性質(zhì)教學(xué)中對(duì)比實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用談一談粗淺的認(rèn)識(shí)。

一、喚醒對(duì)比，培養(yǎng)思維的嚴(yán)密性

德國教育家第斯多惠說：“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于激勵(lì)、喚醒、鼓舞?！痹趯W(xué)習(xí)化學(xué)新知識(shí)時(shí)，學(xué)生常常會(huì)將自己已有的背景知識(shí)進(jìn)行比較、遷移，并會(huì)對(duì)于難理解的事物提出懷疑。教師此時(shí)要珍惜學(xué)生的質(zhì)疑，肯定學(xué)生質(zhì)疑的勇氣，在積極鼓勵(lì)質(zhì)疑的同時(shí)，可以巧妙地利用對(duì)比來發(fā)現(xiàn)新舊知識(shí)不吻合之處，正確的釋疑，使學(xué)生對(duì)問題的考慮更為嚴(yán)密，從而能形成合理有效的思維模式。

教學(xué)片段1：新舊知識(shí)對(duì)比，明確實(shí)驗(yàn)設(shè)立的初衷。

[學(xué)生不解]八年級(jí)物理教材中早就已用“紅墨水滴入熱水中的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)”來說明微粒不停運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，何故還要采用濃氨水使酚酞變色的實(shí)驗(yàn)來說明呢？這顯得“小題大做”了。

[教師解析] 何以用看得見的紅墨水?dāng)U散就說是微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這與“微粒之小，肉眼不可見”相矛盾；紅墨水的滴入及擴(kuò)散受到重力勢能、彈性勢能等因素的影響，無法說明微粒運(yùn)動(dòng)是自由的。當(dāng)然，這是由于學(xué)生初涉微觀世界時(shí)認(rèn)知的局限，通過這種模擬的情景方便說明問題而已。

而按圖1實(shí)驗(yàn)，酚酞溶液和濃氨水并“沒有直接接觸”，好像不存在相互混合的過程；而酚酞溶液的變色又確實(shí)是濃氨水的作用的結(jié)果。由此細(xì)細(xì)品味矛盾之處，便會(huì)恍然察覺領(lǐng)悟到“微粒是極小，肉眼看不見，且又是不斷運(yùn)動(dòng)的”結(jié)論。這就是設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)的妙處所在。

[教學(xué)評(píng)析] 思維的嚴(yán)密性是科學(xué)認(rèn)知的重要特征，影響著人們對(duì)外界事物的看法和行為決策。在認(rèn)知的過程中，多少總會(huì)出現(xiàn)有著特定背景但又局限性的知識(shí)，一旦被學(xué)生認(rèn)同、接受，便難以動(dòng)搖。這就需要教師挖掘知識(shí)體系中的漏洞，善于“小題大做”，才能喚起學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S，從而構(gòu)建更為合理、科學(xué)的全新認(rèn)知。

二、追問對(duì)比，促成思維的全面性

化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)行為是具有高度指向性、目的性的，每一個(gè)操作、每一個(gè)現(xiàn)象中幾乎都可賦予的全新的內(nèi)容。而學(xué)生大腦中零碎雜亂的感知通常并不能及時(shí)納入自身的知識(shí)體系，容易被表象迷惑，一時(shí)找不出本質(zhì)，想法容易產(chǎn)生片面。此時(shí)，教師的“導(dǎo)”便是極其重要的一環(huán)。教師就需及時(shí)把握教學(xué)的細(xì)節(jié)，創(chuàng)設(shè)教學(xué)的切入點(diǎn)，積極介入，合理疏導(dǎo)，學(xué)生才易將知識(shí)加工、整理、內(nèi)化。

教學(xué)片段2： 同中求異，發(fā)現(xiàn)微粒的個(gè)性。

[教師追問]按圖1中的實(shí)驗(yàn)，打開罩著的大燒杯，聞一聞。這反映出微粒的什么性質(zhì)？

[學(xué)生答復(fù)]能聞到明顯的刺激性氣味，氨氣的味道。說明氨氣微粒的運(yùn)動(dòng)并不是只由燒杯A向燒杯B做定向性運(yùn)動(dòng)的。倒扣的燒杯環(huán)境內(nèi)也充滿了氨氣微粒，可再次說明微粒是做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的。

[教師追問]不管是氨氣的微粒，還是酚酞的微粒也好，它們都是在不斷運(yùn)動(dòng)的。既然如此，為何只出現(xiàn)燒杯B中溶液變紅色，而燒杯A中的卻依舊無色？

[學(xué)生答復(fù)]濃氨水具有較強(qiáng)的揮發(fā)性。因此氨氣微粒運(yùn)動(dòng)能力明顯很強(qiáng)，進(jìn)入燒杯B中的量就多，故而燒杯B中很快出現(xiàn)變色的現(xiàn)象。相對(duì)運(yùn)動(dòng)能力弱得多的酚酞微粒自然不易使A燒杯中液體變色。

[教學(xué)評(píng)析]在學(xué)生掌握微粒共同點(diǎn)的基礎(chǔ)上，尋求同一實(shí)驗(yàn)中的差異點(diǎn)，靈活地設(shè)疑，其所達(dá)成的教學(xué)目的是讓學(xué)生了解“不同的微粒，具有的性質(zhì)不同”，這為隨后方便地理解“分子”概念都做好了鋪墊。

教學(xué)片段3： 辨異求同，發(fā)現(xiàn)微粒的共性。

[實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)]取2支約30cm長一端封口的細(xì)玻璃管，一支先加一半體積的紅墨水，再加入酒精至滿，并用拇指堵住。

另一根玻璃管則加液順序相反進(jìn)行操作。觀察，比較，如圖2。

再將2支玻璃棒都顛倒數(shù)次后，倒置，觀察，比較。

[教師追問]起始時(shí)刻，為何2支玻璃棒內(nèi)液體的交界面各不同？

最終時(shí)刻，為何液體都有空隙形成？其長短為何不一致？

[學(xué)生回答]酒精的密度小，水的密度相對(duì)較大。起始階段，第1支玻璃管內(nèi)酒精和紅墨水上歸上，下歸下，交界面溶合較短，分層較為明顯；而第2支玻璃管內(nèi)下層的酒精要上浮，上層的水要下沉，二者早已開始“自發(fā)性”混合，形成較長的混合界面。

顛倒數(shù)次，水和酒精充分溶合，微粒間相互“穿插”，造成液體總體積“縮短”，形成空隙。但由于第2支玻璃管內(nèi)的兩種微粒早早自發(fā)地相互穿插了，預(yù)留出來的空間就很少，自然就形成較短的空隙。

[教學(xué)評(píng)析]培養(yǎng)思維的全面，這有利于學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的方法論。教師利用不斷追設(shè)的問題，可讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)，全面地梳理思路，從對(duì)比的細(xì)節(jié)處既獲取了共同點(diǎn)的依據(jù)，又尋求到了差異點(diǎn)的緣由，有效強(qiáng)化學(xué)生的思維發(fā)展。

三、增設(shè)對(duì)比，激發(fā)思維的創(chuàng)新性

基于文本展開師生富有想象力的教育行為是設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的不竭動(dòng)力。師生可利用課程標(biāo)準(zhǔn)作為教學(xué)載體，努力打破文本的抽象，將現(xiàn)代的技術(shù)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，打造新奇有效的教學(xué)手段，從而解決教學(xué)難點(diǎn)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性、創(chuàng)新性。

教學(xué)片段4： 對(duì)比蔗糖和氯化鈉溶解的電導(dǎo)率，直觀認(rèn)識(shí)物質(zhì)的溶解過程。

注：“電導(dǎo)率”是以數(shù)字表示的溶液傳導(dǎo)電流的能力。電導(dǎo)率越大，溶液電阻越小，越易導(dǎo)電；反之，電導(dǎo)率越小，溶液越不易導(dǎo)電。它可真實(shí)地記錄出溶液的導(dǎo)電情況。

[實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)]用數(shù)字化傳感儀測繪20℃下的50mL蒸餾水電導(dǎo)率，再分別將0.5g蔗糖和0.5g氯化鈉（分析純）加入50mL蒸餾水中，測取溶液的電導(dǎo)率變化。

采集數(shù)據(jù)后，比較、繪測于一張界面圖上，見圖3。

[教師設(shè)問] 為何蔗糖溶液和食鹽溶液電導(dǎo)率卻有著顯著的差別？試從與蒸餾水的導(dǎo)電率的進(jìn)行比較分析，去理解“物質(zhì)溶解”的定義。

[學(xué)生回答]蒸餾水中水以分子形式存在，其導(dǎo)電能力極其微弱。

蔗糖溶解，其溶液的電導(dǎo)率幾乎沒有變化，體現(xiàn)溶液中仍是大量的分子存在，證明蔗糖的溶解仍是以分子形式分散的；而食鹽是以鈉離子及氯離子結(jié)合形成的。加入水后，食鹽溶液有較大的電導(dǎo)率說明溶液中有了大量自由移動(dòng)的離子。形式分散到水中，證明氯化鈉的溶解是以離子形式分散的。

[教學(xué)點(diǎn)評(píng)]教材中對(duì)“物質(zhì)的溶解“描述是以圖文結(jié)合方式呈現(xiàn)的，提供想象的空間有限，仍難以有效幫助學(xué)生理解微觀變化的實(shí)質(zhì)。教師巧妙地增設(shè)此對(duì)比實(shí)驗(yàn)，并借助精密儀器的使用，讓學(xué)生在直觀的環(huán)境中去感受真實(shí)的化學(xué)變化，通過外顯化的數(shù)據(jù)獲取豐富的宏觀表象，從而化解文字的枯燥，加深對(duì)概念的領(lǐng)會(huì)，更利于思維上的“一石激起千層浪”。

總之，對(duì)比實(shí)驗(yàn)這一教學(xué)行為具有獨(dú)特的教學(xué)作用。針對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的問題，教師要注重學(xué)生的學(xué)情，捕捉問題的延伸點(diǎn)，善用實(shí)驗(yàn)中的辨異求同和同中求異，這不僅能幫助學(xué)生突破教學(xué)難點(diǎn)，揭示化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，達(dá)成教學(xué)優(yōu)化及有效，更能使學(xué)生的推理能力、分析能力、創(chuàng)新能力等得到進(jìn)一步的發(fā)展，提升學(xué)生的科學(xué)思維。

參考文獻(xiàn)

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[2] 陳麗偉，嚴(yán)西平.增設(shè)對(duì)比實(shí)驗(yàn) 優(yōu)化課堂教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2015，（5）：15-16