楊茵

摘要：為了化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更鮮明直觀，采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)是一個(gè)很好的辦法。結(jié)合中學(xué)化學(xué)的具體實(shí)例，介紹及歸納了化學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)比實(shí)驗(yàn)的類(lèi)型，即可以分為自身對(duì)比、空白對(duì)比、條件對(duì)比或相互對(duì)比，以期為一線教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一些啟示及參考。

關(guān)鍵詞：對(duì)比實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；化學(xué)教學(xué)

文章編號(hào)：1005–6629（2015）2–0034–03 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

化學(xué)是“實(shí)驗(yàn)的科學(xué)”，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)作為一種真實(shí)、形象、直觀的教學(xué)手段，適合學(xué)生以形象思維為主的認(rèn)知特點(diǎn)。我們?cè)谄綍r(shí)教學(xué)中離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)，我們要充分創(chuàng)造讓實(shí)驗(yàn)“開(kāi)口說(shuō)話”的機(jī)會(huì)。蘇霍姆林斯基說(shuō)過(guò)：“教學(xué)最好是從實(shí)地實(shí)物的觀察入手?！睂?shí)驗(yàn)現(xiàn)象是化學(xué)實(shí)驗(yàn)最突出、最鮮明的部分，也是進(jìn)行分析推理得出結(jié)論的依據(jù)。我們?cè)诮虒W(xué)中要讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更鮮明直觀，對(duì)比實(shí)驗(yàn)是一個(gè)很好的方法。

1 什么是對(duì)比實(shí)驗(yàn)

對(duì)比實(shí)驗(yàn)法就是將某個(gè)要研究的事物同一個(gè)已經(jīng)確定知道其結(jié)果的事物作對(duì)比，以便確定某種因素的影響或者排除某種因素的影響。實(shí)施這種方法時(shí)，要將進(jìn)行研究的對(duì)象分成兩個(gè)相似的組，其中一個(gè)為實(shí)驗(yàn)組，另一個(gè)是對(duì)照組。然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)，即在對(duì)比中判定實(shí)驗(yàn)組具有某種性質(zhì)或受某種影響。對(duì)比實(shí)驗(yàn)中只要有一個(gè)因素影響要研究的問(wèn)題就能比較了。下面筆者以具體化學(xué)實(shí)驗(yàn)為例來(lái)談?wù)劵瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的類(lèi)型及相關(guān)應(yīng)用。

2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)的類(lèi)型

2.1 自身對(duì)比

自身對(duì)比實(shí)驗(yàn)指實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組在同一對(duì)象上進(jìn)行，即不另設(shè)對(duì)照組。這是我們實(shí)驗(yàn)中最常用的一種方法。自身對(duì)比方法簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)處理前的為對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)處理后的則為實(shí)驗(yàn)組。比如向氫氧化鋇溶液中加入硫酸溶液這一實(shí)驗(yàn)，加硫酸溶液前是對(duì)照組，加硫酸溶液后是實(shí)驗(yàn)組，通過(guò)試管中前后現(xiàn)象的不同我們就能對(duì)比得出氫氧化鋇和硫酸發(fā)生反應(yīng)這一結(jié)論。

化學(xué)中大部分的實(shí)驗(yàn)都是典型的自身對(duì)照。例如著名的“黑面包”實(shí)驗(yàn)，在100mL的燒杯中投入10克左右的白砂糖，再加入1mL水和10mL濃硫酸，用玻璃棒快速攪拌幾下，一會(huì)就見(jiàn)白糖變黑，慢慢蓬松，逐漸上漲開(kāi)來(lái)，溢出燒杯，就像一個(gè)黑色的“面包”。白與黑的對(duì)比，10克與滿杯的對(duì)比，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象令學(xué)生“震撼”，能很好地引起學(xué)生的興趣，激發(fā)他們探究的欲望。

利用Na2SiO3溶液的阻燃性，可設(shè)計(jì)成“燒不壞的布條”的小魔術(shù)。把布條一半浸透Na2SiO3溶液，曬干備用。課上“表演”的時(shí)候，分別從布條兩側(cè)剪下一小塊布，點(diǎn)燃，浸過(guò)Na2SiO3溶液的布條很難燃燒，另外一塊布條立即燃燒起來(lái)。通過(guò)同一塊布卻有兩種燃燒程度的對(duì)比，不僅激發(fā)了學(xué)生的興趣，也生動(dòng)地說(shuō)明了工業(yè)上用Na2SiO3溶液浸泡的產(chǎn)品既耐腐蝕又不易著火的原因。

2.2 空白對(duì)比

空白對(duì)比是在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用最多的一種對(duì)比實(shí)驗(yàn)方法。空白對(duì)比實(shí)驗(yàn)指對(duì)照組不做實(shí)驗(yàn)處理，也就是不給予實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行對(duì)比。值得注意的是，“空白”是相對(duì)的，也就是不給對(duì)照組處理因素是相對(duì)實(shí)驗(yàn)組而言的，實(shí)際上對(duì)照組還是要做一定的處理，只是不加實(shí)驗(yàn)組的處理因素，或者說(shuō)相對(duì)于實(shí)驗(yàn)組而言，除實(shí)驗(yàn)變量外，別的處理與實(shí)驗(yàn)組完全相同。通常未經(jīng)實(shí)驗(yàn)因素處理的為對(duì)照組，經(jīng)實(shí)驗(yàn)因素處理的為實(shí)驗(yàn)組；或處于正常情況下的為對(duì)照組，未處于正常情況下的為實(shí)驗(yàn)組。例如在離子反應(yīng)的教學(xué)中，我們常用在NaOH溶液中先滴加酚酞，再加入鹽酸，酚酞褪色這一實(shí)驗(yàn)說(shuō)明NaOH溶液與HCl溶液發(fā)生了反應(yīng)。但學(xué)生也會(huì)產(chǎn)生這樣的疑惑：NaOH溶液中加入鹽酸，若不反應(yīng)相當(dāng)于稀釋?zhuān)琋aOH溶液變稀，也可能使得酚酞褪色。如果我們?cè)诮虒W(xué)中增加一個(gè)空白實(shí)驗(yàn)：取一個(gè)空試管，加入相同體積的NaOH溶液并滴加相同滴數(shù)的酚酞，然后再加入相同體積的蒸餾水作為對(duì)照組，若酚酞不變色，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)組中酚酞變色是發(fā)生了酸堿中和反應(yīng)。通過(guò)空白對(duì)比，排除了稀釋后堿濃度下降使得酚酞褪色這一可能性，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)服力。

有些現(xiàn)象不是很明顯的實(shí)驗(yàn)，如果用空白對(duì)比來(lái)做，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象會(huì)更明顯易見(jiàn)。例如“氯乙烷的消去反應(yīng)”中，我們把生成氣體通入酸性高錳酸鉀溶液中證明生成乙烯，但是由于反應(yīng)進(jìn)行的程度比較小，所以高錳酸鉀溶液不能完全褪色，學(xué)生觀察顏色變化時(shí)有困擾。如果在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中增加一個(gè)裝酸性高錳酸鉀溶液的“空白”試管，與通入生成氣體的酸性高錳酸鉀溶液進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)觀察兩支試管中酸性高錳酸鉀溶液的顏色深淺的不同，學(xué)生很容易判斷出生成的氣體具有還原性。

我們平時(shí)的自身對(duì)比實(shí)驗(yàn)若設(shè)計(jì)成空白對(duì)比，往往能達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)效果。如做趣味實(shí)驗(yàn)“用蘋(píng)果片來(lái)驗(yàn)證亞硝酸鈉也有氧化性”時(shí)，可在蘋(píng)果的新鮮切面上，選取距離較遠(yuǎn)的三個(gè)點(diǎn)，其中兩個(gè)點(diǎn)分別滴上2～3滴2%亞硝酸鈉溶液和維生素C溶液（1%），另一個(gè)點(diǎn)空白，靜置2～3min，可觀察到在蘋(píng)果新鮮切面上，滴有亞硝酸鈉的點(diǎn)顏色變（氧化）得最明顯，顏色最深，滴加維生素C溶液的點(diǎn)顏色基本不變，而空白點(diǎn)在2～3min內(nèi)變色較淺。這里的空白點(diǎn)和滴加維生素C溶液的點(diǎn)都是作為對(duì)照點(diǎn)。其中空白點(diǎn)現(xiàn)象說(shuō)明空氣中氧氣也具有氧化作用，但NaNO2溶液的氧化作用更強(qiáng)些。有了兩個(gè)對(duì)照點(diǎn)，就使實(shí)驗(yàn)結(jié)論一目了然了。

由于空白對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比明顯清晰，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已越來(lái)越多地被采用。

2.3 條件對(duì)比

條件對(duì)比實(shí)驗(yàn)是指雖給試驗(yàn)對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理是用于對(duì)照的，給定的實(shí)驗(yàn)處理正是為了保證實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比只是少了實(shí)驗(yàn)變量的影響。通常施以條件因素的為對(duì)照組，施以實(shí)驗(yàn)因素的為實(shí)驗(yàn)組。在“漂白粉漂白效果”的實(shí)驗(yàn)中，我們可設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：在漂白粉溶液中加入品紅，分別置于三支試管中。在第一支試管中滴加鹽酸，向第二支試管中吹氣，將第三支試管靜置[1]，分別觀察三支試管中溶液顏色變化。其中第三支試管是對(duì)照組，第一、二支試管是實(shí)驗(yàn)組。本組實(shí)驗(yàn)條件不同，現(xiàn)象有差異，能很直觀地說(shuō)明酸性越強(qiáng)漂白效果越明顯。

當(dāng)把顆粒大小不一（也就是不同比表面積）但相同質(zhì)量的大理石與同體積同濃度的稀硫酸在試管中分別反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)的現(xiàn)象差別很大，粉狀或小顆粒狀的大理石反應(yīng)明顯快得多，這組條件對(duì)比實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了“大理石不能選用與稀硫酸反應(yīng)來(lái)制備二氧化碳?xì)怏w”的說(shuō)法是有條件的，更說(shuō)明了實(shí)驗(yàn)條件的不同對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響很大。

2.4 相互對(duì)比

相互對(duì)比實(shí)驗(yàn)是指不單獨(dú)設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對(duì)比，其中每一組既是實(shí)驗(yàn)組也是其他組別的對(duì)照組，由此得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。一般在探究某種實(shí)驗(yàn)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響不明確的情況下使用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)的相互對(duì)比，確立實(shí)驗(yàn)變量和反應(yīng)變量的關(guān)系。例如探究鋁和銅置換反應(yīng)影響因素的實(shí)驗(yàn)中，常設(shè)計(jì)如下多組相互對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)1：未打磨的鋁片浸入氯化銅溶液中。實(shí)驗(yàn)2：未打磨的鋁片浸入硫酸銅溶液中。實(shí)驗(yàn)3：砂紙打磨過(guò)的鋁片浸入氯化銅溶液中。實(shí)驗(yàn)4：砂紙打磨過(guò)的鋁片浸入硫酸銅溶液中。一段時(shí)間后，分別觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的差異不僅說(shuō)明鋁表面有致密的氧化膜，而且說(shuō)明了氯離子對(duì)金屬及其結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的破壞作用。

例如KSCN溶液檢驗(yàn)Fe3+具有靈敏性的特點(diǎn)，但學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往體會(huì)不到?？稍O(shè)計(jì)成如下一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)：向一支試管中滴加3滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，然后加入蒸餾水至試管四分之三處，把稀釋后的溶液分別倒入另外兩支試管中，使三支試管中FeCl3溶液體積幾乎相等。其中第一支試管觀察溶液顏色近乎為無(wú)色；第二支試管中滴加NaOH溶液，沒(méi)有明顯現(xiàn)象；在第三支試管中滴加幾滴KSCN溶液，溶液立即出現(xiàn)血紅色。前兩支試管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的對(duì)比，很好地展示了KSCN溶液的靈敏性。

總之，對(duì)比實(shí)驗(yàn)讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更清晰可見(jiàn)，提高了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可觀性，具有比較好的推廣價(jià)值。不同類(lèi)型的對(duì)比實(shí)驗(yàn)可按需配合運(yùn)用，效果更佳。我們?cè)诮窈蟮幕瘜W(xué)教學(xué)中也需要多關(guān)注實(shí)驗(yàn)，多動(dòng)腦筋，設(shè)計(jì)出好的實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)成為培養(yǎng)和保持學(xué)生化學(xué)興趣的有效途徑，成為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)，真正發(fā)揮實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的教學(xué)功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭胤飛.文化有根課堂有魂[M].上海：上海教育出版社，2013：68.

[2]鄧?yán)^紅.由化學(xué)教師實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Υ筚惖玫降膯⑹綶J].化學(xué)教學(xué)，2013，（12）：27.