王成秩

對(duì)比是科學(xué)研究中常用的基本方法也是一種行之有效的認(rèn)知策略，化學(xué)中的對(duì)比是指在不同化學(xué)事物之間確定差異點(diǎn)和共同點(diǎn)的一種邏輯方法。對(duì)比可有不同的形式，而實(shí)驗(yàn)是最直觀、最有效的形式之一。對(duì)比實(shí)驗(yàn)又稱為對(duì)照實(shí)驗(yàn)，指的是除了一個(gè)可變因素外，其他因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)。合理的使用對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生形成對(duì)比記憶掌握物質(zhì)的性質(zhì)、變化規(guī)律，可以啟發(fā)學(xué)生思維，深入理解掌握概念原理，認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，在促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展的同時(shí)，形成科學(xué)的研究方法，提高科學(xué)素養(yǎng)。下面結(jié)合教學(xué)中的案例談?wù)剛€(gè)人的做法和體會(huì)。

一、利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生掌握元素化合物的性質(zhì)。

元素化合物知識(shí)點(diǎn)多而且零散，學(xué)生容易遺忘，現(xiàn)代認(rèn)知理論認(rèn)為形象記憶和對(duì)比記憶都有利于學(xué)生掌握知識(shí)，減輕因機(jī)械記憶而造成的負(fù)擔(dān)。因此在教學(xué)過程中多設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)是幫助學(xué)生掌握物質(zhì)性質(zhì)的有效方法。根據(jù)元素化合物知識(shí)的特點(diǎn)，我們可以采用對(duì)比同一條件下不同物質(zhì)的變化和同一物質(zhì)在不同條件下的變化兩種主要方式。

1.對(duì)比同一條件下不同物質(zhì)的變化，掌握不同物質(zhì)的性質(zhì)

【案例1】碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)比較（熱穩(wěn)定性、與酸反應(yīng)）

實(shí)驗(yàn)Ⅰ.如圖1所示，將碳酸鈉和碳酸氫鈉分別置于外管和內(nèi)管中，加熱，觀察石灰水變化的情況。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ.如圖2所示，分別將等質(zhì)量（1 g）的碳酸鈉和碳酸氫鈉固體，同時(shí)加入等物質(zhì)的量濃度、等體積（2 mol·L-1、10 mL）鹽酸溶液，觀察氣球變化的情況。

這兩個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象對(duì)比明顯，學(xué)生通過在同一條件下觀察不同物質(zhì)的變化的現(xiàn)象很快就能掌握了兩者的差異性，同時(shí)該過程產(chǎn)生的形象記憶和對(duì)比記憶能較好儲(chǔ)存在學(xué)生的記憶中，獲得良好的教學(xué)效果。

通過對(duì)比同一條件下不同物質(zhì)的變化，還可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)變化的規(guī)律。例如對(duì)比鈉、鎂、鋁與水的反應(yīng)認(rèn)識(shí)同一周期元素金屬性的遞變；又如對(duì)比不同金屬在同一鹽溶液中的反應(yīng)，可以認(rèn)識(shí)金屬的活動(dòng)性順序。

2.對(duì)比同一物質(zhì)在不同條件下的變化，了解影響物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的因素

【案例2】Fe2+的化學(xué)性質(zhì)

通過圖3所示實(shí)驗(yàn)可以觀察到實(shí)驗(yàn)Ⅰ沉淀由白色變?yōu)榛揖G色最后變?yōu)榧t褐色，而實(shí)驗(yàn)Ⅱ白色沉淀基本沒有變化。這樣的對(duì)比利于啟發(fā)學(xué)生思維充分認(rèn)識(shí)氧氣與Fe2+之間的性質(zhì)關(guān)系。對(duì)比同一物質(zhì)或同一反應(yīng)在不同條件下的變化，也可以用于幫助學(xué)生全面認(rèn)識(shí)影響反應(yīng)速率的因素，影響平衡移動(dòng)的因素等等。

二、利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生突破概念原理知識(shí)中的疑點(diǎn)、難點(diǎn)

概念原理的的知識(shí)內(nèi)容比較抽象，學(xué)生較難理解。建構(gòu)主義理論認(rèn)為這部分內(nèi)容的教學(xué)關(guān)鍵要了解學(xué)生已有的概念與科學(xué)概念之間的差異，然后讓學(xué)生在一定情景中的主動(dòng)建構(gòu)，來改造、重組或順應(yīng)原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)來掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而達(dá)成對(duì)新知識(shí)的意義建構(gòu)。因此在教學(xué)中利用已有的概念與科學(xué)概念之間的差異來設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生不同現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生探究發(fā)生這些現(xiàn)象的本質(zhì)，可以幫助學(xué)生深化對(duì)概念原理的理解、促進(jìn)認(rèn)識(shí)的發(fā)展，突破知識(shí)中的疑點(diǎn)、難點(diǎn)。

1.對(duì)比相似實(shí)驗(yàn)，深化對(duì)概念的認(rèn)識(shí)

【案例3】離子反應(yīng)

學(xué)生在初學(xué)離子反應(yīng)的時(shí)候都存在這樣的認(rèn)識(shí)差異：兩種物質(zhì)在水溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，那么這兩種物質(zhì)產(chǎn)生的所有離子就發(fā)生了離子反應(yīng)。根據(jù)這一認(rèn)識(shí)我們可以設(shè)計(jì)這樣的相似實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比。

實(shí)驗(yàn)Ⅰ.向裝有5 mL 0.01 mol·L-1 Ba（OH）2的燒杯中滴入幾滴酚酞，然后向燒杯中不斷加入0.1 mol·L-1的稀硫酸溶液，同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)。觀察燒杯中現(xiàn)象的變化，以及燈泡的變化情況。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ.向裝有5 mL 0.01 mol·L-1 Ba（OH）2的燒杯中滴入幾滴酚酞，然后向燒杯中不斷加入0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液，同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)。觀察燒杯中現(xiàn)象的變化，以及燈泡的變化情況。

通過燒杯中沉淀的生成、酚酞是否褪色，燈泡是否變暗這一不同現(xiàn)象，學(xué)生就能通過分析發(fā)現(xiàn)Ba2+和SO2-4、OH-與H+相互之間能發(fā)生反應(yīng)而Na+與OH-不反應(yīng)，認(rèn)識(shí)到了不是所有的離子都能發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)也為認(rèn)識(shí)離子反應(yīng)的條件奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.對(duì)比操作順序，突破原理中的難點(diǎn)

在沉淀溶解平衡的教學(xué)中，沉淀的轉(zhuǎn)化是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)。通過設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)也可以較好的解決這一問題。

【案例4】沉淀的轉(zhuǎn)化（如圖4、圖5）

通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ，學(xué)生很容易獲得結(jié)論：溶解能力相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)易轉(zhuǎn)化為溶解能力相對(duì)較弱的物質(zhì)，而相反則較難。同時(shí)也幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)了兩種鹽之間的反應(yīng)，兩種鹽不一定都可溶。

三、利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系

有機(jī)物化學(xué)知識(shí)龐雜，物質(zhì)種類繁多，學(xué)生不易掌握，如果能利用好“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反應(yīng)結(jié)構(gòu)”的重要線索就能較好達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。因此，我們可以通過引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比實(shí)驗(yàn)事實(shí)，促進(jìn)對(duì)不同結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)。當(dāng)學(xué)生理解掌握了這一關(guān)系之后就能較好的通過結(jié)構(gòu)來認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)。

1.利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，推測(cè)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)

很多有機(jī)物分子的組成具有一定的相似性，但它們的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)卻存在很大的差異性。利用這種差異性來設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)往往也能獲得很好的效果。例如在學(xué)習(xí)苯的分子結(jié)構(gòu)時(shí)，可以利用乙烯和苯均存在氫原子不飽和這一相似特點(diǎn)來設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)推測(cè)苯分子的結(jié)構(gòu)。

【案例5】苯的分子結(jié)構(gòu)

實(shí)驗(yàn)Ⅰ.往裝有乙烯氣體的集氣瓶中，加入適量的酸性高錳酸鉀溶液，振蕩。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ. 往裝有苯的廣口瓶中，加入適量的酸性高錳酸鉀溶液，振蕩。

根據(jù)高錳酸鉀不同的褪色現(xiàn)象，學(xué)生很容易就得出結(jié)論。在有機(jī)化學(xué)的教學(xué)中，我們可以較廣泛的將對(duì)比實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)互為同分異構(gòu)體的不同物質(zhì)之間的性質(zhì)區(qū)別。

2.利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)基團(tuán)之間的相互影響

不同的原子團(tuán)之間存在相互影響、相互作用是學(xué)生在有機(jī)學(xué)習(xí)中容易忽視的觀點(diǎn)，雖然這一觀點(diǎn)在高中有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)中要求不高，但對(duì)學(xué)生今后繼續(xù)學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)是相當(dāng)重要的。在教學(xué)中通過設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以順利達(dá)成這一目的。

【案例6】基團(tuán)間的相互影響

取3支試管，向一支試管中加入少量的無水乙醇，另一只試管加入少量的苯酚，最后一支加入水，將他們置于50℃的熱水中，待苯酚熔化后。分別加入綠豆粒般大的金屬鈉。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

根據(jù)三種物質(zhì)與鈉反應(yīng)的劇烈程度存在較大差異，就可以充分的讓學(xué)生明白有機(jī)物分子中基團(tuán)的相互影響、相互制約。

通過以上案例的分析可以認(rèn)識(shí)到對(duì)比實(shí)驗(yàn)是一種有效的教學(xué)方法，但在運(yùn)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的同時(shí)也應(yīng)該注意下列問題。

1.運(yùn)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生確定比較的對(duì)象和內(nèi)容，確定比較的方法、分解比較的參照因子，最后得出結(jié)論。

2.應(yīng)該盡可能地聯(lián)系所學(xué)習(xí)的概念、原理知識(shí)，揭示現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)，這樣才能幫助學(xué)生深化理解、鞏固掌握所學(xué)知識(shí)。

3.應(yīng)該注意以問題為驅(qū)動(dòng)才能促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)的思維品質(zhì)。

4.對(duì)比實(shí)驗(yàn)不僅是一種教學(xué)策略也是一種學(xué)習(xí)的策略，因此應(yīng)該逐步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的能力，才能幫助學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的探究方法。

（收稿日期：2014-09-18）