淺談初中化學中有關對比實驗設計的教學研究

王華

摘 要：對比實驗是初中化學中常用的探究方法，學好如何設計對比實驗有利于提高學生的科學探究能力，從而激發學生學習化學的興趣。從兩個方面闡述了初中化學中有關對比實驗設計的教學研究，歸納常見的對比實驗，突出對比實驗設計的思路方法，從而提高學生設計對比實驗的能力，解決問題的能力。

關鍵詞：初中化學；對比實驗；設計

一、初中化學常見的對比實驗

對比實驗又叫對照實驗，它是運用比較的方法來揭示物質的性質或變化規律的一種實驗方法，一般是設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對比結果的比較分析來探究個中因素和實驗對象的關系。

人教版初中化學教材中典型的對比實驗主要有：探究二氧化碳是否和水反應；探究燃燒的條件；探究鐵生銹的條件等。設計對比實驗一般采用單一變量原則，即在對比實驗中的變量一般只有一個，在對比實驗中除了實驗變量不同外，其余因素都相同。而我個人認為可以這樣幫助學生理解：設計對比實驗時，把實驗所需的條件全都滿足和缺少一個條件來進行對比。

例如探究二氧化碳是否和水反應的實驗。教材中實驗6-4：向充滿二氧化碳的軟塑料瓶中注入適量的水，蓋上瓶蓋振蕩，發現軟塑料瓶變癟了，分析現象得出結論：二氧化碳能溶于水。繼續利用該實驗進行探究，取該塑料瓶中的水少許于試管中，滴加紫色石蕊溶液，發現石蕊溶液變紅。由此引出進一步的探究：是什么物質使紫色石蕊溶液變紅？即探究二氧化碳是否和水反應。則設計的對比實驗是：條件全都滿足（既有二氧化碳又有水），和缺少一個條件（無二氧化碳或無水）進行對比。如圖1，即（1）把紫色石蕊干燥小花只噴水；（2）把紫色石蕊干燥小花放入干燥的二氧化碳中；（3）把紫色石蕊干燥小花噴水后放入二氧化碳中。這樣把這三個實驗現象進行對比就能得出以下結論：水和二氧化碳都不能使紫色石蕊變紅，二氧化碳和水反應后的物質能使紫色石蕊變紅（兩者反應生成了一種新的物質），再通過紫色石蕊干燥小花噴稀醋酸，變紅，說明二氧化碳和水反應生成一種酸性物質。

再如探究燃燒條件的對比實驗中，分析銅片上的紅磷和白磷及熱水中的白磷分別滿足了哪些燃燒條件，是如何進行對比的，從而理解該實驗的設計意圖。如圖2所示，通過分析可以得出條件全都具備的是銅片上的白磷（是可燃物、溫度達到著火點、與空氣接觸），和它相對比的，缺少一個條件的是銅片上的紅磷及熱水中的白磷。從而利用銅片上的白磷和熱水中的白磷實驗現象的對比得出燃燒需要氧氣；利用銅片上的白磷和銅片上的紅磷實驗現象的對比得出燃燒需要溫度達到著火點。

還如探究鐵生銹的條件，通過生活常識和經驗可以得出鐵在潮濕的空氣中易生銹，即鐵生銹和水、氧氣有關。則利用該方法設計對比實驗，如圖3所示：條件全都滿足，鐵既和水又和氧氣接觸（鐵釘被水淹沒一半）；缺少一個條件進行對比：沒有水（鐵釘放在干燥的空氣中，為了防止空氣中的水蒸氣對實驗造成干擾，就在試管口塞上塞子）；沒有空氣（鐵釘全部淹沒在水中，為了防止空氣中的氧氣對實驗造成干擾，可在水面上滴一層植物油隔絕空氣）。通過以上實驗設計思路的學習，學生對如何設計對比實驗就有了初步的理解，能夠初步學會如何設計對比實驗來進行科學探究。

二、對比實驗方法舉一反三的應用

在初步掌握該對比實驗設計的方法后，學生能夠較容易地理解實驗設計的目的，在學習中能夠運用類推的方法進行實驗設計，達到舉一反三的學習效果。當學生逐漸形成這種能力后，遇到新的情境或新的問題時就能夠準確地分析題意，解決問題。例如在進行探究銅生銹的條件時，學生會聯系到探究鐵生銹條件的對比實驗。例題（圖4）：已知銅銹的化學式為Cu2（OH）2CO3，聯系鐵生銹的條件設計實驗探究銅生銹的條件。根據題目所給的信息可提出假設銅生銹的條件：銅生銹與水、氧氣、二氧化碳有關。設計的對比實驗分別是：條件全都滿足：銅與水，氧氣，二氧化碳同時接觸；缺少一個條件進行對比，無水（有氧氣和二氧化碳）；無二氧化碳；無氧氣。如圖，一段時間后通過四個對比實驗發現B試管中的銅生銹了，得出結論：銅與水、氧氣、二氧化碳同時接觸會生銹。

再例如理解探究燃燒條件對比實驗的設計思路后，做有關探究燃燒條件的題目就得心應手多了。例題（圖5）：某同學用如圖所示裝置探究燃燒條件，得到以下實驗事實：①不通空氣時，冷水中的白磷不燃燒；②通空氣時，冷水中的白磷不燃燒；③不通空氣時，熱水中的白磷不燃燒；④通空氣時，熱水中的白磷燃燒。能證明可燃物必須達到一定溫度（著火點）才能燃燒的實驗事實是②④。做此題時，有的學生因為對該對比實驗設計的不理解，不知道應選擇兩個實驗現象進行對比，而錯誤的只選擇②。通過對對比實驗設計思路的分析后，明白了應該選擇哪兩個實驗進行對比才能得出可靠的結論。

總之，在教學中設計對比實驗時不斷地滲透設計方法和思路，從而使學生在潛移默化中逐步掌握設計的方法，不斷提高學生實驗設計的能力、解決問題的能力。

參考文獻：

胡海嬰.化學教學中對比探究實驗的應用[J].中學生數理化（教與學），2012（4）.