運用對比實驗提升中學生化學素養

王秀紅

[摘要]高中化學存在不少抽象難懂的概念、知識點，采用實驗進行教學可以讓學生更直觀、更簡潔地掌握知識。通過對比實驗的方式，如設置空白對比、相互對比、條件對比等，可讓學生了解到不同變量在實驗中的作用。進而更有效地掌握知識點。學生在實驗過程中的探索也將成為提升化學素養的重要途徑。

[關鍵詞]對比實驗，化學素養，相互對比，空白對比，條件對比

[中圖分類號]G633.8[文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）11-0076-02

實驗教學是中學化學教學的重要內容，對比實驗是常用的實驗教學方法。在對比實驗中，學生可以通過對實驗過程、實驗現象、實驗結果的比較來進一步發現實驗的本質和規律，進而提升觀察能力、探究能力和分析能力，最終提升化學素養。在中學化學教學中，如何巧妙地設置對比實驗已成為一線教師研究的熱點問題。

一、對比實驗對提升學生化學素養的作用

1.增強思維能力

傳統的化學實驗是把設定好的實驗情景搬到課堂上，讓學生觀察實驗現象，得出實驗結論，雖然學生知道實驗有哪些現象，也能順利地得出實驗結論，但學生的思維并未得到有效的鍛煉，甚至很多學生只是機械地記憶實驗現象和結論。這從本質上來說是一種死記硬背的學習方式。而通過巧妙地設計對比實驗，學生自然而然地就會發現，同樣的實驗在改變其中某項或某幾項實驗條件的情況下，會產生不一樣的實驗現象，從而引發學生的疑問和思考。可以說，學生進行對比實驗的過程就是一個“設問一推測一實驗一領會”的思維過程。通過這一思維過程，學生不但能夠加深對化學實驗原理的認識和理解，激發對化學實驗的學習興趣，而且能夠接觸到課本以外的化學知識，有效拓寬眼界，培養化學學科思維。

2.強化探究精神

傳統的化學實驗課主要是教師在臺上演示講解，學生大多數時間在臺下觀察實驗現象，很少有機會進行獨立操作，無法發揮學生的主觀能動性，這與新課改的要求相悖。而巧妙地設計對比實驗，讓學生一改死記硬背的實驗學習方式，在直觀感受實驗過程的同時，對實驗的現象及原理進行獨立的思考，能夠有效強化學生的探究精神。

例如，在電解實驗中，教師可以設計三個對比實驗進行教學。實驗一：將兩根碳棒分別插入CuCl₂溶液中;實驗二：先將兩根碳棒用導線連接起來，再插入CuCl₂溶液中;實驗三：分別將直流電源的正負極與兩根碳棒相連，再將兩根碳棒插入CuCI₂溶液中。在上述三個實驗中，只有實驗三有銅和氣體生成，而實驗一和實驗二未觀察到明顯的實驗現象。此時，教師可引導學生進行進一步的觀察和思考：實驗三中產生的氣體是什么？如何檢驗該氣體。最后，教師讓學生關掉電源，觀察實驗現象有無變化。學生很快就能得出結論：當關閉電源時，碳棒上不再有氣泡生成;重新接通電源后，碳棒上又有氣泡產生。通過這樣的對比實驗，學生自然而然地掌握了電解反應所需要的條件，知道在接通電源的情況下，將電極插入電解液中形成閉合回路，就會在陰陽兩極發生氧化還原反應。可見，與傳統的電解實驗相比，在對比實驗中，學生不僅觀察了實驗現象，還開始探索實驗的要素及原理，從而有效增強了探究精神。

3.提高操作能力

化學是一門十分嚴謹的學科，化學實驗也都有著嚴格的操作要求，一旦學生違反操作，輕則導致實驗數據失真，重則引發實驗事故。然而由于中學生缺乏實驗經驗，加之粗心大意等，在實驗中出現各種錯誤操作幾乎是不可避免的，久而久之，一些學生就會形成不規范的實驗操作習慣，這不但影響了實驗教學的質量，也不利于培養學生的化學素養。針對這一問題，采用對比實驗可收到意想不到的效果。具體地，教師在演示化學實驗操作或設計化學實驗時，可以人為地設置一些正誤對比操作，讓學生知道哪些是典型的錯誤操作方法，同時了解這些錯誤操作會引起哪些不良后果，從而認識到正確進行化學實驗操作的重要性。

二、依托對比實驗提升學生化學素養的做法

1.空白對比

空白對比是指將實驗分為觀察組和對照組，然后對觀察組與對照組的實驗現象進行比較，由此推測出實驗的關鍵影響因素。應注意的是，空白對比并不意味著對照組不做任何處理，而是缺少其中的某項實驗條件，其他條件則與觀察組相同，這樣才能通過對比得出準確的實驗結論。例如，通過實驗探究亞硝酸鈉的氧化性時，可以在蘋果片上選擇相距較遠的三個點，其中一個點不做任何處理，另外兩個點分別滴入2滴2%的亞硝酸鈉溶液和1%的維生素C溶液。幾分鐘后觀察到：滴亞硝酸鈉的點的顏色明顯變深，滴維生素C的點的顏色沒有明顯變化，而未做任何處理的點的顏色較淺。通過實驗現象的對比，一方面很容易得出亞硝酸鈉具有氧化性的結論，另一方面也有助于培養學生的實驗觀察能力和探索總結能力。

2.相互對比

與空白實驗相比，相互對比實驗并不單獨設置對照組，而是直接對幾個實驗進行比較，其中每組實驗兼具實驗組和對照組的作用。在做高中化學實驗時，如果不確定某一實驗因素會對實驗結果產生怎樣的影響，就可以通過設計相互對比實驗來探尋實驗變量與反應變量之間的關系。例如，在做“鋁和銅鹽置換反應”這一實驗時，可以同時設計多組實驗進行相互對比。實驗一：將鋁片（未打磨）放入CuCl₂溶液中;實驗二：將鋁片（未打磨）放入CuSO₄溶液中;實驗三：將鋁片（已用砂紙打磨）放入CuCl₂溶液中;實驗四：將鋁片（已用砂紙打磨）放入CuSO₄溶液中。通過觀察實驗一與實驗三或實驗二與實驗四的現象差異，發現未打磨的鋁片表面有一層致密而穩定的氧化膜;通過觀察實驗三與實驗四的現象差異，發現C1^-對金屬鋁具有較強的破壞作用。

3.條件對比

條件對比是指給予實驗組和對照組不同的實驗條件，并觀察不同實驗條件對實驗現象的影響。例如，在通過實驗探究漂白粉的漂白作用時，可以設置以下條件對比實驗：首先在三支試管中加入等量的漂白粉溶液和品紅溶液，然后將第一支試管靜置，向第二支試管中吹氣，向第三支試管中滴加鹽酸溶液，分別觀察三支試管中的溶液有何變化。結果顯示：第一支試管未發生明顯變化，第二支試管略微顯現出漂白效果，第三支試管可觀察到明顯的漂白效果。由此可以得出結論：酸[生越強，漂白作用越強。

綜上所述，本文以對比實驗為切入點，從空白對比、相互對比、條件對比這幾個方面，詳細論述了依托對比實驗提升學生化學素養的有效做法，多角度人手，提高高中化學實驗教學質量，提升學生的化學素養。