浅谈初中化学中有关对比实验设计的教学研究

王华

摘 要：对比实验是初中化学中常用的探究方法，学好如何设计对比实验有利于提高学生的科学探究能力，从而激发学生学习化学的兴趣。从两个方面阐述了初中化学中有关对比实验设计的教学研究，归纳常见的对比实验，突出对比实验设计的思路方法，从而提高学生设计对比实验的能力，解决问题的能力。

关键词：初中化学；对比实验；设计

一、初中化学常见的对比实验

对比实验又叫对照实验，它是运用比较的方法来揭示物质的性质或变化规律的一种实验方法，一般是设置两个或两个以上的实验组，通过对比结果的比较分析来探究个中因素和实验对象的关系。

人教版初中化学教材中典型的对比实验主要有：探究二氧化碳是否和水反应；探究燃烧的条件；探究铁生锈的条件等。设计对比实验一般采用单一变量原则，即在对比实验中的变量一般只有一个，在对比实验中除了实验变量不同外，其余因素都相同。而我个人认为可以这样帮助学生理解：设计对比实验时，把实验所需的条件全都满足和缺少一个条件来进行对比。

例如探究二氧化碳是否和水反应的实验。教材中实验6-4：向充满二氧化碳的软塑料瓶中注入适量的水，盖上瓶盖振荡，发现软塑料瓶变瘪了，分析现象得出结论：二氧化碳能溶于水。继续利用该实验进行探究，取该塑料瓶中的水少许于试管中，滴加紫色石蕊溶液，发现石蕊溶液变红。由此引出进一步的探究：是什么物质使紫色石蕊溶液变红？即探究二氧化碳是否和水反应。则设计的对比实验是：条件全都满足（既有二氧化碳又有水），和缺少一个条件（无二氧化碳或无水）进行对比。如图1，即（1）把紫色石蕊干燥小花只喷水；（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喷水后放入二氧化碳中。这样把这三个实验现象进行对比就能得出以下结论：水和二氧化碳都不能使紫色石蕊变红，二氧化碳和水反应后的物质能使紫色石蕊变红（两者反应生成了一种新的物质），再通过紫色石蕊干燥小花喷稀醋酸，变红，说明二氧化碳和水反应生成一种酸性物质。

再如探究燃烧条件的对比实验中，分析铜片上的红磷和白磷及热水中的白磷分别满足了哪些燃烧条件，是如何进行对比的，从而理解该实验的设计意图。如图2所示，通过分析可以得出条件全都具备的是铜片上的白磷（是可燃物、温度达到着火点、与空气接触），和它相对比的，缺少一个条件的是铜片上的红磷及热水中的白磷。从而利用铜片上的白磷和热水中的白磷实验现象的对比得出燃烧需要氧气；利用铜片上的白磷和铜片上的红磷实验现象的对比得出燃烧需要温度达到着火点。

还如探究铁生锈的条件，通过生活常识和经验可以得出铁在潮湿的空气中易生锈，即铁生锈和水、氧气有关。则利用该方法设计对比实验，如图3所示：条件全都满足，铁既和水又和氧气接触（铁钉被水淹没一半）；缺少一个条件进行对比：没有水（铁钉放在干燥的空气中，为了防止空气中的水蒸气对实验造成干扰，就在试管口塞上塞子）；没有空气（铁钉全部淹没在水中，为了防止空气中的氧气对实验造成干扰，可在水面上滴一层植物油隔绝空气）。通过以上实验设计思路的学习，学生对如何设计对比实验就有了初步的理解，能够初步学会如何设计对比实验来进行科學探究。

二、对比实验方法举一反三的应用

在初步掌握该对比实验设计的方法后，学生能够较容易地理解实验设计的目的，在学习中能够运用类推的方法进行实验设计，达到举一反三的学习效果。当学生逐渐形成这种能力后，遇到新的情境或新的问题时就能够准确地分析题意，解决问题。例如在进行探究铜生锈的条件时，学生会联系到探究铁生锈条件的对比实验。例题（图4）：已知铜锈的化学式为Cu2（OH）2CO3，联系铁生锈的条件设计实验探究铜生锈的条件。根据题目所给的信息可提出假设铜生锈的条件：铜生锈与水、氧气、二氧化碳有关。设计的对比实验分别是：条件全都满足：铜与水，氧气，二氧化碳同时接触；缺少一个条件进行对比，无水（有氧气和二氧化碳）；无二氧化碳；无氧气。如图，一段时间后通过四个对比实验发现B试管中的铜生锈了，得出结论：铜与水、氧气、二氧化碳同时接触会生锈。

再例如理解探究燃烧条件对比实验的设计思路后，做有关探究燃烧条件的题目就得心应手多了。例题（图5）：某同学用如图所示装置探究燃烧条件，得到以下实验事实：①不通空气时，冷水中的白磷不燃烧；②通空气时，冷水中的白磷不燃烧；③不通空气时，热水中的白磷不燃烧；④通空气时，热水中的白磷燃烧。能证明可燃物必须达到一定温度（着火点）才能燃烧的实验事实是②④。做此题时，有的学生因为对该对比实验设计的不理解，不知道应选择两个实验现象进行对比，而错误的只选择②。通过对对比实验设计思路的分析后，明白了应该选择哪两个实验进行对比才能得出可靠的结论。

总之，在教学中设计对比实验时不断地渗透设计方法和思路，从而使学生在潜移默化中逐步掌握设计的方法，不断提高学生实验设计的能力、解决问题的能力。

参考文献：

胡海婴.化学教学中对比探究实验的应用[J].中学生数理化（教与学），2012（4）.