“对比理论”在化学教学论教学中的应用

林惠昆，罗 琴

(1.德宏师范高等专科学校理工系，云南 德宏 678400;2.楚雄师范学院化学与生命科学系，云南 楚雄 675000)

化学教学论是化学师范生的必修课，本门课程是一门实践性很强的教学理论课。说它“实践性”很强，是因为缺少了实践 (学习者亲身实践、体验、包括试误)仅靠理论去“感悟”是不能内化 (建构)为自己的理念和解决教学实际问题的本领［1］。因此，在教学中，尽可能利用优秀教师的教例及本届和往届同学的典型教例，对师范生进行生动的榜样教育，同时或随后辅以理论分析和讲授，促使师范生真正懂得典型教例的含义，从中受到启发，学到一些“本领”，并明确或树立先进的化学教育理念。

已被公认的教育心理学中的“对比理论”认为:可视对比情境比想象对比情境更能大幅度降低从简单模仿到有目的自主选择的难度，更易促进学生对知识技能的主动建构。根据这一理论要点，教师在教学中可根据教学内容进行重新选材设计，并在实践中加以改进。优秀教师有效的教学事实证明:可视对比情境非常适合学生的认知特点。要组织好对比探究教学，应该同时具备两个基本要素:一是在教学中教师尽可能采用可视对比情境 (实验情境、图片情境、录像情境等)，因为只有可视对比情境，才能有效激发学生的认知冲突，这样学生才会情不自禁地投入到探究活动中去。二是教师选取的情境素材要贴近学生的生活经验，特别是设计的探究问题一定要简洁、合理，适合学生的思维特点，并且要在学生需要表达的时候发问，即问题与思考要“同步”，师问与生答，要“匹配”，都要落在学生的“最近发展区”内。只有这样的探究活动，才会生成足够的思辨容量，起到培养学生创新思维的作用［2］。

在化学教学论教学中，我们以质量守恒定律的教学设计为例进行分析，启发学生在中学化学教学设计中应用“对比理论”。

［教例1］质量守恒定律的教学设计片断［3］

设计意图:根据学生认知基础，在掌握化学反应的微观本质 (原子重组)后，他们是不难理解化学反应前后总质量保持不变这一规律的。怎样让学生主动建构质量守恒定律这些重要的化学概念与原理?应该是引导学生在对比实验的观察分析中主动建构?这既是新课改的重要理念，也是在教学中渗透学习方法指导，增加思辨容量的好时机。教师可以根据学校条件和学生实际情况对本节课的实验探究素材进行筛选与重组。重组设计的目的是:通过学生完成对比实验，为学生观察、讨论、分析提供载体，并让学生在动手、动眼、动口、动脑中主动建构质量守恒概念，并运用这一定律。学会透过现象看本质，体会认识事物的基本方法，提高他们分析问题、解决问题的能力。

重组的对比探究实验有如下两组。

探究实验一 镁条在空气中燃烧

教师:请同学们分小组 (两人一组)完成探究实验，步骤是:①天平调平;②称量一段镁条与石棉网的总质量;③点燃镁条;④燃烧后再称量白色粉末与石棉网的总质量。实验完成后，要求同学描述现象和报出称量结果。

学生1:实验现象:发出耀眼的白光，放出大量的热，既有白色固体粉末生成又有白烟冒出。

学生2:称量结果:白色粉末和石棉网的质量比原来镁条和石棉网的质量有所减少。

教师:实验现象描述得很正确!但为什么燃烧前后物质的质量不守恒?是不是该反应不遵循质量守恒定律?或者说质量守恒定律不适合该反应?

学生:思考、讨论、发言。

教师:我想请同学们将刚才的实验改动一下，然后再来讨论，或许你就会找到正确的答案。

教师:实验步骤改为:①天平调平;②称量一段镁条、石棉网及大烧杯的总质量;③点燃镁条并将大烧杯罩在火焰上方 (适当远一些);④称量石棉网、白色粉末及大烧杯的质量。实验完毕，请同学展示大烧杯，并描述观察到的现象，报出称量的结果。

学生3:实验现象:烧杯内壁及底部均有白色固体粉末覆盖。

学生4:称量结果:反应后的质量比反应前的质量增大了。

教师:请一位同学将该反应的化学符号表达式写在黑板上。

学生5:板书:

教师:请同学们前后四人讨论一下:为什么同样的反应，称量结果却不相同?而且两次反应前后的总质量都不守恒?(同学们讨论得非常热烈)

学生6:两次实验所称到的反应物、生成物质量都不相同，所以实验结果也就不同。

学生7:两次实验中，镁条燃烧所消耗掉的氧气的质量都没有称到。

学生8:第一次实验中，冒出的白烟没有称到，而第二次实验时却用大烧杯收集到了大部分的白烟 (即附在烧杯内壁和底部的白色固体粉末)，因此，两次称量结果不相同，而且，反应前后的质量都不守恒。

教师:如何设计实验可以使这个反应达到质量守恒呢?

学生9:在密闭容器中完成实验，所有反应物和生成物的质量都要称到。这样，反应前后的质量总和就会保持不变。

教师:我们可以先写出反应前后各物质间的质量关系如下:

教师:同学们能理解这个等式吗?

学生:(齐声回答)能理解 (有的点头示意)。

教师:请结合刚才看到的实验现象思考:等式中哪一项属于变量?

学生10:白烟的多少是变量。

教师:很好!其实，燃烧得旺不旺，产生的白烟会有多有少的!

当冒掉的白烟多时＞mO2，则留下的白色粉末就少，故反应后的质量应该小于镁条质量。

当冒掉的白烟少时＜mO2，则留下的白色粉末就多，故反应后的质量应该大于镁条质量。

如果冒掉的白烟质量恰好等于消耗的氧气质量，所称白色粉末质量会等于镁条质量，只是发生的几率较小而已。

学生:频频点头。

教师:刚才有同学说，只要在密闭容器中做实验，而且称到所有物质的质量总和，反应前后的质量就会保持不变，果真如此吗?

学生:主动思考，但脸露疑虑。

探究实验二：在密闭容器中的反应

教师:请同学分小组完成以下两个实验，我们让事实来说话!

教师:实验步骤是:①天平调平;②称量甲、乙两套装置 (含药品)的质量;③加热甲中的玻璃棒后接触白磷并盖紧瓶塞;④将乙中的镁条倒入到稀硫酸中;⑤装置冷却后再分别称量甲、乙两套装置以及生成物的质量。

学生11:实验现象:甲实验锥形瓶中产生了大量白烟、气球先胀后瘪。称量结果:反应前后质量没有改变。

学生12:实验现象:乙实验的溶液中冒出大量气泡，瓶口气球膨胀很大。称量结果:反应后质量减轻了。

学生13:板书化学反应符号表达式:

学生14:板书化学反应符号表达式:

教师:请同学们讨论:同样是在密闭装置中完成的实验，为什么称量结果还会有不同?请前后四人一组讨论。

学生15:生成的H2会向上飘。

教师:非常好，这位同学理解了!教师继续点拨:节日里我们购买的氢气球拉在手里，有一种向上的升力在作用。为什么?

学生16:恍然大悟:H2密度小，推动气球上升，若是空气就不行。

教师:这就好比在称一个物体重量时你向上提着物体，物体的重量能不减小吗?其中道理完全一样。

教师:(及时归纳提升)同学们:若要获得准确的探究结论，我们必须学会透过现象看本质，不要被假象所蒙蔽。同时只有仔细观察，严谨分析，去伪存真，才能获得科学结论。

教师:通过以上两组探究实验，同学们想到了什么?

学生:所有化学反应都遵循质量守恒定律。至于在具体的实验中所产生的反应前后质量有变化不守恒的假象，是因为反应物或生成物没有称量到位。

教师:不错!当我们发现反应前后质量不相等时，就必须深入到反应的过程中去仔细考察、思考，进行严谨的分析与推理，找出反应前后质量不相等的理由或原因，特别是当出现质量有变化的假象时更应该主动去分析、去思辨。

教师:通过这节课的学习，你们有哪些收获?

学生17:认识事物，要透过现象看本质，要学会去伪存真，综合考虑各种因素。

然而，任何一种教学方法都有其局限性，不是所有的内容都能采用对比方法，应该根据教材内容选用不同的教学方法。一般来说，每堂课的教学都需要采用多种教学方法，实践证明，只有综合地应用多种教学方法，才能全面地完成教学任务，达到良好的教学效果。

通过以上优秀教例的分析，对化学师范生进行教学设计起到了示范和启发的作用，使他们在中学化学教学设计中学会了应用“对比理论”。

以下是化学师范生设计的几个教例。

［教例2］生活中常见的盐教学设计片断

教师:“烧不断的棉线”——取一根经过多次“浸没于饱和食盐水→晾干”的棉线，一端拴在铁丝上，另一端拴上回形针，点燃棉线的下端。

学生:猜测:浸过饱和食盐水的棉线燃烧会有什么不同?

教师:请同学们注意观察。

学生:棉线点燃后，火焰慢慢地上延，一直燃到铁丝后熄灭，棉线被烧成焦黑却没有断，回形针还挂在那里。

教师:用一根没有经过饱和食盐水处理的棉线，一端拴在铁丝上，另一端拴上回形针，点燃棉线的下端。观察现象。

学生:棉线烧成灰烬，回形针掉在地面上。

教师:为什么经过饱和食盐水处理的棉线没有烧断?

学生:两根棉线的区别在于是否浸没了饱和食盐水，难道是食盐在其中起作用?

教师:分析得很好。

教师:因为棉线中充满了食盐晶体，点燃后，棉线虽然烧焦，但熔点高达801℃的食盐却不受影响，所以能保持棉线的原有形状。

设计意图:通过对比实验让学生形成强烈的视觉反差，鼓励学生积极思考、大胆猜测。培养学生的对比辨别能力，同时也激发了学生的好奇性和求知欲，培养学生的观察能力和思维能力。

［教例3］使用燃料对环境的影响教学设计片断

教师:展示图片。

学生:认真观看图片。

教师:观看图片，你能获得哪些信息?

学生:讨论、交流并回答:第一张图片呈现的是蓝天白云、绿草如茵，孩子们在优美的环境中健康快乐地成长。第二张图片呈现的是污染后的环境，使得出行的人们不得不戴上口罩。

师:造成环境污染的原因可能有哪些?

学生1:工厂产生的废气直接排放到空气中，造成空气污染。

学生2:汽车排放的尾气也会影响空气的质量。

学生3:煤燃烧产生的烟尘也会空气污染。

设计意图:让学生通过观察、对比分析图片获取信息。培养学生的观察能力，激发学生思考我们身边存在的环境问题。让学生了解社会的进步也会造成环境污染，对学生进行辩证唯物主义教育。

［教例4］第一节无机非金属材料的主角——硅教学设计片断

教师:展示刻有图案的磨砂玻璃瓶和教师课前准备好的画过图案用氢氟酸腐蚀过的玻璃。

学生:对磨砂玻璃瓶和玻璃上刻出的画很感兴趣，为什么在光滑的玻璃上可以画出这么漂亮的图案。

教师:为何会出现这种现象?

学生:难道是玻璃中的主要成分二氧化硅会与氢氟酸发生反应。

教师:教师课前准备好涂有石蜡的玻璃，让学生用长钢针在上面刻字画图。要求字迹、图案必须透过石蜡，让玻璃暴露出来，然后由教师在字迹和图案上涂上糊状的氟化钙，再滴上浓硫酸，放置。待下课后，用水冲洗，刮去石蜡后玻璃上就可以呈现出你们写的字和画图。

学生:学生兴趣盎然，积极参与活动，课堂气氛活跃，期待着看实验结果，听课更加认真。

教师:在实验室里氢氟酸是装在玻璃瓶中还是装塑料瓶中?

学生:齐声回答:塑料瓶。

教师:二氧化硅较稳定，只能与氢氟酸发生反应，而不能与其它酸发生反应。

设计意图:在学生感兴趣时设疑，激起学生思维的波澜。通过对实验的改进，实现了课堂演示实验的绿色化。考虑到实验的可操作性，让学生从看实验向参与实验的转变，学生积极参与，激发了学生的求知欲，从而实现了从“要我学”向“我要学”、 “我想学”转变。应用“对比理论”培养学生的观察能力，注意观察身边的化学。

……

化学教学论教学方法的改革使化学师范生的教学素质得到了较大的提升，在全国师范生化学教学素质大赛中取得了可喜的成绩。然而，我们对化学教学论教学方法改革的尝试还需要不断探索、改进和创新。教学方法的改革是一个永恒的研究课题，教学有法，但无定法，贵在得法。我们坚信，化学教学论教学方法应该随着中学课程改革进行相应的改革。教学方法改变是目前中学课改的显著性标志。现代教学方法是贯穿现代启发精神，以便使学生更快的建构知识，特别是更好的发展能力，同时也重视培养学生思想品德的教学方法。高校化学教学论教学方法的改革，在组织实施本门课教学时，一定要采取通过实践环节 (活动)来带动有关理论学习的策略，为师范生提供探究、体验和反省的情境和机会。

［1］刘知新主编.化学教学论 （第四版）［M］.北京：高等教育出版社，2009，10—12.

［2］刘知新主编，梁慧姝，郑长龙著.化学实验论［M］.南宁：广西教育出版社，1992，80—95.

［3］潘鸿章主编.中学化学实验研究与创新 ［M］.海口：南方出版社，2001，108—126.