“對比理論”在化學教學論教學中的應用

林惠昆，羅 琴

(1.德宏師范高等專科學校理工系，云南 德宏 678400;2.楚雄師范學院化學與生命科學系，云南 楚雄 675000)

化學教學論是化學師范生的必修課，本門課程是一門實踐性很強的教學理論課。說它“實踐性”很強，是因為缺少了實踐 (學習者親身實踐、體驗、包括試誤)僅靠理論去“感悟”是不能內化 (建構)為自己的理念和解決教學實際問題的本領［1］。因此，在教學中，盡可能利用優秀教師的教例及本屆和往屆同學的典型教例，對師范生進行生動的榜樣教育，同時或隨后輔以理論分析和講授，促使師范生真正懂得典型教例的含義，從中受到啟發，學到一些“本領”，并明確或樹立先進的化學教育理念。

已被公認的教育心理學中的“對比理論”認為:可視對比情境比想象對比情境更能大幅度降低從簡單模仿到有目的自主選擇的難度，更易促進學生對知識技能的主動建構。根據這一理論要點，教師在教學中可根據教學內容進行重新選材設計，并在實踐中加以改進。優秀教師有效的教學事實證明:可視對比情境非常適合學生的認知特點。要組織好對比探究教學，應該同時具備兩個基本要素:一是在教學中教師盡可能采用可視對比情境 (實驗情境、圖片情境、錄像情境等)，因為只有可視對比情境，才能有效激發學生的認知沖突，這樣學生才會情不自禁地投入到探究活動中去。二是教師選取的情境素材要貼近學生的生活經驗，特別是設計的探究問題一定要簡潔、合理，適合學生的思維特點，并且要在學生需要表達的時候發問，即問題與思考要“同步”，師問與生答，要“匹配”，都要落在學生的“最近發展區”內。只有這樣的探究活動，才會生成足夠的思辨容量，起到培養學生創新思維的作用［2］。

在化學教學論教學中，我們以質量守恒定律的教學設計為例進行分析，啟發學生在中學化學教學設計中應用“對比理論”。

［教例1］質量守恒定律的教學設計片斷［3］

設計意圖:根據學生認知基礎，在掌握化學反應的微觀本質 (原子重組)后，他們是不難理解化學反應前后總質量保持不變這一規律的。怎樣讓學生主動建構質量守恒定律這些重要的化學概念與原理?應該是引導學生在對比實驗的觀察分析中主動建構?這既是新課改的重要理念，也是在教學中滲透學習方法指導，增加思辨容量的好時機。教師可以根據學校條件和學生實際情況對本節課的實驗探究素材進行篩選與重組。重組設計的目的是:通過學生完成對比實驗，為學生觀察、討論、分析提供載體，并讓學生在動手、動眼、動口、動腦中主動建構質量守恒概念，并運用這一定律。學會透過現象看本質，體會認識事物的基本方法，提高他們分析問題、解決問題的能力。

重組的對比探究實驗有如下兩組。

探究實驗一 鎂條在空氣中燃燒

教師:請同學們分小組 (兩人一組)完成探究實驗，步驟是:①天平調平;②稱量一段鎂條與石棉網的總質量;③點燃鎂條;④燃燒后再稱量白色粉末與石棉網的總質量。實驗完成后，要求同學描述現象和報出稱量結果。

學生1:實驗現象:發出耀眼的白光，放出大量的熱，既有白色固體粉末生成又有白煙冒出。

學生2:稱量結果:白色粉末和石棉網的質量比原來鎂條和石棉網的質量有所減少。

教師:實驗現象描述得很正確!但為什么燃燒前后物質的質量不守恒?是不是該反應不遵循質量守恒定律?或者說質量守恒定律不適合該反應?

學生:思考、討論、發言。

教師:我想請同學們將剛才的實驗改動一下，然后再來討論，或許你就會找到正確的答案。

教師:實驗步驟改為:①天平調平;②稱量一段鎂條、石棉網及大燒杯的總質量;③點燃鎂條并將大燒杯罩在火焰上方 (適當遠一些);④稱量石棉網、白色粉末及大燒杯的質量。實驗完畢，請同學展示大燒杯，并描述觀察到的現象，報出稱量的結果。

學生3:實驗現象:燒杯內壁及底部均有白色固體粉末覆蓋。

學生4:稱量結果:反應后的質量比反應前的質量增大了。

教師:請一位同學將該反應的化學符號表達式寫在黑板上。

學生5:板書:

教師:請同學們前后四人討論一下:為什么同樣的反應，稱量結果卻不相同?而且兩次反應前后的總質量都不守恒?(同學們討論得非常熱烈)

學生6:兩次實驗所稱到的反應物、生成物質量都不相同，所以實驗結果也就不同。

學生7:兩次實驗中，鎂條燃燒所消耗掉的氧氣的質量都沒有稱到。

學生8:第一次實驗中，冒出的白煙沒有稱到，而第二次實驗時卻用大燒杯收集到了大部分的白煙 (即附在燒杯內壁和底部的白色固體粉末)，因此，兩次稱量結果不相同，而且，反應前后的質量都不守恒。

教師:如何設計實驗可以使這個反應達到質量守恒呢?

學生9:在密閉容器中完成實驗，所有反應物和生成物的質量都要稱到。這樣，反應前后的質量總和就會保持不變。

教師:我們可以先寫出反應前后各物質間的質量關系如下:

教師:同學們能理解這個等式嗎?

學生:(齊聲回答)能理解 (有的點頭示意)。

教師:請結合剛才看到的實驗現象思考:等式中哪一項屬于變量?

學生10:白煙的多少是變量。

教師:很好!其實，燃燒得旺不旺，產生的白煙會有多有少的!

當冒掉的白煙多時＞mO2，則留下的白色粉末就少，故反應后的質量應該小于鎂條質量。

當冒掉的白煙少時＜mO2，則留下的白色粉末就多，故反應后的質量應該大于鎂條質量。

如果冒掉的白煙質量恰好等于消耗的氧氣質量，所稱白色粉末質量會等于鎂條質量，只是發生的幾率較小而已。

學生:頻頻點頭。

教師:剛才有同學說，只要在密閉容器中做實驗，而且稱到所有物質的質量總和，反應前后的質量就會保持不變，果真如此嗎?

學生:主動思考，但臉露疑慮。

探究實驗二：在密閉容器中的反應

教師:請同學分小組完成以下兩個實驗，我們讓事實來說話!

教師:實驗步驟是:①天平調平;②稱量甲、乙兩套裝置 (含藥品)的質量;③加熱甲中的玻璃棒后接觸白磷并蓋緊瓶塞;④將乙中的鎂條倒入到稀硫酸中;⑤裝置冷卻后再分別稱量甲、乙兩套裝置以及生成物的質量。

學生11:實驗現象:甲實驗錐形瓶中產生了大量白煙、氣球先脹后癟。稱量結果:反應前后質量沒有改變。

學生12:實驗現象:乙實驗的溶液中冒出大量氣泡，瓶口氣球膨脹很大。稱量結果:反應后質量減輕了。

學生13:板書化學反應符號表達式:

學生14:板書化學反應符號表達式:

教師:請同學們討論:同樣是在密閉裝置中完成的實驗，為什么稱量結果還會有不同?請前后四人一組討論。

學生15:生成的H2會向上飄。

教師:非常好，這位同學理解了!教師繼續點撥:節日里我們購買的氫氣球拉在手里，有一種向上的升力在作用。為什么?

學生16:恍然大悟:H2密度小，推動氣球上升，若是空氣就不行。

教師:這就好比在稱一個物體重量時你向上提著物體，物體的重量能不減小嗎?其中道理完全一樣。

教師:(及時歸納提升)同學們:若要獲得準確的探究結論，我們必須學會透過現象看本質，不要被假象所蒙蔽。同時只有仔細觀察，嚴謹分析，去偽存真，才能獲得科學結論。

教師:通過以上兩組探究實驗，同學們想到了什么?

學生:所有化學反應都遵循質量守恒定律。至于在具體的實驗中所產生的反應前后質量有變化不守恒的假象，是因為反應物或生成物沒有稱量到位。

教師:不錯!當我們發現反應前后質量不相等時，就必須深入到反應的過程中去仔細考察、思考，進行嚴謹的分析與推理，找出反應前后質量不相等的理由或原因，特別是當出現質量有變化的假象時更應該主動去分析、去思辨。

教師:通過這節課的學習，你們有哪些收獲?

學生17:認識事物，要透過現象看本質，要學會去偽存真，綜合考慮各種因素。

然而，任何一種教學方法都有其局限性，不是所有的內容都能采用對比方法，應該根據教材內容選用不同的教學方法。一般來說，每堂課的教學都需要采用多種教學方法，實踐證明，只有綜合地應用多種教學方法，才能全面地完成教學任務，達到良好的教學效果。

通過以上優秀教例的分析，對化學師范生進行教學設計起到了示范和啟發的作用，使他們在中學化學教學設計中學會了應用“對比理論”。

以下是化學師范生設計的幾個教例。

［教例2］生活中常見的鹽教學設計片斷

教師:“燒不斷的棉線”——取一根經過多次“浸沒于飽和食鹽水→晾干”的棉線，一端拴在鐵絲上，另一端拴上回形針，點燃棉線的下端。

學生:猜測:浸過飽和食鹽水的棉線燃燒會有什么不同?

教師:請同學們注意觀察。

學生:棉線點燃后，火焰慢慢地上延，一直燃到鐵絲后熄滅，棉線被燒成焦黑卻沒有斷，回形針還掛在那里。

教師:用一根沒有經過飽和食鹽水處理的棉線，一端拴在鐵絲上，另一端拴上回形針，點燃棉線的下端。觀察現象。

學生:棉線燒成灰燼，回形針掉在地面上。

教師:為什么經過飽和食鹽水處理的棉線沒有燒斷?

學生:兩根棉線的區別在于是否浸沒了飽和食鹽水，難道是食鹽在其中起作用?

教師:分析得很好。

教師:因為棉線中充滿了食鹽晶體，點燃后，棉線雖然燒焦，但熔點高達801℃的食鹽卻不受影響，所以能保持棉線的原有形狀。

設計意圖:通過對比實驗讓學生形成強烈的視覺反差，鼓勵學生積極思考、大膽猜測。培養學生的對比辨別能力，同時也激發了學生的好奇性和求知欲，培養學生的觀察能力和思維能力。

［教例3］使用燃料對環境的影響教學設計片斷

教師:展示圖片。

學生:認真觀看圖片。

教師:觀看圖片，你能獲得哪些信息?

學生:討論、交流并回答:第一張圖片呈現的是藍天白云、綠草如茵，孩子們在優美的環境中健康快樂地成長。第二張圖片呈現的是污染后的環境，使得出行的人們不得不戴上口罩。

師:造成環境污染的原因可能有哪些?

學生1:工廠產生的廢氣直接排放到空氣中，造成空氣污染。

學生2:汽車排放的尾氣也會影響空氣的質量。

學生3:煤燃燒產生的煙塵也會空氣污染。

設計意圖:讓學生通過觀察、對比分析圖片獲取信息。培養學生的觀察能力，激發學生思考我們身邊存在的環境問題。讓學生了解社會的進步也會造成環境污染，對學生進行辯證唯物主義教育。

［教例4］第一節無機非金屬材料的主角——硅教學設計片斷

教師:展示刻有圖案的磨砂玻璃瓶和教師課前準備好的畫過圖案用氫氟酸腐蝕過的玻璃。

學生:對磨砂玻璃瓶和玻璃上刻出的畫很感興趣，為什么在光滑的玻璃上可以畫出這么漂亮的圖案。

教師:為何會出現這種現象?

學生:難道是玻璃中的主要成分二氧化硅會與氫氟酸發生反應。

教師:教師課前準備好涂有石蠟的玻璃，讓學生用長鋼針在上面刻字畫圖。要求字跡、圖案必須透過石蠟，讓玻璃暴露出來，然后由教師在字跡和圖案上涂上糊狀的氟化鈣，再滴上濃硫酸，放置。待下課后，用水沖洗，刮去石蠟后玻璃上就可以呈現出你們寫的字和畫圖。

學生:學生興趣盎然，積極參與活動，課堂氣氛活躍，期待著看實驗結果，聽課更加認真。

教師:在實驗室里氫氟酸是裝在玻璃瓶中還是裝塑料瓶中?

學生:齊聲回答:塑料瓶。

教師:二氧化硅較穩定，只能與氫氟酸發生反應，而不能與其它酸發生反應。

設計意圖:在學生感興趣時設疑，激起學生思維的波瀾。通過對實驗的改進，實現了課堂演示實驗的綠色化?？紤]到實驗的可操作性，讓學生從看實驗向參與實驗的轉變，學生積極參與，激發了學生的求知欲，從而實現了從“要我學”向“我要學”、 “我想學”轉變。應用“對比理論”培養學生的觀察能力，注意觀察身邊的化學。

……

化學教學論教學方法的改革使化學師范生的教學素質得到了較大的提升，在全國師范生化學教學素質大賽中取得了可喜的成績。然而，我們對化學教學論教學方法改革的嘗試還需要不斷探索、改進和創新。教學方法的改革是一個永恒的研究課題，教學有法，但無定法，貴在得法。我們堅信，化學教學論教學方法應該隨著中學課程改革進行相應的改革。教學方法改變是目前中學課改的顯著性標志?，F代教學方法是貫穿現代啟發精神，以便使學生更快的建構知識，特別是更好的發展能力，同時也重視培養學生思想品德的教學方法。高?；瘜W教學論教學方法的改革，在組織實施本門課教學時，一定要采取通過實踐環節 (活動)來帶動有關理論學習的策略，為師范生提供探究、體驗和反省的情境和機會。

［1］劉知新主編.化學教學論 （第四版）［M］.北京：高等教育出版社，2009，10—12.

［2］劉知新主編，梁慧姝，鄭長龍著.化學實驗論［M］.南寧：廣西教育出版社，1992，80—95.

［3］潘鴻章主編.中學化學實驗研究與創新 ［M］.?？冢耗戏匠霭嫔?，2001，108—126.