比較法在科學(xué)教學(xué)中的幾點(diǎn)應(yīng)用

夏利星

摘要：本文通過對具體實(shí)例的分析，介紹了比較法在初中科學(xué)教學(xué)中的幾點(diǎn)運(yùn)用，主要是以下幾方面：一是在概念學(xué)習(xí)上，二是在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)上，三是如何在比較的基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)分類。

關(guān)鍵詞：科學(xué)教學(xué)；比較法；分類

中圖分類號：G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1992-7711（2018）02-0028

比較法是最基本的邏輯方法，它是指把有關(guān)的對象放在一起，找出它們之間的相同點(diǎn)、相似點(diǎn)和不同點(diǎn)，以達(dá)到認(rèn)識(shí)對象的目的，并通過分析綜合，概括出其中規(guī)律。在初中科學(xué)的學(xué)習(xí)中，將對象之間復(fù)雜多樣的現(xiàn)象進(jìn)行分析和綜合比較，不但有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)知識(shí)，還能夠幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)事物和現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，從而更加系統(tǒng)、深刻地認(rèn)識(shí)事物，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

一、比較法在概念學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

有很多科學(xué)概念容易混淆，如相互作用力和平衡力，如果不反復(fù)推敲，便易混易錯(cuò)，以致張冠李戴。教師應(yīng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行比較，使學(xué)生能夠找出不同概念之間的相同點(diǎn)、不同點(diǎn)和相似點(diǎn)。再者，有些概念還必須通過咬文嚼字才能徹底搞清，凡此種種，只有通過比較才能真正掌握概念，形成長久記憶。

由于相互作用力與平衡力的概念較為相似，易造成認(rèn)識(shí)模糊，思維混亂，無從下手，可對以下幾個(gè)方面進(jìn)行比較：

經(jīng)以上比較，可見相互作用力與平衡力的主要區(qū)別在于受力物體是否相同。清楚了這一點(diǎn)，對于下面的習(xí)題便可迎刃而解了。

例1. 在港口的集裝箱碼頭上，吊車正吊著集裝箱勻速上升。下列關(guān)于物體間作用力關(guān)系的說法，正確的是（ ）

A. 集裝箱受到的重力和鋼絲繩對它的拉力是一對平衡力

B. 集裝箱受到的重力和它對地球的吸引力是一對平衡力

C. 集裝箱受到的重力和鋼絲繩對它的拉力是一對相互作用力

D. 集裝箱受到的重力和它對鋼絲繩的拉力是一對相互作用力

此類習(xí)題主要考查學(xué)生理解概念是否正確，以及對兩種類似的情況（或數(shù)量）的比較、鑒別的能力。它的基本模式是：答案由A、B、C、D四個(gè)選項(xiàng)組成，A、B是需要比較的兩項(xiàng)實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容，它們之間必須是既有不同涵義，又要在某些方面有相似的內(nèi)容。

通過再次比較，可知鋼絲繩對集裝箱的拉力與集裝箱受到的重力是一對平衡力，集裝箱對鋼絲繩拉力與鋼絲繩對集裝箱拉力是一對相互作用力，因此正確答案是A。

例2. 下列氮肥中，氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的是（ ）

A. NH4NO3 B. （NH4）2SO4 C. NH4HCO3

D. CO（NH2）2 E.NH4Cl

這是一道計(jì)算型的選擇題。解這類題型題目，關(guān)鍵是要找出所求量與它所依據(jù)的變量之間的關(guān)系，轉(zhuǎn)化為其他的量進(jìn)行比較，選出最佳答案。

[解析]這道題要分別根據(jù)化學(xué)式的計(jì)算方法，求出各物質(zhì)的氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，再進(jìn)行比較，運(yùn)算過程很繁瑣，因此，我們可以把比較氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小轉(zhuǎn)化為比較相對分子質(zhì)量（式量）的大小的運(yùn)算就簡便了。

化合物中某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是由化合物的相對分子質(zhì)量（式量）以及化學(xué)式中該元素的原子個(gè)數(shù)的確定，知道相對分子質(zhì)量及原子個(gè)數(shù)，將五種物質(zhì)進(jìn)行比較。根據(jù)含氮原子數(shù)目可分為兩組：一組是A、B、D均有兩個(gè)氮原子，D的相對分子質(zhì)量最小，B的相對分子質(zhì)量最大，因此含氮量為D>A>B；另一組是C、E，均含一個(gè)氮原子，同理可知，E>C；D和E比較，D含氮數(shù)目是E的確倍，而D的相對分子質(zhì)量小于E的相對分子質(zhì)量的2倍，故最高的含氮量是D。

盡管此題可通過計(jì)算，得出各物質(zhì)中N元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)后再得到正確答案，但增加一種方法可以提高學(xué)生一題多解的思維能力。

二、運(yùn)用比較巧解實(shí)驗(yàn)題

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)用比較的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，利用演示實(shí)驗(yàn)，闡明理論知識(shí)，從而解答相關(guān)的實(shí)驗(yàn)習(xí)題。

例：為了檢查酶的作用，有人做了如下實(shí)驗(yàn)（均在室溫下進(jìn)行）：

A. 在試管A中加入3%的過氧化氫5mL，再加入新鮮的雞肝片（含酶）1g，有氣體產(chǎn)生

B. 在試管B中加入水5mL，再加入新鮮的雞肝片1g，無氣體產(chǎn)生

C. 在試管C中加入3%的過氧化氫5mL，再加入煮沸后的雞肝片1g，無氣體產(chǎn)生

D. 在試管D中加入5%的過氧化氫3mL和10%的鹽酸2mL，再加入新鮮的雞肝片1g，無氣體產(chǎn)生

E. 在試管E中加入3%的過氧化氫5mL和10%的氫氧化鈉溶液2mL，再加入新鮮的雞肝片1g，無氣體產(chǎn)生

F. 在試管F中加入3%的過氧化氫5mL，再加入二氧化錳1g，有氣體產(chǎn)生

G. 在試管G中加入水5mL，再加入二氧化錳1g，無氣體產(chǎn)生

（1）通過上述實(shí)驗(yàn)，可以得出的結(jié)論是 ；

（2）寫出上述實(shí)驗(yàn)中有氣體產(chǎn)生的反應(yīng)的化學(xué)方程

。

思路：本題通過提供一組關(guān)于酶的催化作用的比較實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生能對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析處理，從中得出酶的催化作用的條件等結(jié)論。本題旨在使學(xué)生熟悉科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，學(xué)會(huì)從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中進(jìn)行抽象歸納的科學(xué)思維。

試題提供的一組實(shí)驗(yàn)中，能產(chǎn)生氣體的實(shí)驗(yàn)有A和F，沒有氣體產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)有B、C、D、E、G。實(shí)驗(yàn)A和F有氣體產(chǎn)生，說明過氧化氫在酶（過氧化氫酶）和二氧化錳的催化作用下能夠分解出氧氣；實(shí)驗(yàn)B和G無氣體產(chǎn)生，說明水在酶和二氧化錳存在時(shí)仍然穩(wěn)定不分解；其余三個(gè)實(shí)驗(yàn)無氣體產(chǎn)生，說明了酶加熱后會(huì)失去活性，或酶在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的條件下也不起作用。

答案：（1）可以得出的結(jié)論有：過氧化氫在酶（過氧化氫酶）或二氧化錳的催化作用下能夠分解出氧氣；水在酶和二氧化錳存在時(shí)不能分解；酶在加熱后會(huì)失去活性；酶在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的條件下也不起催化作用。

（2）2H2O2===== 2H2O + O2

在本題中單純地運(yùn)用了比較法進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)生掌握比較法和其他科學(xué)方法的區(qū)別，并有利于運(yùn)用比較法這一科學(xué)方法。

只有在基礎(chǔ)知識(shí)掌握良好的情況下，才能完成運(yùn)用比較法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際生活中，加強(qiáng)對學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)中巧用比較，增加實(shí)驗(yàn)的可信度。如證明大氣壓存在的覆杯實(shí)驗(yàn)：先演示用杯子裝滿水倒置，水向下流出；再演示裝滿水的杯子加蓋紙板后倒置水，不流出。通過將“水流出”的先前經(jīng)驗(yàn)與“水不流出”的反常現(xiàn)象進(jìn)行比較，使“水不流出”的現(xiàn)象更加引人注目，其效果無疑也更明顯。再如連通器實(shí)驗(yàn)中，U形壓強(qiáng)計(jì)中的水染紅；證明大氣壓存在時(shí)的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)等均采用這樣的方法。

再如：有四根長短、粗細(xì)都相同的金屬（圖略），l1和l3是鐵，l2和l4是銅。將l1和l2的一端連在一起。將l3和l4并聯(lián)起來接在電路上。在每根金屬棒下都用等量的凡士林粘上幾根火柴。當(dāng)閉合開關(guān)S的同時(shí)，也立即開始對l1和l2的連結(jié)處用酒精燈加熱。請討論所出現(xiàn)的異同現(xiàn)象及其原因。

通過對這問題的討論，通過實(shí)驗(yàn)比較，不但能認(rèn)識(shí)不同金屬傳導(dǎo)熱的本質(zhì)不同，還將更深刻認(rèn)識(shí)到：金屬傳導(dǎo)熱是從熱源開始，沿著導(dǎo)體由近至遠(yuǎn)，逐漸傳遞，在傳遞熱能的過程中，盡管是同一導(dǎo)體，不同位置溫度不同，越靠近熱源，導(dǎo)體溫度越高（火柴桿先后依次掉下就是最好的證明）。而通電的金屬導(dǎo)體是同時(shí)受熱。依Q=U2t/R式可知，在相同時(shí)間里，銅棒產(chǎn)生的熱量多（故銅棒的火柴桿先同時(shí)掉下）。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是熱能的傳遞；第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是電流的熱效應(yīng)，兩導(dǎo)體l3和l4的熱能是由電能轉(zhuǎn)移而來。

上例相似實(shí)驗(yàn)，通過分析和比較，才能抓住本質(zhì)問題，進(jìn)一步加強(qiáng)對相似實(shí)驗(yàn)的理解。又如在學(xué)習(xí)沸騰現(xiàn)象時(shí)，可以觀察液體在沸騰前和沸騰時(shí)的情況，并進(jìn)行比較。這時(shí)，要求學(xué)生做到細(xì)致、敏捷、全面、準(zhǔn)確地觀察。結(jié)果會(huì)發(fā)現(xiàn)：沸騰前，液體內(nèi)部形成氣泡，氣泡在上升過程中逐漸變大，達(dá)到液面后破裂。通過液體沸騰前、后的情況比較，可以得知：沸騰是液體內(nèi)部和表面都進(jìn)行劇烈地汽化的現(xiàn)象。通過比較，可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的有趣性，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，促進(jìn)對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

俗話說：“不比不知道，一比嚇一跳。”把兩種差異很大甚至截然相反的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同是先后呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，學(xué)生會(huì)感到驚訝，思維頓時(shí)被激活。學(xué)生通過積極主動(dòng)地思考，從差異中找到答案，領(lǐng)悟其中的科學(xué)原理。

三、比較是分類的基礎(chǔ)

通過比較，知道了不同事物之間的相似性和相同點(diǎn)之后，進(jìn)而把具有共同特點(diǎn)的個(gè)體對象歸為一類，即分類。在比較基礎(chǔ)上將大量事實(shí)材料進(jìn)行系統(tǒng)整理、分類，可以揭示出事物的內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律，例如生物分類可以揭示生物進(jìn)化過程。

科學(xué)教科書中學(xué)習(xí)物體分類時(shí)教學(xué)運(yùn)用了先比較后分類的學(xué)習(xí)方法。對于有生命的物體歸為生物，無生命的物體歸為非生物。那么生物和非生物的個(gè)性和共性有哪些在講解時(shí)要先說，然后舉幾個(gè)實(shí)例生物分析才能分類。對知識(shí)學(xué)習(xí)要潤物細(xì)無聲，點(diǎn)點(diǎn)滴滴地進(jìn)行，把知識(shí)作為載體傳授知識(shí)給學(xué)生。

四、結(jié)論

科學(xué)方法來源于人們探索物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律和物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)的實(shí)踐。方法與知識(shí)相伴生，相互聯(lián)系，共同發(fā)展。知識(shí)是方法的載體，中學(xué)科學(xué)課主要是講述事物的共性和個(gè)性，都是科學(xué)家經(jīng)過反復(fù)總結(jié)比較得出的知識(shí)，運(yùn)用比較法進(jìn)行學(xué)習(xí)才能更好地利用原有的知識(shí)發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象創(chuàng)造新的理論。在教學(xué)中運(yùn)用比較法要注意：1. 符合學(xué)生的思維特點(diǎn)；2. 本質(zhì)相同或相反的比較；同類或不同類的比較；3. 比較要全面，要注意事物的可比性。

科學(xué)課中利用比較法教學(xué)的因素和內(nèi)容很多，并且比較法在其他領(lǐng)域運(yùn)用也非常廣泛。

（作者單位：浙江省桐鄉(xiāng)市石門路學(xué)校 314500）