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摘 要:新的化学课程标准要求以培养学生的创新精神和实践能力为重点,倡导学生进行自主、探究、合作地学习,强调科学探究是一种重要而有效的学习方式。在化学教学中实施对比分析探究及对比实验是体现这个精神的重要体现。学生若能掌握好对比策略运用,对形成科学严谨的探究思想,提高逻辑思维能力及解决化学高考试题的能力等都具有十分重要的作用。下面结合例证,就对比分析方法的掌握及应用,对一些探讨。
关键词:对比法;对比实验;实践应用
一、掌握对比实验的环节及要点,实施对比实验探究
对比实验实际上就是在研究一种条件对研究对象的影响时,所进行的只有一个条件不同而其他条件相同的实验。解决问题的关键是要分析清楚研究对象是受几个条件影响的,每个条件就是一个变量,在探究某个变量时就要控制其它的变量即几个变量中只能有一个量在变,其它量不变或其它条件都必须相同,然后通过实验测定这个变量,得出相应结论。
例如,我们要探究能使酚酞试液变红的是NaOH溶液中的哪一种粒子?
首先我们必须弄清该情景条件下的各相关变量:即NaOH溶液中的各种粒子( H2O、Na+、OH-),然后依据控制变量法的思想原则,设计变量验证的实验方案,观察实验现象,得出实验结论。
实验步骤现象: ①取少量NaCl溶液放入试管中,滴入几滴酚酞试液不变红;②取少量NaOH溶液放入试管中,滴入几滴酚酞试液变红。通过分析步骤①可知Na+、H2O不能使酚酞试液变红,从而得出是步骤②中的OH-使酚酞试液变红。
在列出影响研究对象的变量,关键是弄清该情景条件下的各有效变量,不可少也不能多。例如:要探究某同学用氢气还原氧化铜所得到的红色物质的组成。在分析可能的组成时,许多同学得出多种组合如:①Cu Cu2O CuO②Cu Cu2O③Cu2O CuO ④Cu CuO⑤Cu⑥Cu2O⑦CuO,忽略了限制条件中的“红色”,其实完全列举只有三中可能:①Cu ②Cu2O ③Cu Cu2O;在对比实验的设计中,应根据教材的内容、学生认知水平、实验条件,尽量设计原理正确、现象明显、步骤简单,思维严密的实验,提高验证的有效性。例如:要求探究说明氯水使红纸片褪色是HClO的作用,而不是氯水中的其他粒子。根据分析,只需要设计三个对比实验:①用干燥的氯气与干燥的红纸作用②用盐酸溶液与红纸作用③用氯水与红纸作用,通过实验现象,就能说明,而许多同学会多设计一个实验④水与红纸作用,显得画蛇添足;在分析实验现象得出结论时,也要注意结论的准确性,需全面考虑多种因素,例如,颜色中深色可以遮盖浅色,增函数中有正比例函数与其他变化函数的区别等。
二、运用对比策略,探究分析化学图表、数据、实验现象
對比分析法在化学学科知识探究中应用。不仅可设计为对比实验用于探究未知物质的性质、变化规律等还是分析化学问题,帮助透过纷繁复杂的表面现象,有选择、有重点地捕捉目标信息,发现其共性,找出其本质。
例如:有这样一道数据分析题:工业制备硝酸的中间步骤之一是2NO2 + O2 == 2NO2,以下是研究该反应在600K时初始浓度和初始速率所得的数据.
根据数据,你所得出的实验结论是:
本题是实验数据分析题,该题给出的是一道对比实验题的数据,依题意,要求解答的问题是要找出反应物的初始浓度和初始速率的关系,解题的一般方法是:①数据分析:(先分类,后对比)运用对比分析法的基本原理,首先是把实验数据进行分类,使一组数据只有一个自变量,然后再分别对比分析每一组数据内的单一自变量的变化规律。本题中有两个自变量,数据分为两组,可以看到当CO(NO)不变时,V(NO)随CO(O2)的变化关系以及当CO(O2)不变时,V(NO)随CO(NO)的变化关系;②作结论:作结论时,应当尽量地找到量化的准确结论,粗略地宏观判断不能表达出思维的严密性。在该题中,通过数据表观分析,可以很快知道,当CO(NO)不变时,V(NO)随CO(O2)的增大而增大以及当CO(O2)不变时,V(NO)随CO(NO)的增大而增大,进一步归纳可得出初始反应速率随初始反应物浓度的增大而增大,若这样作结论,则没能挖掘出数据的正确含义,只是粗略宏观的结论,只要深入数据分析,还会揭示出当CO(NO)不变时,V(NO)与CO(O2)的成正比例关系以及当CO(O2)不变时,V(NO)与CO2(NO)成正比例关系,若用一个式子来表达,结论可写为:V(NO)== K ·CO2(NO)·CO(O2)(K为常数)。
三、通过对比策略的应用实践,优化了学习过程,提高了科学探究能力
1.实施对比实验,激发了学生的学习兴趣
托尔斯泰曾经说过:“成功的教学,所需的不是强制,而是激发学生学习的兴趣。”对比探究是带着问题,有着比照,层层剖析,合乎人的认识习惯,容易激发学生的思维热情,又由于实验本身就有很丰富的感官刺激性,易引起他们强烈的好奇心和求知欲,激发了他们产生主动探究知识的欲望。感受化学世界的神秘、新奇、美丽,使他们向往学习化学,增强对化学学科的兴趣,从而沉浸在乐学的气氛中,主动学习、积极进取。
2. 实施对比实验,培养学生的科学探究精神和逻辑思维能力
化学实验对于学生掌握知识、形成能力具有特别重要的意义。实施对比实验不仅要求学生掌握一定的化学知识和实验技能,还要求他们能灵活地、创造性地综合运用这些知识和技能。设计和实施对比实验在激发学生的创新欲望、培养他们的创新意识和创新能力等方面所具有的作用是其它常规实验所无法比拟的。因为对比实验的设计和实施,多数都是新生成的,学生要设计出一个严谨合理的实验方案,需要在老师指导或同学协作下,通过多次的设计和修改,付出许多辛勤的劳动,在这种逐步完善的创造过程中,学生的思维和能力都能得到锻炼和提高。
参考文献:
[1]王祖浩、王磊 普通高中化学课程标准(实验)解读,武汉:湖北教育出版社,2004.
[2]卢建筠.高中新课程教学策略 广东教育出版社,2004.5
关键词:对比法;对比实验;实践应用
一、掌握对比实验的环节及要点,实施对比实验探究
对比实验实际上就是在研究一种条件对研究对象的影响时,所进行的只有一个条件不同而其他条件相同的实验。解决问题的关键是要分析清楚研究对象是受几个条件影响的,每个条件就是一个变量,在探究某个变量时就要控制其它的变量即几个变量中只能有一个量在变,其它量不变或其它条件都必须相同,然后通过实验测定这个变量,得出相应结论。
例如,我们要探究能使酚酞试液变红的是NaOH溶液中的哪一种粒子?
首先我们必须弄清该情景条件下的各相关变量:即NaOH溶液中的各种粒子( H2O、Na+、OH-),然后依据控制变量法的思想原则,设计变量验证的实验方案,观察实验现象,得出实验结论。
实验步骤现象: ①取少量NaCl溶液放入试管中,滴入几滴酚酞试液不变红;②取少量NaOH溶液放入试管中,滴入几滴酚酞试液变红。通过分析步骤①可知Na+、H2O不能使酚酞试液变红,从而得出是步骤②中的OH-使酚酞试液变红。
在列出影响研究对象的变量,关键是弄清该情景条件下的各有效变量,不可少也不能多。例如:要探究某同学用氢气还原氧化铜所得到的红色物质的组成。在分析可能的组成时,许多同学得出多种组合如:①Cu Cu2O CuO②Cu Cu2O③Cu2O CuO ④Cu CuO⑤Cu⑥Cu2O⑦CuO,忽略了限制条件中的“红色”,其实完全列举只有三中可能:①Cu ②Cu2O ③Cu Cu2O;在对比实验的设计中,应根据教材的内容、学生认知水平、实验条件,尽量设计原理正确、现象明显、步骤简单,思维严密的实验,提高验证的有效性。例如:要求探究说明氯水使红纸片褪色是HClO的作用,而不是氯水中的其他粒子。根据分析,只需要设计三个对比实验:①用干燥的氯气与干燥的红纸作用②用盐酸溶液与红纸作用③用氯水与红纸作用,通过实验现象,就能说明,而许多同学会多设计一个实验④水与红纸作用,显得画蛇添足;在分析实验现象得出结论时,也要注意结论的准确性,需全面考虑多种因素,例如,颜色中深色可以遮盖浅色,增函数中有正比例函数与其他变化函数的区别等。
二、运用对比策略,探究分析化学图表、数据、实验现象
對比分析法在化学学科知识探究中应用。不仅可设计为对比实验用于探究未知物质的性质、变化规律等还是分析化学问题,帮助透过纷繁复杂的表面现象,有选择、有重点地捕捉目标信息,发现其共性,找出其本质。
例如:有这样一道数据分析题:工业制备硝酸的中间步骤之一是2NO2 + O2 == 2NO2,以下是研究该反应在600K时初始浓度和初始速率所得的数据.
根据数据,你所得出的实验结论是:
本题是实验数据分析题,该题给出的是一道对比实验题的数据,依题意,要求解答的问题是要找出反应物的初始浓度和初始速率的关系,解题的一般方法是:①数据分析:(先分类,后对比)运用对比分析法的基本原理,首先是把实验数据进行分类,使一组数据只有一个自变量,然后再分别对比分析每一组数据内的单一自变量的变化规律。本题中有两个自变量,数据分为两组,可以看到当CO(NO)不变时,V(NO)随CO(O2)的变化关系以及当CO(O2)不变时,V(NO)随CO(NO)的变化关系;②作结论:作结论时,应当尽量地找到量化的准确结论,粗略地宏观判断不能表达出思维的严密性。在该题中,通过数据表观分析,可以很快知道,当CO(NO)不变时,V(NO)随CO(O2)的增大而增大以及当CO(O2)不变时,V(NO)随CO(NO)的增大而增大,进一步归纳可得出初始反应速率随初始反应物浓度的增大而增大,若这样作结论,则没能挖掘出数据的正确含义,只是粗略宏观的结论,只要深入数据分析,还会揭示出当CO(NO)不变时,V(NO)与CO(O2)的成正比例关系以及当CO(O2)不变时,V(NO)与CO2(NO)成正比例关系,若用一个式子来表达,结论可写为:V(NO)== K ·CO2(NO)·CO(O2)(K为常数)。
三、通过对比策略的应用实践,优化了学习过程,提高了科学探究能力
1.实施对比实验,激发了学生的学习兴趣
托尔斯泰曾经说过:“成功的教学,所需的不是强制,而是激发学生学习的兴趣。”对比探究是带着问题,有着比照,层层剖析,合乎人的认识习惯,容易激发学生的思维热情,又由于实验本身就有很丰富的感官刺激性,易引起他们强烈的好奇心和求知欲,激发了他们产生主动探究知识的欲望。感受化学世界的神秘、新奇、美丽,使他们向往学习化学,增强对化学学科的兴趣,从而沉浸在乐学的气氛中,主动学习、积极进取。
2. 实施对比实验,培养学生的科学探究精神和逻辑思维能力
化学实验对于学生掌握知识、形成能力具有特别重要的意义。实施对比实验不仅要求学生掌握一定的化学知识和实验技能,还要求他们能灵活地、创造性地综合运用这些知识和技能。设计和实施对比实验在激发学生的创新欲望、培养他们的创新意识和创新能力等方面所具有的作用是其它常规实验所无法比拟的。因为对比实验的设计和实施,多数都是新生成的,学生要设计出一个严谨合理的实验方案,需要在老师指导或同学协作下,通过多次的设计和修改,付出许多辛勤的劳动,在这种逐步完善的创造过程中,学生的思维和能力都能得到锻炼和提高。
参考文献:
[1]王祖浩、王磊 普通高中化学课程标准(实验)解读,武汉:湖北教育出版社,2004.
[2]卢建筠.高中新课程教学策略 广东教育出版社,2004.5