比较法在科学教学中的几点应用

夏利星

摘要：本文通过对具体实例的分析，介绍了比较法在初中科学教学中的几点运用，主要是以下几方面：一是在概念学习上，二是在实验学习上，三是如何在比较的基础上学会分类。

关键词：科学教学；比较法；分类

中图分类号：G632.0 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2018）02-0028

比较法是最基本的逻辑方法，它是指把有关的对象放在一起，找出它们之间的相同点、相似点和不同点，以达到认识对象的目的，并通过分析综合，概括出其中规律。在初中科学的学习中，将对象之间复杂多样的现象进行分析和综合比较，不但有利于学生学习和掌握科学知识，还能够帮助学生认识事物和现象的内在联系，从而更加系统、深刻地认识事物，培养学生的学习兴趣。

一、比较法在概念学习中的应用

有很多科学概念容易混淆，如相互作用力和平衡力，如果不反复推敲，便易混易错，以致张冠李戴。教师应有意识地引导学生进行比较，使学生能够找出不同概念之间的相同点、不同点和相似点。再者，有些概念还必须通过咬文嚼字才能彻底搞清，凡此种种，只有通过比较才能真正掌握概念，形成长久记忆。

由于相互作用力与平衡力的概念较为相似，易造成认识模糊，思维混乱，无从下手，可对以下几个方面进行比较：

经以上比较，可见相互作用力与平衡力的主要区别在于受力物体是否相同。清楚了这一点，对于下面的习题便可迎刃而解了。

例1. 在港口的集装箱码头上，吊车正吊着集装箱匀速上升。下列关于物体间作用力关系的说法，正确的是（ ）

A. 集装箱受到的重力和钢丝绳对它的拉力是一对平衡力

B. 集装箱受到的重力和它对地球的吸引力是一对平衡力

C. 集装箱受到的重力和钢丝绳对它的拉力是一对相互作用力

D. 集装箱受到的重力和它对钢丝绳的拉力是一对相互作用力

此类习题主要考查学生理解概念是否正确，以及对两种类似的情况（或数量）的比较、鉴别的能力。它的基本模式是：答案由A、B、C、D四个选项组成，A、B是需要比较的两项实质性的内容，它们之间必须是既有不同涵义，又要在某些方面有相似的内容。

通过再次比较，可知钢丝绳对集装箱的拉力与集装箱受到的重力是一对平衡力，集装箱对钢丝绳拉力与钢丝绳对集装箱拉力是一对相互作用力，因此正确答案是A。

例2. 下列氮肥中，氮元素的质量分数最大的是（ ）

A. NH4NO3 B. （NH4）2SO4 C. NH4HCO3

D. CO（NH2）2 E.NH4Cl

这是一道计算型的选择题。解这类题型题目，关键是要找出所求量与它所依据的变量之间的关系，转化为其他的量进行比较，选出最佳答案。

[解析]这道题要分别根据化学式的计算方法，求出各物质的氮元素的质量分数，再进行比较，运算过程很繁琐，因此，我们可以把比较氮元素的质量分数的大小转化为比较相对分子质量（式量）的大小的运算就简便了。

化合物中某元素的质量分数是由化合物的相对分子质量（式量）以及化学式中该元素的原子个数的确定，知道相对分子质量及原子个数，将五种物质进行比较。根据含氮原子数目可分为两组：一组是A、B、D均有两个氮原子，D的相对分子质量最小，B的相对分子质量最大，因此含氮量为D>A>B；另一组是C、E，均含一个氮原子，同理可知，E>C；D和E比较，D含氮数目是E的确倍，而D的相对分子质量小于E的相对分子质量的2倍，故最高的含氮量是D。

尽管此题可通过计算，得出各物质中N元素的质量分数后再得到正确答案，但增加一种方法可以提高学生一题多解的思维能力。

二、运用比较巧解实验题

在科学实验教学中，教师应用比较的方法设计实验方案，利用演示实验，阐明理论知识，从而解答相关的实验习题。

例：为了检查酶的作用，有人做了如下实验（均在室温下进行）：

A. 在试管A中加入3%的过氧化氢5mL，再加入新鲜的鸡肝片（含酶）1g，有气体产生

B. 在试管B中加入水5mL，再加入新鲜的鸡肝片1g，无气体产生

C. 在试管C中加入3%的过氧化氢5mL，再加入煮沸后的鸡肝片1g，无气体产生

D. 在试管D中加入5%的过氧化氢3mL和10%的盐酸2mL，再加入新鲜的鸡肝片1g，无气体产生

E. 在试管E中加入3%的过氧化氢5mL和10%的氢氧化钠溶液2mL，再加入新鲜的鸡肝片1g，无气体产生

F. 在试管F中加入3%的过氧化氢5mL，再加入二氧化锰1g，有气体产生

G. 在试管G中加入水5mL，再加入二氧化锰1g，无气体产生

（1）通过上述实验，可以得出的结论是 ；

（2）写出上述实验中有气体产生的反应的化学方程

。

思路：本题通过提供一组关于酶的催化作用的比较实验，要求学生能对实验现象进行分析处理，從中得出酶的催化作用的条件等结论。本题旨在使学生熟悉科学实验的方法，学会从实验现象中进行抽象归纳的科学思维。

试题提供的一组实验中，能产生气体的实验有A和F，没有气体产生的实验有B、C、D、E、G。实验A和F有气体产生，说明过氧化氢在酶（过氧化氢酶）和二氧化锰的催化作用下能够分解出氧气；实验B和G无气体产生，说明水在酶和二氧化锰存在时仍然稳定不分解；其余三个实验无气体产生，说明了酶加热后会失去活性，或酶在强酸和强碱的条件下也不起作用。

答案：（1）可以得出的结论有：过氧化氢在酶（过氧化氢酶）或二氧化锰的催化作用下能够分解出氧气；水在酶和二氧化锰存在时不能分解；酶在加热后会失去活性；酶在强酸或强碱的条件下也不起催化作用。

（2）2H2O2===== 2H2O + O2

在本题中单纯地运用了比较法进行科學实验，有利于学生掌握比较法和其他科学方法的区别，并有利于运用比较法这一科学方法。

只有在基础知识掌握良好的情况下，才能完成运用比较法来设计实验，并把所学的知识运用于实际生活中，加强对学生的创新能力的培养。在实验中巧用比较，增加实验的可信度。如证明大气压存在的覆杯实验：先演示用杯子装满水倒置，水向下流出；再演示装满水的杯子加盖纸板后倒置水，不流出。通过将“水流出”的先前经验与“水不流出”的反常现象进行比较，使“水不流出”的现象更加引人注目，其效果无疑也更明显。再如连通器实验中，U形压强计中的水染红；证明大气压存在时的马德堡半球实验等均采用这样的方法。

再如：有四根长短、粗细都相同的金属（图略），l1和l3是铁，l2和l4是铜。将l1和l2的一端连在一起。将l3和l4并联起来接在电路上。在每根金属棒下都用等量的凡士林粘上几根火柴。当闭合开关S的同时，也立即开始对l1和l2的连结处用酒精灯加热。请讨论所出现的异同现象及其原因。

通过对这问题的讨论，通过实验比较，不但能认识不同金属传导热的本质不同，还将更深刻认识到：金属传导热是从热源开始，沿着导体由近至远，逐渐传递，在传递热能的过程中，尽管是同一导体，不同位置温度不同，越靠近热源，导体温度越高（火柴杆先后依次掉下就是最好的证明）。而通电的金属导体是同时受热。依Q=U2t/R式可知，在相同时间里，铜棒产生的热量多（故铜棒的火柴杆先同时掉下）。第一个实验是热能的传递；第二个实验是电流的热效应，两导体l3和l4的热能是由电能转移而来。

上例相似实验，通过分析和比较，才能抓住本质问题，进一步加强对相似实验的理解。又如在学习沸腾现象时，可以观察液体在沸腾前和沸腾时的情况，并进行比较。这时，要求学生做到细致、敏捷、全面、准确地观察。结果会发现：沸腾前，液体内部形成气泡，气泡在上升过程中逐渐变大，达到液面后破裂。通过液体沸腾前、后的情况比较，可以得知：沸腾是液体内部和表面都进行剧烈地汽化的现象。通过比较，可以增强实验的有趣性，引导学生积极思考，促进对学生科学素养的培养。

俗话说：“不比不知道，一比吓一跳。”把两种差异很大甚至截然相反的实验现象，同是先后呈现在学生眼前，学生会感到惊讶，思维顿时被激活。学生通过积极主动地思考，从差异中找到答案，领悟其中的科学原理。

三、比较是分类的基础

通过比较，知道了不同事物之间的相似性和相同点之后，进而把具有共同特点的个体对象归为一类，即分类。在比较基础上将大量事实材料进行系统整理、分类，可以揭示出事物的内在联系和发展规律，例如生物分类可以揭示生物进化过程。

科学教科书中学习物体分类时教学运用了先比较后分类的学习方法。对于有生命的物体归为生物，无生命的物体归为非生物。那么生物和非生物的个性和共性有哪些在讲解时要先说，然后举几个实例生物分析才能分类。对知识学习要润物细无声，点点滴滴地进行，把知识作为载体传授知识给学生。

四、结论

科学方法来源于人们探索物质运动的一般规律和物质的基本结构的实践。方法与知识相伴生，相互联系，共同发展。知识是方法的载体，中学科学课主要是讲述事物的共性和个性，都是科学家经过反复总结比较得出的知识，运用比较法进行学习才能更好地利用原有的知识发现新的现象创造新的理论。在教学中运用比较法要注意：1. 符合学生的思维特点；2. 本质相同或相反的比较；同类或不同类的比较；3. 比较要全面，要注意事物的可比性。

科学课中利用比较法教学的因素和内容很多，并且比较法在其他领域运用也非常广泛。

（作者单位：浙江省桐乡市石门路学校 314500）