化学习题教学中的思维训练方式.docx

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化学习题教学中的思维训练方式

化学习题教学中的思维方式训练

——浅谈对学生思维品质的培养

韩城市西庄中学　李江海

内容提要：

笔者在多年的化学习题教学中，有计划、有针对性地对实验班学生进行多种思维方法的综合训练：

采用多种思维方式相结合的办法，从多个角度，多个方向，分别训练思维的广阔性、思维的深刻性、思维的敏捷性、思维的逻辑性、思维的批判性、思维的创新性。

实验证明，在化学教学中通过各种思维方法训练，不仅可以使学习化学变得生动有趣；还可以提高教学质量；更重要的是在训练中潜移默化地培养了学生的思维品质。

主题词：

化学学法指导习题教学思维方式

俗话说：

解题三部曲，一审二谋三落笔。

审是审题，就是理解题意，谋是酝酿解题思路，寻求解题方法的过程，实际上就是解决问题时思维方式的体现，是解决具体问题的核心和关键。

处理好前两个环节，落笔时才能从容应对、一气呵成。

因此，在化学教学过程中，在传授化学基础知识的同时，通过一定的方法，逐步帮助学生培养良好的思维品质，是非常重要的。

一、习题教学中的思维方式训练

（一）、培养思维的广阔性

思维的广阔性是指在对化学问题的思维过程中，善于从多种角度多学科综合、全面地考察问题，从事物的多种多样的联系中去认识事物，既要了解事物间的相似点，也要辨析其不同点，从而逐步掌握具有化学学科特点的普遍思维规律和辨证思维规律。

1、求同思维和求异思维相结合，训练思维的广阔性

中学化学知识许多内容是相近或相关的，教师应调动学生的联想能力搞好类比和对比，找出两个事物间的异同点，首先把其中相似的知识或结论从一个对象迁移到另一个对象中去。

对于不同点则应见异思疑，顺藤摸瓜，进行解答。

例1．25℃时，重水（D2O）的离子积为1.6×10-15，可以用PH一样的定义来拟定PD=-Lg[D+]，以下叙述正确的是：

（　　　　）

A.中性溶液的PD=7.0

B.0.01moL的NaOD的D2O溶液1L，其PD=12.0

C.溶解0.01moLDCl的D2O溶液1L，其PD=2.0

D.在100mL0.25M的DCl的D2O溶液中,加放50mL0.2M的NaOD的D2O溶液，其PD=1.0

[思维过程]：

求同思维类比：

本题按PH一样的定义来拟定PD，说明两者有相似之处，即PH=-Lg[H+]；PD=-Lg[D+]。

求异思维对比：

25℃时，水的离子积=10-14,重水离子积＝1.6×10-15

由此可以类推，凡是在计算中使用到离子积的地方，重水和水的计算结果必定不同，反之，不使用离子积的地方，两者答案相同。

　2、化学学科思维和跨学科融合思维相结合，训练思维的广阔性

化学学科的《教学大纲》要求学生能够初步运用化学视角，去观察生活、生产和社会中的各类有关化学问题；能应用所学知识去分析和解决当前社会的热点问题以及正确评价人与自然、社会的关系；具有经济繁荣、社会公正、生态安全的可持续发展的价值取向；体现基本的科学精神和人文精神。

而我们面临的问题大都带有复杂性、多样性、综合性，不是只靠化学单一学科能解释或解决的，学生分析问题和解决问题的过程中必然会进行跨学科的交叉、渗透、融合。

例2.1982年6月18日晚，重庆市下了一场酸雨，市郊2万亩水稻叶片突然枯黄，好象火烤过一样，几天后局部枯死。

为此，重庆市政府采取了一系列措施来防治酸雨。

问：

（1）试述酸雨的形成过程，并写出反应式。

（2）酸雨导致水稻死亡的原因是什么？

（3）熟石灰的悬浊液、澄清石灰水、浓NaOH溶液都能吸收废气中的SO2，从净化效果、经济等方面综合考虑，你认为用哪一种试剂比较合理。

（4）请提出两条防止酸雨的措施。

[思维过程]：

本题以工农业生产和生活中排放出的各种废气造成的环境污染问题：

酸雨的危害为背景进行讨论。

单从化学角度出发只能回答酸雨的成因，而问题中还涉及到水稻死亡的生物学问题、废气吸收剂合理选择的化学和经济学问题、酸雨防治的化学和环境保护科学等综合性学科知识。

所以，要想正确回答问题，就必须融合化学、生物、环境科学、经济学等多学科知识综合运用解决实际问题。

（二）、培养思维的深刻性

思维的深刻性表现在学生对化学概念的形成、判断、推理和论证上，能够逐步深入，能透过纷繁复杂的表面现象深刻地揭示物质及其变化的本质和内在规律性。

1.宏观思维和微观思维相结合，训练思维的深刻性

化学是一门研究物质实体的科学。

物质在客观世界中有宏观和微观两种表现形式。

宏观物质现象是许许多多微观变化聚合在一起的显性表现。

因此，研究化学问题绝对离不开对物质微观结构和性质的探求，尤其在化学观察过程中只有宏观的感知是远远不够的，还需要进行微观的想象和和理性的思维探求。

例3.在烧制砖瓦时，用粘土（含有铁的化合物）做成的坯经过烘烧后，制得红色砖瓦，成分是____；若烘烧后期从窑顶向下慢慢浇水，窑内会产生大量的气体，成分是____；然后，逐渐冷却，红砖慢慢变成黑色，而制得青色砖瓦，成分是_____。

[思维过程]：

根据题目叙述，学生可以从中感知在红砖、青砖生产过程中所发生的各种宏观现象，即砖坯颜色先变红，加水生成大量气体后冷却又变黑。

那么，这些宏观变化中蕴藏着哪些我们学过的化学变化，则必须把宏观现象和微观想象、微观思维结合起来，进行深入化学本质的分析。

2.定性思维和定量思维相结合，训练思维的深刻性

定性思维主要是指根据题目提供的已知判断，并且不需要借助具体的数理推算而直接凭借概念和概念之间的联系，运用所学的化学概念和化学原理，通过分析、比较、推理，对事物的性质和事物间的联系作出新的判断。

但许多实际问题依靠定性思维只能得出一些不精确的大概判断，还需要通过定量的有关化学量的计算，结合具体事物对象间的数理关系才能作出准确和肯定的判断。

例4.无色气体A，可能含有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的某几种。

将100mLA气体经过如图所示的实验处理，结果得到酸性溶液，且几乎无气体剩余。

图示如下：

100mL　洗气瓶　干燥管

问：

请判断气体A的组成及各组成气体的分体积。

[思维过程]：

若只用定性思维：

A无色，说明不含有色的NO2；气体通过干燥管后变成红棕色，说明CO2和Na2O2反应生成了O2，O2再和NO反应生成了NO2，表明原A中含NO和CO2；最后气体无剩余，说明不含难溶于水的N2；而A中是否含有NH3，则不敢肯定判断。

此时必须结合定量思维：

100mLA通过浓硫酸洗气瓶后体积减少为80mL，说明有气体被浓硫酸吸收，而给出的气体中只有NH3可以被浓硫酸吸收，判断一定含有NH3。

　　（三）、培养思维的灵活性和敏捷性

思维的灵活性是指能够从实际条件出发，善于根据事物的发展变化而灵活运用一般原理原则，如化学原理和化学规律，机智地从多个方向探究解决问题的各种可能性，从中寻找一条最佳方案；而思维的敏捷性则主要表现在学生解题思考敏捷，反应速率快，能迅速找出问题的本质，抓住解决问题的关键，准确迅速地作出结论。

1.集中思维和发散思维相结合，训练思维的灵活性

集中思维侧重于运用已知信息，选择一条路径，去获得问题的唯一正确答案；而发散思维则是根据已知信息，从不同角度和方向思考，从多方面寻求答案。

如学生对化学计算题进行一题多解的试探，或人们利用多种途径去探寻改革方案时的思维。

例5.由CaCO3和MgCO3组成的混合物，充分加热到质量不再减少为止，剩余固体的质量是原混合物质量的一半，则剩余物中：

Ca、Mg两元素物质的量之比为多少？

[思维过程]：

如果采用集中思维，抓住题目原意根据m（剩余固体的质量）=1/2（原混合物质量），设未知数，按方程式的系数关系列出等式求解。

具体解法为：

设原混合物中CaCO3的物质的量为X，MgCO3物质的量为Y（根据原子守恒思想，也就是剩余的Ca的物质的量为X，剩余的Mg的物质的量为Y）。

CaCO3=CaO+CO2↑MgCO3=MgO+CO2↑

XXX　YYY

依题目原意可得：

56X+40Y=（100X+84Y）/2，求得X/Y=1/3。

如果引导学生进行发散思维，此题可从多种角度立意，得到其它较为巧妙的解法。

2.具体思维和抽象思维相结合，训练思维的敏捷性

这两种思维是相互联系、相互渗透、相辅相成的，具体思维是抽象思维的基础，抽象思维常以具体形象表现出来。

许多化学问题不只是单纯地运用其中一种思维方法，而是根据问题的特点，有所侧重又有所结合地运用两种思维方法。

尤其在信息给予题中，需要综合运用两种思维对新信息进行充分的消化吸收。

例6.CaC2和ZnC2、Al4C3、Mg2C3、Li2C2等同属离子型碳化物，请通过对CaC2制C2H2的反应进行思考，从中得到必要的启示，判断下列反应正确的是：

（）

A.ZnC2水解生成乙烷（C2H6）B.Al4C3水解生成丙炔（C3H4）

C.Mg2C3水解生成丙炔（C3H4）D.Li2C2水解生成乙烯（C2H4）

[思维过程]：

第一步先用具体思维接受新信息：

+2-1-1+1　

CaC2　　　　C2H2

分析可知水解前后碳元素化合价不变。

第二步利用抽象思维加工信息，得出一种结论：

即离子型碳化物与水解前后碳元素化合价都不变。

第三步再用具体思维应用信息结论。

（四）、培养思维的逻辑性

理科学习和解题过程一般要遵循逻辑的规律，结合题目已知条件，根据自己思维能力和知识水平在头脑中拟定一个有序的和由此及彼的逻辑推理流程。

引导自己一步步拨去题设的层层迷雾，使正确答案最终水落石出。

1.定向思维和多向思维相结合，训练思维的逻辑性

常规的思维方法，较注重已知事物的时空顺序和单一逻辑联系，局限于“正推”或“逆推”，要培养学生全面的逻辑思维习惯，还应该培养学生“多向思维”的能力，跳出定向思维的“围城”。

许多习题给出的信息呈枝丫状分布，如果采用定向思维会无从下手、不知所措；而依靠多向思维则会纵横捭阖，思如泉涌。

例7.有一种广泛应用于汽车、家电产品上的高分子涂料，按下列流程生产。

图中M和A都可以发生银镜反应，N和M的分子中碳原子数相等，A的烃基上一氯取代位置有三种。

[思维过程]：

如果采用定向思维，只能“正推”或“逆推”。

由于高分子涂料没有提供任何信息，“逆推”行不通；再考虑正向推理，丙烯生成A的反应没有学过，并且也没有A的分子式或结构简式。

另一分支，丙烯与氧气催化氧化。

根据学过的信息，产物是乎应该是丙醛（C3H6O）,也难以判断。

其实，此题必须采用多向思维，以M为“突破口”，同时进行多方向的推导。

2.直觉思维和逻辑思维相结合，训练思维的逻辑性

直觉思维是指未经过逐步分析推论，而迅速对问题的答案作出猜测、设想或突然顿悟。

它的产生是与掌握牢固的科学知识、丰富的经验以及积极实践分不开的；逻辑思维是遵循思维的规则，有步骤地对材料进行分析，推理，得出结论形成思想的思维方式。

两种思维虽有明显的区别，但在解决复杂问题是经常综合运用，从一定意义上说，直觉思维是具有深厚功底的人对逻辑思维的快速反应能力和简约化。

（五）、培养思维的批判性和创新性

思维的批判性是指思考问题时不受传统思路和惯性思维的影响，能独立、客观地探求化学现象的根本原因，并冷静分析判断一种选择和思想的是非、利弊；思维的创新性则是在思维批判性的基础上发展学生自觉运用已知信息，进行新颖的组合分析，学习中表现出自己鲜明的个性特点，在处理化学问题时，能寻找多种正确方式。

对问题处理的结果，都包含着创造性的独特见解。

1.等效思维和转化思维相结合，训练思维的批判性

在学生遇到用常规思路无法分析问题或难以推理判断的时候，通过变换思维角度，对题目做适当的假设，或者代换，或者转化，把一个难于直接分析的对象或过程，等效的转化为另一个易于分析判断的对象或过程。

这要求学生敢于突破常规，大胆地“独辟蹊径”，选择最合理的解题途径。

这是数学上等价代换思想和化归原理在化学解题中的应用。

例8.已知二氯丙烷的同分异构体有4种，请判断六氯丙烷的同分异构体为：

（）　　A.3种　　　B.4种　　　C.6种　　　D.8种

[思维过程]：

按常理，学生似乎应该老老实实按照官能团位置异构的规律一个个去推敲。

可是想想看，六个氯原子在三个碳上究竟有多少种不同的排列方式？

能不能利用等效思维和转化思维想出更简单的方法？

题目已知其二氯代物有四种同分异构体。

通过分析和观察丙烷的结构特点不难发现，分子中共有8个C-H键，二氯代物就是二个Cl取代二个H,而此时还剩下6个H原子连在C原子上。

先采用转化思维，是否可以把二氯代物中的6个H原子替换成6个Cl，而把2个Cl替换成2个H，再利用等效思维，得到六氯丙烷也有四种排列方式！

2.习惯性思维和创造性思维相结合，训练思维的创新性

学习首先必然要求运用习惯性思维，继承和借鉴前人的间接经验，这在学习水平较低的阶段是相当必要的，但这种思维直接不加改变地用别人的经验来解决问题，由于具体条件已经产生了变化，结果可想而知。

而创造性思维则是在继承前人经验的基础上，敢于随着具体条件的变化发展而提出不同于他人的创造性的新观点、新办法，还能创造性地揭示客观事物的本质规律。

可以说，创造性思维是习惯性思维的高度发展的结果，而习惯性思维是创造性思维的重要基础，两者密不可分。

例9.1980年我国首次制成一辆燃氢汽车，乘员12人，以50公里／小时行驶了40公里。

为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气，下列可供开发又较经济的制氢方法是______（填写编号，多选扣分）。

①电解水　　　②锌和稀硫酸反应　　③光解海水

其次，制得纯氢气后还需要解决的问题是__________（写出一个）

[思维过程]：

两个问题都在书本上找不到现成的答案，看似简单的问题，实则思路新颖，构思巧妙。

考查的化学知识点无非是氢气的制取问题，但如果按照习惯性思维去考虑问题，学生只从书本上学到氢气的前两种制法，大都会否定第三种制法。

因为光解海水制取氢气的方法闻所未闻。

所以只会在①和②中选择答案，显然误入歧途。

此时必须敢于跳出思维的定势，充分运用创造性思维去提出新观点、新办法。

只有光解海水才具有廉价、经济的可行性，至于现在能不能通过光解海水生产大量的氢气还不敢肯定，但可以预见的是，随着科学技术的日新月异，这个问题必定会得到解决。

二、思维方式训练效果

笔者在多年的化学习题教学中，重视学生解决实际问题时的思维过程，有计划、有针对性地对实验班学生进行多种思维方法的综合训练。

收到了很好的效果。

实验班与对照班实验前后教学成绩比较表

实验前X1

实验前X2

实验后X1

实验后X2

n

48

47

50

47

66.71

67.51

87.48

81.04

S

12.72

11.14

8.44

10.09

Z考验

（Z=0.33）

P>0.05

（Z=3.40）

P<0.001

注：

X1表示实验班化学成绩；X2表示对照班化学成绩；

实验前表示2003年10月前；实验后表示2003年10月至2004年6月。

实验结果显示：

实验前，实验班与对照班的化学成绩无统计学意义上的明显差异（P>0.05），而实验后，实验班与对照班相比化学成绩差异非常显著（P<0.001）。

实验证明，在化学教学中通过各种思维方法训练，引导学生用科学的思维方法，揭示问题的本质和规律，从中概括领悟条件化、策略化、规律性的解题方法，不仅可以触类旁通，提高学生解题能力；还可以使学习化学变得生动、通俗和有趣；更重要的是在训练中潜移默化地提高了学生的思维能力，培养了良好的思维品质，从而既掌握了知识又培养了能力，对提高化学教学质量是十分有意义的。

参考文献：

[1]苏步青等总主编.《中学百科全书.教育学心理学卷》.华东师范大学出版社等，1994.

[2]朱嘉泰,白福泰.《化学教育与素质教育》.中华工商联合出版社,1999.