中学化学实验向来被认为是离不开具体实验的,但也不尽然。我在化学教学实践中广泛采用了思维实验方法,特别是在化学反应原理的教学难点突破中取得了良好效果。
　　思维实验法也叫做理想实验法,为伽利略首创的科学思维方法。多年来,我在教学中都特别重视理论性较强部分的教学方法改革,这部分内容尤其以化学平衡和电解质溶液理论为代表。我在教学实践中开发了一系列的针对性方法,用于教学难点突破,培养学生经济、有效的理论思维方式,同时也使得我的化学课堂教学更加生动有趣。
　　这种教学方法的特点是遵循了循序渐进和自主学习的建构主义教学原则,让学生在化学思维实验室中学会学习和思考,让学生在思维的逻辑论证过程中自己去发现知识,而不是教师直接告诉他们正确的答案。
　　在每一届高一年级教学一开始,我就有意识地培养学生建立一些简单的理想思维模型,如计算物质的量浓度的“糖水稀释实验”、判断多步反应速率变化的“蓄水池实验”和判断各种气体反应化学平衡移动方向的“活塞压缩实验”等等。
　　记得有一次我在课堂上板书:醋酸的电离达到平衡时存在电离平衡CH3COOH CH3COO-+H+,我接着问道:“加水稀释时CH3COOH、CH3COO-以及H+的浓度都会降低,平衡会怎样移动呢?”我先设计了这个“佯谬”情景引导和激发学生自主思考,然后征集学生们对此问题的看法。
　　到了第二节课上,学生何锦桥说:“我认为实际上是:CH3COOH+H2O CH3COO-+H3O+,上面写的那个电离方程式只是简化的写法。加水稀释后水的浓度增大,根据勒夏特列原理,这个平衡应该向右移动。”
　　另一位学生刘展恒接着说:“纯的醋酸是不会电离的,只有水存在时才能电离,所以加水越多,即溶液越稀越容易电离,所以加水稀释使水的电离平衡向右移动。”他又从不同的角度提出自己的观点,得出与何锦桥同学相同的结论。同学们都表达了会意和赞许的微笑。
　　就在大家认为大局已定,问题的结论已经得出,无可辩驳,没有悬念的时候,学生李艳丹突然要求发言,她说:
　　“听到你们的这些说法和推断,我感到很担心。照你们这样说,如果再加水到很多很多,那样的话醋酸就会完全电离,不就等于弱电解质又变成强电解质,这样不就没有什么弱电解质了?”
　　李艳丹同学的意见出乎大家的意料,全班同学大为吃惊。一个平时文静腼腆的女同学,竟然提出了如此尖锐的批驳意见。此时全班同学都陷入了紧张思考之中。包括何锦桥和刘展恒等同学在内的全班同学,都瞪大了眼睛,看看老师如何处理这一令人尴尬的局面。
　　我对同学们打破常规的积极思维和敢于表达自己的观点给予了积极的肯定和表扬之后,将上述几种典型的看法进行了进一步的比较、总结和评价:
　　“何锦桥同学的看法有一定道理,但假如将0.1mol/L的醋酸稀释至0.01mol/L,水的浓度变化实际上并不大,所以水的浓度增大不是平衡移动的主要原因。刘展恒同学的观点也符合实际情况,无水不电离,有水才电离,推论就是水越多越电离,水无限则全电离。这个推论也符合逻辑,科学研究方法里把这种做法叫做‘外推法’,很有意思。”
　　“但是李艳丹同学的看法也是无可厚非、符合逻辑推理的。李艳丹同学的批评意见可以拿来检验大家的逻辑推理是否经得起考验。弱电解质变成强电解质,这是一个自相矛盾的悖论。这说明,逻辑推理一定要和现实结合起来,即逻辑推理要符合化学的实际。实际上我们能做到往醋酸中加入无限多的水吗?”
　　学生们笑了,齐声说:“不可能!”
　　“所以总的结论就是:弱电解质溶液越稀释,电离平衡越向右移动,但弱电解质永远都不会变成强电解质。这样就终于让勒夏特列摆脱了困境。这正好与前面认为‘水的浓度增大使平衡右移’的结果相同。”
　　这样,一个较抽象、难懂的教学难点,通过我们的“思维实验室”,基本上由学生自己通过反思性思维讨论解决了问题。
　　大量使用思维实验法对学生进行科学思维训练,大多数学生反映很有趣并乐于接受。学生在浓郁的思维实验气氛的熏陶下进入活跃的思维状态,在一个个由自己设计的思维实验中,享受到了思维实验的乐趣,促进了学生科学思维素质的提高,进一步形成良好的自主思维习惯。
　　责任编辑 潘孟良