在高中化学教学中如何训练学生思维品质

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  思维方法与思维方式是培养学生思维能力的基础,高中化学课程标准中提出在课堂教学中引入科学探究来转变学生的学习方式,从而全面提高学生的科学素养,达到提高全体公民整体素质的目的。学生的思维品质是其思维能力的标志,是个体发展水平的一个重要方面,它包括思维的深刻性、敏锐性、灵活性、创造性和批判性等方面。加强思维品质的训练对提高思维能力有着重要的推动作用,笔者通过教学中遇到的实例探究培养学生思维品质的一些做法。
  一、思维深刻性的训练
  思维深刻性是一切思维品质的基础,即思维能把握事物的本质的程度,反映了抽象思维的能力。思维深刻的学生善于思考问题,善于对知识抽象概括,善于透过纷繁复杂的现象抓住问题的本质,不为知识的特殊性所左右,探索出解决问题的方法。它充分反映了学生思维活动的抽象程度和对事物本质规律的理解水平。高中学生思维发展阶段性特征为培养学生思维深刻性提供了条件,在培养学生思维深刻性时,我们一方面要注意提高学生对基本概念的理解,讲课时深入浅出,使学生听懂、记熟、会用。因为牢固掌握基本概念是思维深刻性的基础,化学概念、规律的引入都有一定的思维方法、过程,它是在感知的基础上通过分析、比较、综合、概括等方法抽象事物的本质属性。如对电解质概念进行教学时,教师要帮助学生分析概念的内涵和外延及适应范围,弄清电解质和非电解质是对化合物而言的,能导电是判断电解质的依据,熔融或溶于水是电解质导电的条件,通过比较电解质和电解质溶液、电解质或电解质溶液导电与金属导电的异同点引导学生思维,就能正确掌握这个概念。另一方面在解题时要引导学生注意对隐形条件的发掘,不被事物的表面现象所迷惑。
  如:若短周期元素两原子可形成化学式为AB(n为自然数)的化合物,则A和B的主族序数之差为 。
  本题是将A和B的原子个数比再抽象化,不仅要考虑第ⅠA族和ⅦA族、ⅡA族和ⅥA族、ⅢA族和ⅤA族、ⅣA族和ⅣA族,以及ⅤA族和ⅥA族之间形成的AB型化合物,还要考虑ⅠA族H、Na与ⅥA族中的O形成的HO、NaO,ⅠA族中的H与ⅣA族中的C之间形成的CH化合物,而且可考虑CH、CH等物质,为学生的思维提供了广阔的空间,有效地考查了学生的抽象思维能力,同时将原子序数变为了主族序数,对那些审题马虎的学生敲响了警钟(正确答案为:0,1,2,3,4,5,6)。
  二、思维敏捷性的训练
  思维敏捷性指发现、思考、解决问题时,思维主体能对客观事物作出敏捷的反应,它反映了主体思维的速度和熟练程度。平时讲某个学生反应快,就是指他的思维敏捷。培养学生良好的思维品质的敏捷性,一定要使他们具有扎实的知识基础,因为敏捷性应以准确、严谨为前提,只有掌握准确的基础知识和形成熟练的基本技能,达到融会贯通,才有真正的敏捷性。因此在教学过程中,教师要善于帮助学生归纳,注意对知识经验的积累,重视对一般规律的揭示。学生要懂得各部分知识的联系,在头脑中形成一个知识的体系,而不是凌乱的化学符号、用语、公式。为了达到这个目的,对每个模块、每个专题都要进行小结是很有必要的。同时在练习时,我们要重视对已知条件和结论的分析,善于抓住问題的关键,尽快明确解题思路,注意归纳题目类型及迅速解题的方法。在练习、测试中,我们必须坚持对速度的要求,特别是对选择题、填空题、判断题,坚持速度的要求对培养学生的敏捷性有着重要的意义。
  如:将38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到气体22.4mL(标准状况),反应消耗的HNO的物质的量可能是( )。
  A.1.0×10molB.1.6×10molC.2.2×10molD.2.4×10mol
  [错误解答]由于硝酸为浓硝酸,因此,铜与浓硝酸发生如下的反应:
  Cu+4HNO(浓)=Cu(NO)+2NO↑+2HO
  反应中得到的气体为NO。根据方程式中铜与硝酸物质的量之间的关系,可以推知硝酸的物质的量为4×()=2.4×10mol,选D。
  [错误原因]没有考虑到硝酸浓度的变化而引起气体产物的变化。
  [正确解答]根据题意,38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应,随反应的进行,硝酸的浓度发生变化。由于硝酸的浓度会发生变化,因此无法直接确定反应产物是NO,还是NO与NO组成的混合物。这是正确解题的关键。反应中,硝酸转化为硝酸铜、氮氧化物(其实根据电子得失守恒可以推知气体为NO与NO组成的混合物)。根据反应前后氮的守恒关系,参与反应的硝酸的物质的量等于Cu(NO)、NO、NO物质的量总和。因此,硝酸的物质的量为:2×()+=2.2×10mol。因此答案为C。
  三、思维灵活性的训练
  思维灵活性是指能根据情况的变化及时地调整和改变原有的思维进程和方向,随机应变地思考问题,主要表现为思维开始时能从不同角度、不同侧面说明一个问题,能从正逆等不同方向思考问题,思维过程中能根据不同的题设条件,找出合理的解题方法,灵活地运用各种基础知识,形成正确的解题思路,并且能举一反三地加以应用。要培养学生灵活性,我们就要培养学生对具体问题作具体分析的思维方法,积极引导学生仔细审题,从题目的实际出发,去展开联想,制定解题方案。对习题类比,我们要尽可能由学生自己进行小结归纳,同时要把学生的注意力集中到用基本知识去解决问题,化解不合理思维定势。
  如:今有由某碱金属M及氧化物MO组成的混合物4.0g与水充分反应后,蒸发溶液,最后得干燥固体5.0g,试通过计算和推理,给出该碱金属元素的名称。
  粗看题目似乎少条件,仔细分析却不然,关键在于获取题目中所包含数据的化学运用。题中涉及的反应有:
  2M+2HO=2MOH+H↑
  MO+HO=2MOH
  显然每一个反应都导致固体的质量增加,可用极值思维法:固体只有M或MO组成,进行M的相对原子质量求算,可得M为28或68,相对原子质量处在此范围的元素为:钾元素[K:39]。
  四、思维创造性的训练
  思维的创造性是思维灵活性的发展,是人类特有的高级的思维活动,是带有创建性的思维。思维不仅能揭示客观事物的本质,而且能发现各事物的内在联系,主要表现为思维的独特性和思维的发散性。即分析问题、解决问题有自己独到的见解和个体特征。培养创造能力的核心和关键是发展创造性思维。创造性思维和科学家的创造性思维有很大的不同。但两者也有深刻的一致性,创造性思维的主体是创造性想象,在培养学生创造性思维品质时,我们可以从下面两个方面着手;
  1.通过实验、图片、电教等手段培养学生的直觉思维。直觉思维是一种非逻辑的创造性思维,它可以通过观察、操作从不同方面对问题进行思考。利用选择题的特征是培养学生直觉思维的有效方法。
  如:下列物质中含氮量最高的是:( )。
  A.NHHCO B.CO(NH) C.(NH)2HPO
  D.NHNO E.NHCl
  此题如果根据含氮量等于物质分子中所含原子个数乘以氮的相对原子质量,除以物质相对分子质量进行逐个计算,既费时又易出错,若略去氮的相对原子质量,直接用氮原子个数除以物质相对分子质量进行比较可方便些,所以我们应当想到分子中含氮原子个数较多且分子质量较少的,马上可选出答案B且不需计算。
  2.通过一题多变、一题多解训练培养学生创造性思维的新颖性。思维的新颖性表现为:解决问题的思路是新的,而且是多种思路中较好的。在课堂练习中,我们可以通过一题多变、举一反三的形式进行创造性训练,也可通过一题多解的形式培养学生发散性思维,从中选出最好的解题方法。
  如:向一密闭容器中,充入50mL H■S和60mL O■,充分反应,求生成mL SO■多少?
  分析:H■S和O■反应,由于反应物的量不同,可以进行不同的反应,得到生成物有多种。
  首先,2H■S+O■=2S+2H■O①,若氧气过量则S+O■=SO■②,或直接写成2H■S+3O■=2SO■+2H■O③。
  其中③可看作①+②的总反应方程式。本题中2∶3<5∶6<2∶1,所以两个反应均发生了。产物既有SO■又有S,那么怎样做呢?方法很多,在课堂教学中教师可由学生探究,归纳如下:
  解法一:分步讨论法(把S看作气态)。
  2H■S ?摇+ ?摇O■ =?摇?摇?摇2S+2H■O
   2?摇?摇 ?摇?摇?摇?摇1?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇2
  50mL?摇?摇 25mL?摇?摇?摇?摇?摇50mL
  剩余的氧气再和硫反应
  ?摇?摇?摇?摇S?摇?摇+?摇?摇?摇?摇?摇?摇O■ =?摇?摇?摇?摇?摇SO■
  ?摇?摇?摇?摇1?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇1?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇1
  35mL?摇(60-25)mL?摇35mL
  ∴生成SO■35mL。
  此种方法是直接从反应过程中进行讨论,也是最容易想到的。
  解法二:由题意知道H■S和O■均参加反应,我们可以假想把H■S分成两部分。一部分不完全反应生成S,一部分充分反应生成SO■。
  设生成S所需H■S为xmL,则生成SO■所需H■S为(50-x)mL。
  2H■S?摇 +?摇 O■ =?摇?摇?摇2S+2H■O
   2?摇?摇?摇?摇?摇 1
  xmL?摇?摇?摇0.5xmL
   2H■S + 3O■ =?摇?摇?摇2SO■ + 2H■O
   2?摇 ?摇 3?摇?摇?摇 2
  (50-x)mL?摇1.5(50-x)mL?摇(50-x)mL
  由0.5xmL+1.5(50-x)mL=60mL,得x=15mL,则SO■的体积为(50-x)mL,即35mL。
  解法三:原子守恒法。
  根据题意知氧在反应后存在于SO■和H■O中,而氢原子反应后都存在于H■O中。因此氢原子守恒,H■S中的氢原子等于H■O中的氢原子。50mlH■S消耗25mlO■,还剩35mlO■存在于SO■中,即剩余O■的體积就是生成SO■的体积,为35ml。利用原子守恒法,解题的优点是不用考虑反应过程。
  解法四:电子守恒法。
  两个反应均为氧化还原反应,根据氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数,体积比=物质的量比。
  可把50mL H■S和60mL O■反应看作50mol H■S和60mol O■反应,
  则O■得电子总数为60mol×4e■=240mol e■。
  设生成Sxmol生成SO■y mol,
  生成S时H■S中S失2x mole■,生成SO■时H■S失6y mole■
  x+y=50mol(利用硫原子守恒)2x+6y=240mol(利用电子守恒)
  得x=25moly=35mol
  所以生成SO■为35ml。
  解法五:写总反应方程式法。
  这种解法的原理,就是利用化学方程式中化学计量数比等于参加化学反应的物质的量之比。
  方法是:用已知参加反应的反应物的物质的量之比去写特殊化学方程式,据此方程式求解。
  据题意:体积比=物质的量比=化学计量数比
  此题中aH■S+bO■=cS+dH■O+eSO■
  则a=c+e(S守恒)a=d(H守恒)2b=d+2e(O守恒)
  将a=50mL,b=60mL代入上述方程组即可得e=35mL。
  ∴生成SO■为35ml。
  我们通过此题的求解过程,可以培养训练学生的发散思维,但是,如果此题仅仅进行到此为止并不能达到目的,因为与发散思维密切相关的一个问题是,必须善于在考虑多条思路的基础上进行比较多种择优,只有将发散思维与比较结合起来,才是高效的创造性思维。
  五、思维批判性品质的训练
  思维批判性是指思维活动中,善于主见地评价事物,不一味盲从。它是思维深刻性上建立起来的品质,只有周密地思考、深刻地认识,我们才能准确地作出判断,同时能严格而客观地评判自己提出的假设或解题方法的是非优劣。培养学生具有良好的这一思维品质,有利于推动认识的进步、思维的发展、克服思考问题时易产生的片面性和表面性。因此在教学过程中,教师要引导学生正确掌握知识和思维方法。由于长期形成的思维定势,学生很难做到不出错误,但我们仍然要鼓励学生独立思考,通于提出独到的见解,善于发现问题、发现错误,敢于批评错误结论。同时,教师还要注意培训学生具体问题具体分析的能力,引导学生多向思维方法,从多角度去分析一个问题,减少错误。教师也可通过判断题、改错题、选择题等形式,帮助学生对一些易错易混淆内容展开讨论,去伪存真。
  如:下列几种固体各10克,分别放入100克20℃时的水中,所得溶液溶质质量分数最小的是:(?摇?摇 )。
  A.NaCl?摇 B.Na■O ?摇C.CaO?摇 D.CuSO■·5H■O
  许多学生因10克硫酸铜晶体中无水硫酸铜一定小于10克而选择D,忽略了氢氧化钙微溶于于水这个条件,这就说明学生平时自觉或不自觉地总结出解题经验,对灵活性、敏捷性有一定帮助,但也易导致错误,这就是思维定势消极的一面,因此教师在平时训练中要多引导,帮助学生克服不合理思维定势的影响。
  总之,思维是一种艺术,正确的思维方法要在运用中掌握,但只懂得正确的思维方法,而没有良好的思维品质,也不可能提高思维能力。因此,加强思维品质的训练,有利于创造性思维的培养。同时上述各种思维品质并不是孤立的,它们是相互联系、相互渗透、相互制约的,思维深刻性是思维品质的基础,思维的敏捷性、灵活性、创造性反映了思维活动的速度、深度和广度,思维的批判性是思维品质的升华,因此,进行思维品质的训练具有综合性。
  
  参考文献:
  [1]普通高中化学课程标准.人民教育出版社,2007.6.
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