反芻效應在化學教學中的應用

摘要:學生在用已有知識和經驗解決化學問題時，往往存在強烈的思維定勢。本文章著重闡述反芻效應如何能有效克服思維定勢。根據反芻效應產生的主要原因，結合課堂教學實際，從三個層次來論述反芻效應在化學教學中的應用。

關鍵詞:思維定勢;反芻效應;認知水平;創造性思維

文章編號:1005-6629(2010)01-0028-02 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

1反芻效應介紹

在化學教學過程中，經常會遇到一些對學生而言看似簡單，但在回答的時候容易出現錯誤的問題。例如:下列氣體可以采取怎樣的收集方法?CO2、CO、NO、Cl2。學生根據已有的知識和經驗，其判斷依據是:①相對于空氣密度(或相對分子質量)的大小;②溶解性的大小。很多同學得出的結論是，CO和NO既可用排水法又可用排空氣法收集。而事實上，我們通常是采用排水法收集CO和NO，原因是CO和NO的密度非常接近于空氣的密度，收集時空氣不容易排盡，且這兩種氣體都有毒，用排水法容易控制是否收集滿，NO不能用排空氣法的另一個原因是容易與空氣中的氧氣反應生成NO2。很多同學認為CO2和Cl2只能用向上排空氣法收集，事實上溶解性不只局限于在水中的溶解能力，也可延伸到溶液或其他的純液體。如CO2可采用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法收集，Cl2可采用排飽和食鹽水的方法收集。

為什么學生經常出現上述問題?主要原因是學生在分析解決問題時，思維定勢太強烈，不注意新問題與舊問題之間的差異，不注意條件的變遷，進而影響思維的發散性和靈活性。如何有效解決此類問題?只要我們在教學中介入反芻因素，這種定勢效應就會減少甚至沒有。反芻是指偶蹄類動物把粗粗咀嚼后咽下去的食物再返回到嘴里細細咀嚼，然后再咽下去的現象，若教師在平時的教學中能及時引導學生知識反芻，逐漸使學生養成反芻的品質，我們的教學就能達到事半功倍的效果。

產生反芻效應的主要原因:①反芻能重組已有知識與經驗;②反芻現象實際上是認知過程中對象特征的不斷匹配過程;③反芻現象實際上也是一個不斷要求完美的批判性反思過程。據此結合本人的教學實際，初探反芻效應在化學教學中的應用。

2反芻效應在化學教學中的應用

2.1重組已有的知識和經驗

已有的知識與經驗在認知結構里扎根較深，而且在行動反應與認知活動中，常常能起到定勢的影響。通過反芻，可使原有的知識與經驗受到行動與認知目標的審視、過濾和篩選，有必然聯系的進行順應;否則，拒之門外。這樣，往常易于出現的定勢效應被反芻加以排除。

例如，在講完同位素的概念時，提出“H2和D2是不是同位素?”，很多同學回答“是”，此時，教師應不急于告訴學生正確答案，而是引導學生反芻同位素的概念，再得出結論。當學生掌握同位素概念的實質后，進一步讓學生反芻同位素、同素異形體、同分異構體的概念，發現其本質區別，然后通過實例進行應用。在概念教學過程中引入反芻，讓學生在分析問題時能把握其本質特征，培養思維的嚴謹性。由于定勢思維的“便捷性”，教師在課堂教學中要有意識地引導學生進入反芻，發揮反芻效應的過濾和篩選作用。例如，在講鐵與硝酸的反應時，可以提出這樣一個問題“鐵與硝酸反應后，溶液中鐵元素的價態是多少?”學生的回答往往是“+3價”，理由是根據已學的鐵與氯氣反應生成三價鐵，鐵與硫反應生成二價鐵，可得出結論:鐵與強氧化劑作用生成三價鐵，鐵與弱氧化劑作用生成二價鐵，而硝酸是常見的強氧化劑，鐵與硝酸作用最終生成的是三價鐵。至此，首先應該肯定學生對已有知識的應用，其次要提出疑問“根據已學知識，變價元素的單質與某些物質反應時，其產物中元素的價態，除了與物質的性質有關外，還有什么因素有關?”學生反芻已學的知識，得出結論:除了與性質有關之外，還和物質的用量有關，如碳與氧氣反應。這時，教師進一步引導學生“根據以上討論的兩點因素，重新分析鐵與硝酸反應后鐵元素的價態”。最終學生得出的結論是:根據反應物用量的不同，溶液中鐵元素的價態有+3價、+3價和+2價、+2價三種情況。

2.2協調認知過程中的矛盾

反芻總希望對象的特征匹配協調平衡一些，使原有匹配不協調、不平衡的現象得到改變，原來無意識的匹配現象得到控制。人們在清醒的意識活動中，原有的那種無意識的、不協調的定勢影響就會減少到最低程度，從而產生反芻效應。

在高中化學教學中，教師還會遇到一類比較頭痛的問題。由于初中學生認知上的局限性，初中教師對于某些化學現象只能給出簡單的結論，并不要求學生掌握相關原理。到了高中，即使教師分析了有關的原理，并將原有的結論進行了拓展和延伸，而學生在應用時，由于受強烈的思維定勢影響，解決問題時還是停留在初中的認知水平上。如何克服初高中銜接上出現的問題?若能在教學中適時地引入反芻，就能有效地協調認知過程中的矛盾，減弱定勢效應。

以高中階段學習溶液的酸堿性為例。首先學習的是溶液呈酸堿性的實質，再學習pH的大小與溶液酸堿性的關系。此時，教師可以引導學生反芻初中關于溶液酸堿性的結論(溶液pH=7呈中性，pH<7呈酸性，pH>7呈堿性)是否正確，存在的問題是什么?又如在初中階段不適合地引入量的變化對化學造成的影響，使得在高中學習的時候，學生還會按照原有知識去認識問題，如CO2通入NaOH溶液只產生Na2CO3，對Na2CO3溶液和鹽酸反應，必定認為產生二氧化碳。對于這一類問題，教師要引導學生反芻實驗情景，透過現象，揭示事物變化的實質。CO2通入NaOH溶液其實質是CO2先與H2O反應生成H2CO3，二元酸與一元堿反應，其產物由通入CO2的多少決定。對Na2CO3溶液和鹽酸的反應，其實質是碳酸根離子結合氫離子的過程，生成產物的量與溶液中碳酸根離子和氫離子的量有關，即兩種溶液相互滴加的順序不同，就會得到不同的結果。通過反芻，揭示事物變化的規律，根據規律來協調認知過程中存在的矛盾，使學生的認知水平不斷螺旋上升。

2.3培養創造性思維

反芻不滿足于原有的認知反應，對原有的認知總是不斷地挑起事端，它用批判性的視角對原有的認知進行審察，以至盡善盡美。

在實驗化學教學中，對學生要求較高的是實驗的設計和評價。在考查過程中，學生對這一類問題的解決缺乏自信，總是想從原有的認知中找到一個便捷的答案。大多數情況下學生進行實驗設計，針對的是方法。真正富有創造性的解決者，解決問題，通常不是針對方法，而是針對目標。針對目標去想解決的辦法，比較容易跳出原有思維的束縛。例如，設計實驗分離硫酸鋇和氯化鈉。第一步是加水溶解，第二步是過濾，第三步是洗滌，第四步是干燥硫酸鋇，蒸發溶劑得到氯化鈉。提出問題:如何洗滌沉淀?教師可以引導學生從實驗目的出發，首先考慮洗滌的目的是什么?目的是除去雜質，減少沉淀的溶解。再根據硫酸鋇是難溶于水的物質，可以考慮用蒸餾水洗滌，遵循少量多次的原則洗滌沉淀。又如，在硫酸亞鐵銨晶體的制備實驗中，過濾得到的晶體應如何洗滌?再次引導學生反芻洗滌的目的，由于硫酸亞鐵銨晶體可溶于水，用水洗滌會影響晶體的產量。此時，可以讓學生各抒己見，從實驗目的出發，用批判的視角對提出的方案進行審察。最后得出:可以用酒精洗滌，既可洗去雜質，減少沉淀的溶解，又可使得到的物體較干燥。

教師在備課時，往往對問題備選一個或幾個解決方案，在課堂上以一定的預定格式組織教學。當遇到學生的想法、思路與預設方案不一致時，教師或因學生的想法不切實際，或因不愿打亂既定的教學設計，或因本能的排他性而對學生的想法不作認真分析便予以回避甚至進行比較武斷的評判，這樣既傷了學生的自尊心，又使學生在學習中只能被動的接受知識，缺少學習的主動性，更是扼殺了學生的創造性思維。例如，設計檢查裝置的氣密性的方案。一套裝置有很多檢驗的方法，要讓學生各抒已見，從目的出發，用批判的視角，對方案進行審察，只要是符合實驗目的，操作簡單和可行性強的，就是該肯定的方案，而不要拘泥于教師預設的方案。

培養學生的創造性思維不是一件簡單的事情。首先，教師要根據本節課的教學目標，反芻教學設計中的各個環節是否合理，是否符合學生終身發展的要求。其次，教師要進一步反芻教學的細節，盡可能設計一些開放性的問題，培養學生的創造性思維。在課堂教學中教師要適時引入反芻因素，減少學生的思維定勢，充分發揮反芻效應的積極作用，促進學生創造性思維的培養。

參考文獻:

[1]任順元.奇妙的教育心理效應[M].北京:教育科學出版社，1990.