讓“有序思維”成為化學學習中的常態思維

張洪英

（宜興市官林中學 江蘇 宜興 214200）

所謂“有序”是指系統由低一級的結構轉變為高一級的結構。所謂有序思維，是指思考和解決問題時按照一定的程式（如特定的順序、線索、條理、步驟和規律）逐步推進的一種思維方法。有序思維是解開“化學亂麻”的關鍵，那么如何培養學生的有序思維，并使之貫穿于整個高中化學學習的始終，成為化學思維的常態？筆者在高中化學教學實踐中進行了探索，從新授知識、復習知識、習題訓練三方面引導學生有意識地運用有序思維來突破知識難點、梳理知識網絡、解決具體問題。

一、運用有序思維突破知識難點

自2005年秋江蘇省進入新一輪課程改革后，化學教材也發生了翻天覆地的變化，其中的一種變化是：教材對元素化合物知識的處理，突破了傳統的物質中心模式，不再追求從結構→性質→存在、制法、用途等方面全面系統學習，而是從生活出發，將性質的學習融入有關的生活現象和社會問題中去。教材的這種編排有利也有弊，弊端就是給化學教學帶來了一定的“無序”。布魯姆說過：“獲得的知識，如果沒有完整的結構將它們聯系在一起，那是一種多半會被遺忘的知識，活用不起來的知識。”因此，當學生開始學習高中化學的第一節課時，教師就要鄭重其事地告訴他們：化學理論抽象、內容繁瑣，要想學好化學除了必須付出艱苦的努力外，還要講求科學的思維方法，其中很重要的一種就是“有序思維”。有序思維能使我們大腦的思維結構與化學知識內部結構的有序性相兼容，從而克服理解困難，舉重若輕，實現頓悟。

化學中“有序思維”的“序”，從宏觀上講就是化學學科思想：如分類思想、結構決定性質、性質決定用途的思想、由特殊到一般再到特殊的思想、提出假設實驗探究等；從微觀上講就是事物變化的順序、反應順序、操作順序、排列順序及計算順序等。在學習新知識時，很多知識點看似“無序”，實則是一脈相承的，如果能將這種“無序”理順，納入完整的知識結構中去，實現“有序”，化學學習就會變得輕松快樂。

例如，學生剛學電化學時，往往無法正確判斷電極名稱，總是把正、負、陰、陽極混淆顛倒，在書寫電極方程式時，更是錯誤百出。電化學一直是學生難以突破的學習難點，其本質原因是學生未能將電化學中各種紛繁復雜的變化納入到氧化還原反應的范疇中去，造成思維無序混亂。

由于原電池、電解池的本質就是氧化還原反應，因此對原電池、電解池的求解不妨按氧化還原反應的思維序列進行求解。具體如下圖所示：

原電池的工作原理就是將一個自發的氧化還原反應分割為兩個半反應（氧化反應、還原反應）分別在不同地（負、正兩電極）同時進行，負極所失電子沿導線傳導定向流入正極，從而產生電流。理論上任何一個自發的氧化還原反應都可以分割為兩半反應，設計為原電池。而電解池的作用則是將電能轉化為化學能。電解池的陰極上發生還原反應，陽極上發生氧化反應，任何能從陰極上取去電子的還原反應都可能在陰極上進行，任何放出電子的氧化反應都可能在陽極進行。這也就意味著不管反應是否自發，只要是氧化還原反應都可能在電解中完成。

若電解池的陽極材料是惰性材料，則陽極上進行的氧化反應就是溶液中的陰離子到陽極表面失去電子的過程，陰極上進行的還原反應就是溶液中的陽離子到陰極表面得到電子的過程。若溶液中同時存在幾種陰、陽離子，那么陰、陽離子到電極上放電就有一個先后的順序了。歸納為氧化還原反應，則是陰離子 （陽離子）失（得）電子能力的強弱順序了。在相同條件下，陰離子失電子能力越強，即陰離子的還原性越強，則越先在陽極失電子；反之，陽離子得電子能力越強，即陽離子的氧化性越強，則越先在陰極得電子。

通過以上分析，將電化學納入到氧化還原反應體系中去，即將低一級的結構轉變為高一級的結構，實現思維的“有序”，能輕松突破知識難點，感受學習的快樂。

二、運用有序思維梳理知識網絡

在平時的階段性復習或進入高三后的系統性總復習中，運用有序思維來梳理知識網絡就顯得尤為重要了。大家也許到中藥鋪買過藥，你到那里隨便說一種藥，店員就能很快找到并交給你。因為這些中藥都是按照一定規律分門別類地存放，非常便于提取。對于人腦來說，這種存儲方法就是知識的結構化存儲方法，通過這種科學方法，學生的知識結構就會得到優化改善，遇到問題需提取相關知識時，就能根據其內容的歸屬關系和分類關系迅速做出反應，思路清晰、得心應手。

例如我們在復習元素化合物知識時，把每一種元素的單質及化合物作為知識點，分別從立方體的X軸、Y軸、Z軸三個方向將點串聯成線，任意兩軸組合成面，三軸組合成立體。X軸是以物質分類（氣態氫化物→單質→氧化物→氧化物對應水化物→相應含氧酸鹽）為序列；Y軸是以結構→性質→存在、制法、用途為序列；Z軸以元素族（同族元素的相似性和遞變性）為序列。以硫元素為例，可得如下氧族元素的立體知識結構圖：

其中，Y軸中的“性質”自身又有內在序列，性質包括物理性質和化學性質。物理性質主要指：色、態、味、密度、熔沸點、溶解度；化學性質主要指：可否與金屬、非金屬、水、氧化物、酸、堿、鹽、有機物發生反應，或者簡單歸結為酸堿性、氧化還原性、穩定性等。另外，圖中X軸、Y軸、Z軸也可按照其他序列重新編排。如X軸可按中心元素化合價的遞增（減）為序列，Z軸可按同周期元素的遞變性為序列。總之，教師要善于引導學生用多種方式、從多個維度對知識進行縱向、橫向的歸納整理，明確內容的歸屬關系和分類關系，實現知識結構內化為認知結構。

三、運用有序思維解決具體問題

解題的有序實為思維有序，只有充分掌握事物變化的順序才能找到正確的內在關系，從而準確快速地解決問題。

例題：①將0.1mol Cl2通入含0.2mol FeBr2的溶液中②將0.3mol Cl2通入含0.2mol FeBr2的溶液中，這兩個反應可用同一個離子方程式嗎？經過分析可知，反應過程中Cl2充當氧化劑，還原性離子有兩種：Fe2+和Br-，解決本題的關鍵是分清Cl2先與哪種離子反應。根據氧化還原反應的先后順序：當同種氧化劑與不同還原劑反應時，還原性強的還原劑優先反應。由于Fe2+的還原性強于Br-，所以 Cl2先與 Fe2+反應，當 Fe2+全部反應完后，Cl2再與Br-反應。經過計算，若0.2molFe2+全部被氧化需要消耗0.1molCl2，若0.4mol的Br-全部被氧化需要消耗0.2molCl2。這種數量關系，可用一個簡單的數軸來表示如下：

因此，例題中的兩處反應不可用同一個離子方程式來表示，①中離子方程式可表示為：2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl-；②中離子方程式可表示為：2Fe2++4Br-+3Cl2＝2Fe3++2 Br2+6Cl-。本題可作變式訓練：若將0.2mol Cl2通入含0.2mol FeBr2的溶液中，其離子方程式是怎樣的？根據氯氣的物質的量及數軸所示反應序列，不難寫出其離子方程式為：2Fe2++2Br-+2Cl2＝2Fe3++Br2+4Cl-。

本題的解法稱為數軸法或稱為取值范圍討論法，它是由過量計算演變和發展而來的一種題型，所根據的化學原理是：涉及的化學反應（按一定順序進行）至少有2個，由于反應物間相對含量不同，導致產物也不同，如多元酸與堿反應、過氧化鈉與碳酸氫鈉共熱、氯氣和氨氣反應等。取值范圍計算題常用討論法解題，討論法充分運用了分類討論的思想，分類討論按一定的順序進行，因此取值范圍計算歸根結底仍是有序思維的具體應用。

有序思維的培養不是一蹴而就的，必須始終貫穿于整個高中化學的教學過程中。教師在日常教學中要做到“備課時，備有序思維；講課時，教有序思維；回授時，導有序思維”，但切記不能使學生生搬硬套所謂的思維程序。有序思維中“序”的尋找，貴在理解與領悟，這需要教師創造更多的機會讓學生去尋找、去總結、去反思、去建構。

［1］ 朱海成.有序思維在有機化學解題中的應用［J］.中學化學教學參考，2007，（07）

［2］ 陳建榮.有序思維與解答化學開放性試題［J］.中學理科，2004，（12）

［3］ 鄭克強，周業虹.重視數學思想 發展思維能力——化學計算的復習方法［J］.中國考試，2007，（1）