分析型學科思維導圖在化學解題中的應用

梁家元

對于高中學生而言，教師在平時的解題訓練中，培養其高效的解題能力是至關重要的。目前，傳統應試教育主要是靠題海戰術來訓練學生的解題能力的。而這種訓練方式會使學生的思維僵化，形成感性經驗答題習慣，導致常常出現題目稍有變化，學生就會無法應對的狀況。那么，如何解決這個問題呢？經過三年多的教學實踐，筆者得出：在開展習題課時，教師積極地引導學生多運用分析型學科思維導圖，不但能夠提高學生解決復雜問題的效率，還能夠提高學生的理性解題能力。

基于有效追問策略的分析型學科思維導圖

在解化學題時，學生經常遇到的解題障礙主要有三個：①目標不清。沒有真正理解題目的要求，匆忙去求解，結果誤入歧途，勞而無功。②信息不足。沒能從題目中提煉出足夠的解題條件或不能充分地挖掘那些隱藏的解題條件。③思路不對。解題時思路狹窄，不能“迷途知返”，思維經常被困在錯誤的解題方向上。

基于以上的解題障礙，教師可以采用“五問原則”，即一問解題目標是什么？二問已知解題條件有哪些？三問可推導出來的解題條件有哪些？四問有哪些解題方法（定理、公式）可供選擇？五問還需要哪些解題條件或是否有遺漏條件？同時，教師要將這五個問題與學科思維導圖相結合，構成基于有效追問策略的分析型學科思維導圖解題模型（如圖1）。有了這個模型，學生解題時就找到了抓手，明確了思考方向，從而也就避免掉入“感性經驗答題”的陷阱，進而進入理性解題的思維程序。

應用分析型學科思維導圖的教學案例

下面筆者用一道高考化學真題（2015全國新課程II卷）來舉例說明如何在教學中運用分析型學科思維導圖來發展學生的有序思維，形成理性解題習慣。

例：ClO2處理過的飲用水會含有一定量的亞氯酸鹽。若要除去超標的亞氯酸鹽，下列物質最適宜的是———（填標號）。

a.明礬 b.碘化鉀 c.鹽酸 d.硫酸亞鐵

上題看似是一道簡單的選擇題，但在解題實踐中學生的錯誤率竟高達86%。這是為什么呢？這并不是知識性障礙，而是思維性障礙，即學生缺少對解題目標及解題條件的追問，犯了“顧此失彼”的錯誤。那又為什么會犯這種錯誤呢？原因就是筆者前面所講的學生做題時常常按感性經驗來答題，即學生看到題目首先啟動的是記憶（以前是否做過這道題？與這道題相關的知識是什么？）而非理性思考，所以才會出現解題不嚴謹、考慮不周全的現象。

然而，運用基于有效追問策略的分析型學科思維導圖（如下頁圖2）來分析這道題，則不會產生“顧此失彼”的問題，而且有利于學生養成嚴謹的系統思考的習慣。具體過程如下：

①追問解題目標：去除亞氯酸鹽最適宜的物質，這里的關鍵詞“最”表明選項中不止一種物質可與亞氯酸鹽進行反應，但要選最優解。

②追問已知條件有哪些？

③通過這些已知條件可以知道哪些隱含條件（解題的關鍵往往包含在隱含條件中）。其中已知條件“飲用水”告訴我們處理過程中不能再生有毒物質；“亞氯酸鹽”提示我們其具有強氧化性。

④由此我們可以導出關鍵解題條件：除雜后無毒及所選試劑應具有還原性（還原劑或可被氧化）。

⑤追問選項中物質是否滿足解題條件？明礬可凈水，但其無還原性，不能與亞氯酸鹽產生氧化還原反應，排除。碘化鉀中的碘離子具有還原性，但被氧化為碘單質，對人體有害，排除。鹽酸中的氯離子處于最低價態，具有還原性，但可能被氧化為氯氣，有毒，排除。硫酸亞鐵中的亞鐵離子具有還原性，可將亞氯酸鹽還原為氯離子，自身被氧化為三價鐵離子，生成氫氧化鐵沉淀，其膠體可吸附水中懸浮物，起到凈化作用，故正確答案應選d。

總之，上面案例中，學生畫圖的過程就是有序思考的過程，通過這樣的思維可視化解題訓練，學生能夠避免掉入“顧此失彼”的思維陷阱，養成解題及處理問題時縝密的思考習慣。有的教師可能會認為用繪制“分析型學科思維導圖”的方式解題比較麻煩，然而這是教師的一種急于求成的錯誤思想。首先，學生練習解題的目的不是“為了做題而做題”，而是為了加深對知識的理解和訓練系統思考能力，因此走馬觀花，一味貪多圖快是最不科學的做法。其次，并不是所有的題都要通過畫這么復雜的圖來解決，一定要因題而異。另外，考試時也不能這么畫，而應在頭腦中自動運用這種有序的系統思考方式，當然要想在考試中自動運行這樣的理性解題程序，平時必須進行分析型學科思維導圖的應用訓練。最后，讓學生練習分析型學科思維導圖是為了提高學生的系統思考能力，并使其受益終身，這才是教師使用思維可視化教學模式的長遠意義！

點 評

如何將思維可視化技術與化學解題教學進行有效整合？梁老師用他的實踐給了我們兩點啟示：第一，基于對化學解題障礙的深入分析，將分析型學科思維導圖及追問策略結合運用于化學解題的教學中，以追問引導有序思考，養成理性解題習慣。以學科思維導圖呈現思考過程，清晰地觀察到學生的知識漏點及思維障礙點，從而進行有針對性的指導。第二，以高考真題為解題策略訓練的素材，在訓練學生解題能力及思維能力的同時，使他們理解高考背后的思維規律，掌握出題規律。

梁老師用實踐告訴我們：認真踏實地研究與踐行一個高效的解題策略勝過盲目膚淺地做上百道化學習題。

華東師范大學思維可視化研究院 林書揚