問題解決中培養學生的原點思維

2016-04-20 08:21:03莊后鋒南師附中新城初級中學江蘇南京210019

化學教與學 2016年1期

莊后鋒（南師附中新城初級中學　江蘇南京　210019）

問題解決中培養學生的原點思維

莊后鋒
（南師附中新城初級中學江蘇南京210019）

摘要：問題解決需要進行充分的問題表征，找到問題本質，使問題得到最大限度的解決。問題解決是思維能力的具體體現，也是培養提升思維能力的重要過程。作者嘗試在物質的組成、結構、性質和變化的化學教學中，回歸問題原點，培養學生的原點思維能力。

關鍵詞：問題解決；原點思維；問題表征

原點思維，就是指以某一事物為原點，圍繞其所進行的繼承借鑒，發掘深化，尋找原因和解決問題的一種思維形式。古希臘哲學家伊壁鳩魯說過：“人類不是被問題本身所困擾，而是被他們對問題的看法所困擾。”問題的復雜性，通常不是來自于問題本身，而是因為解決問題的方法遠離思維原點的緣故。原點思維可以提醒我們回到問題的起點進行思考、進行狀態對照，糾正偏差，不斷向目標前進，實現問題解決。

2011年版《全日制義務教育化學課程標準》（修訂稿）在課程性質中指出：化學課程一方面要提供給學生未來發展所需要的最基礎的化學知識和技能，使學生從化學的角度初步認識物質世界，提高學生運用化學知識、科學方法分析和解決簡單問題的能力；另一方面，要幫助學生體驗科學探究，在活動中激發學生交流討論，啟迪學生的思維。

20世紀80年代末吉克等人提出問題解決的四階段：理解與表征問題、尋求解答、嘗試解答、評價，強調了對問題解決的理解與表征：

在問題理解和表征時，將問題逐步“分解”成更加簡單明確的子問題，層層深入，找到問題的原點，進而選擇有效的策略。“分解”問題的過程是逐步思考問題，在這個過程中，就是原點思維的形成過程。

在問題解決的教學中如何培養學生的原點思維能力，筆者做了一些嘗試和思考。

一、物質組成的測定中發展學生的原點思維

物質組成和測定的復習，也是初中教學的難點，從定性分析到定量分析，從混合物的組成和純凈物的組成，學生不能領會物質測定的思路和方法——即思維的原點，故在問題解決中出現了障礙。混合物組成的測定主要是提純物質，純凈物元素組成的測定時主要是分解物質，用燃燒法測定物質組成時主要依據是質量守恒定律，化學反應前后元素的種類和質量不變。在教學中筆者設計了如下復習思路，讓學生的原點思維能力得到發展。

案例1“物質組成的測定”的教學片斷

【問題1】1000g的黃豆、花生豆混合在一起，如何測定其中黃豆的質量？

【學生1】可以將黃豆一顆顆揀出來，稱量其質量。

【學生2】可以把花生豆一個個吃掉，稱量剩下的黃豆的質量。

【教師】大家思考，你們測定其中黃豆質量的思路是什么？

【學生3】將混合物分離，轉化為純凈物進行分析。

【教師】你能想到哪些分離的方法呢？

【學生】討論歸納。

……

【問題2】如何測定100L空氣中氧氣的體積呢？

【問題3】如何測定銅鋅合金中銅的質量分數？

【問題4】如何測定鋅和鐵的混合物中鐵的質量分數？

【問題5】如何測定雞蛋殼中碳酸鈣的質量分數？

【問題6】如何測定某溶液中溶質的質量分數？

案例2《物質組成的測定》的教學片斷

【問題1】如何測定水的組成，你的思路是什么？

【問題2】酒精在氧氣中充分燃燒，生成了CO2和H2O，請你分析酒精的元素組成。

【問題3】若4.6g的酒精在氧氣中充分燃燒，生成了8.8g CO2和5.4g H2O，請你分析酒精的元素組成。

【問題4】一定量的酒精在一定量的氧氣中燃燒生成CO、CO2、H2O，它們的總質量為13.8g，其中H2O占5.4g，試計算酒精的質量，產物中CO的質量。

二、理解物質的性質中提升原點思維

關于物質性質的學習中，要讓學生逐級體會到“物質的組成與結構決定物質的性質、物質的性質反映其結構特點。在復習中要讓學生體會到：元素的性質，特別是化學性質與其原子的最外層電子數有關；物質的性質與其構成的粒子種類和粒子的結合方式有關，由分子構成的物質，保持其化學性質的自然是其分子；混合物中還和物質的組成、溶液中離子的濃度有關。找到了思維的原點，就從微觀的角度理解了物質的性質，提升了學生的原點思維。

案例3“物質的性質復習課”的教學片斷

【問題1】氫元素和氧元素化學性質不同的原因是什么？

【問題2】氫氣和氧氣、鐵和硅、氯化鈉和硫酸銅溶液化學性質不同的原因是什么？

【問題3】酸和堿性質不同的原因是什么？稀鹽酸和稀硫酸性質相似的原因是什么？性質不同的原因是什么？

【問題4】濃硫酸和稀硫酸、生鐵和鋼性質不同的原因是什么？

【問題5】金剛石和石墨物理性質不同的原因是什么？活性炭和木炭具有吸附性的原因是什么？

三、掌握物質的變化中應用原點思維

化學變化的本質是有新物質生成，同時伴隨著一些反應現象，表現為顏色改變、放出氣體、生成沉淀等，化學變化還伴隨著能量的變化，這種能量變化常表現為吸熱、放熱、發光等。而在部分化學反應中，常常沒有明顯的現象，如何證明無明顯現象的反應的發生呢？回到思維的原點，其實就是兩點，證明有新的物質生成，或者是證明反應物消失。繼續分析，如何證明新物質的生成呢？就是找到一種物質能和新物質反應，且產生明顯現象的物質，從而歸結到物質的性質。證明反應物的消失亦是如此。

案例4“酸堿中和反應”的教學片斷

【教師】氫氧化鈉和稀鹽酸的反應沒有明顯的現象，如何證明該反應發生了呢？

【學生】加入酸堿指示劑。

【教師】石蕊和酚酞都可以嗎？

【學生實驗】

【教師】我們為什么可以用酸堿指示劑證明呢？

【討論小結】因為溶液的酸堿性發生了改變，從微觀上，是因為溶液中的氫離子和氫氧根離子發生了改變。

【提出問題】能否用其他方法證明溶液中離子的消失呢？

【學生】利用離子的有關化學性質，也就是酸和堿的化學性質，并且是能有明顯現象的化學反應。可以用鋅粒、碳酸鈣、氧化銅、氫氧化銅、硫酸銅。

【追問】能否用硝酸銀溶液證明鹽酸的消失呢？

【學生】硝酸銀溶液主要和氯離子作用，而溶液中氯離子一直存在，故無法證明。

【小結】我明白了，為什么二氧化碳和水反應時用了紫色石蕊浸泡過的干燥紙花，主要是想證明有碳酸生成，前面學過的二氧化碳和氫氧化鈉反應也可以用類似的方法。

案例5“空氣”的教學片斷

【學生實驗】測定空氣中氧氣的含量。

【教師】氣體的體積為何會變小呢？有哪些可能？

【學生3】氣體的體積和溫度有關，但打開止水夾時恢復到室溫，應該和溫度無關。

【學生4】集氣瓶中的氣體逸出了，可是裝置的氣密性良好啊？

【氣體5】氣體可能從彈簧夾處逸出，彈簧夾開始時沒有夾緊，導致部分空氣受熱膨脹逸出。

【學生6】裝置的氣密性良好，但放入燃著的紅磷時，部分瓶內的氣體可能會逸出。

【學生7】會不會是紅磷和空氣中的其他物質發生了反應呢？

……

【教師】為準確測定空氣中氧氣的含量，你想對裝置做如何改進？

四、化學概念教學中培養學生的原點思維

從心理學的角度看，概念是一種思維形式，它反映著客觀事物最一般的本質屬性。化學概念常具有抽象性和概括性的特點，可以說是化學知識的“骨架”。抽象的化學概念是教學的難點，往往使學生望而生畏。如何認識化學概念，筆者認為：教學中要從學生熟悉的身邊的真實問題導入，使學生先感知概念，在感性材料的基礎上，形成初步認識，再由表及里，找到問題的原點——即抓住概念的本質與內在聯系，形成正確的內涵和外延。

案例6“元素”的教學片斷

【學生匯報1】生活中的化學元素——補“鐵”、高“鈣”……

【學生匯報2】化學中的元素知識——門捷列夫、元素周期表、112種元素……

【教師】什么是元素？不同元素的區別在哪里？

【學生】元素好像就是原子，原子在宏觀世界的代言人就是元素。不同種類的原子中的質子和電子數不同，元素是否如此呢？

【小結】不同元素的區別是質子數不同，元素是質子數（即核電荷數）相同的一類原子的總稱。

【問題1】鈉原子和鎂原子屬于同種元素嗎？