如何在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的推理能力

張雪龍

摘 要：推理是人類思維活動的基本形式，推理能力是衡量一個人思維能力高低的最重要標(biāo)志。歸納推理、演繹推理和類比推理是進(jìn)行科學(xué)研究的重要方法，因此化學(xué)老師要充分利用現(xiàn)有的教學(xué)手段培養(yǎng)學(xué)生的推理能力。

關(guān)鍵詞：推理能力；化學(xué)史；實驗教學(xué)；新舊知識

一、了解化學(xué)史，體會推理在化學(xué)研究中的應(yīng)用

化學(xué)史為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和研究方法提供了豐富而生動的素材，如拉瓦錫通過對大量燃燒反應(yīng)實驗結(jié)果的分析，運用推理中的歸納推理，提出了氧化學(xué)說，否定了有關(guān)燃燒的燃素說。又如哈伯通過大量的實驗發(fā)明了催化劑，利用類比推理得出：用鐵屑固定氮氣合成氨，從而制造出大量的化肥，大大提高了糧食的產(chǎn)量，挽救了數(shù)以萬記的生命。再如俄國化學(xué)家門捷列夫 在“元素表”“八音表”的基礎(chǔ)上對已掌握的大量化學(xué)事實做了對比（類比推理）、根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)之間聯(lián)系做了推理（主要是演繹推理），努力從中探尋各種規(guī)律，繪制出世界上第一張元素周期表，為后人研究和發(fā)現(xiàn)新元素提供了理論依據(jù)。

二、用好教材，發(fā)揮教材在培養(yǎng)推理能力中所起的作用

有些化學(xué)概念、化學(xué)規(guī)律（包括定理、公式等）在建立時，用到的思維方法主要是推理。中學(xué)化學(xué)教材中包含著豐富的推理內(nèi)容。如中學(xué)化學(xué)教材必修1中《化學(xué)計量在實驗中的應(yīng)用》這一節(jié)中，氣體摩爾體積的概念是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下1 mol氣體的質(zhì)量和密度通過演繹推理和歸納總結(jié)得出的。阿伏加德羅定律推論的計算公式是根據(jù)克拉貝龍方程通過演繹推理得出的。而對元素周期律及原電池構(gòu)成條件的研究，則是老師通過演示實驗，由學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象和元素化合物知識進(jìn)行歸納推理得出結(jié)論。上述內(nèi)容教材中有的給出了答案，有的沒有直接給出答案，不管怎樣，教師在講授這些內(nèi)容的時候，不能代替學(xué)生做出答案，而應(yīng)正確引導(dǎo)學(xué)生自己推理，發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主人公作用。

三、在化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)歸納推理能力

歸納在個別事物的考查，抽象出一般規(guī)律，然后概括到同類事物中，得到一般結(jié)論的推理。化學(xué)是一門實驗科學(xué)，實驗是化學(xué)研究中運用歸納法的基礎(chǔ)。如實驗室用乙醇制取乙烯，將實驗獲得的氣體通入酸性高錳酸鉀溶液中，溶液的顏色褪去，但使酸性高錳酸鉀溶液褪色的氣體不僅僅是乙烯，也可能是二氧化硫氣體，原因是乙醇中含有碳、氫、氧三種元素，濃硫酸能使乙醇碳化，在高溫下濃硫酸將碳氧化而自己被還原為二氧化硫。由此可以歸納推理出：多數(shù)含氧衍生物在高溫下遇到濃硫酸會有二氧化硫生成。又如實驗室制取氯氣用氫氧化鈉溶液吸收尾氣的裝置在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中是一個重點。但筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)氯氣的尾氣處理的裝置有缺陷，氫氧化鈉溶液的濃度超過一定數(shù)值時會引起倒吸。于是我讓學(xué)生自己到實驗室將能引起倒吸的氫氧化鈉溶液的最低濃度確定出來，繼而歸納推理出能發(fā)生倒吸的條件。這樣既可以激發(fā)學(xué)生探究知識的熱情，又可以在實驗中培養(yǎng)學(xué)生的觀察、動手能力。

四、在新舊知識聯(lián)系和知識運用中培養(yǎng)類比推理能力

類比推理是根據(jù)兩個或兩類對象有部分屬性相同，從而推出它們的其他屬性也相同的推理。在教學(xué)中將新知識與舊知識進(jìn)行類比，既可以降低新知識的教學(xué)難度，起到化難為易的作用，又可以鞏固舊知識，加強(qiáng)新舊知識的聯(lián)系。通過類比，在新舊知識之間架設(shè)一座橋梁，讓學(xué)生從已掌握舊知識順利地接受和理解新知識。類比推理在高考中也是一種常見的解題方法。下面來看一道高考題：

（2017年新課標(biāo)Ⅲ卷高考理綜化學(xué)28題有改動）砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2O3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有著廣泛的用途。回答下列問題：

（1）畫出砷的原子結(jié)構(gòu)示意圖____________。

（2）工業(yè)上常將含砷廢渣（主要成分為As2S3）制成漿狀，通入O2氧化，生成H3AsO4和單質(zhì)硫。寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________。該反應(yīng)需要在加壓下進(jìn)行，原因是________________________。

分析：考試大綱中對砷的原子結(jié)構(gòu)不要求掌握，第一問對學(xué)生而言是未知的知識，但通過類比推理可知砷與氮同屬于ⅤA族元素，最外層電子數(shù)是5，又因砷處在P區(qū)次外層電子數(shù)為18，故可以畫出砷的原子結(jié)構(gòu)示意圖。第二問是關(guān)于復(fù)雜氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，可以用氧化還原反應(yīng)方程式的配平規(guī)律和質(zhì)量守恒定律類比完成：兩個砷原子由+3價升到+5價失去4個電子，三個硫原子由-2價升到0價失去6個電子，還原劑共失去10個電子；一個氧分子由0價降到-2價得到4個電子，最小公倍數(shù)為20。由氫氧原子守恒得各物質(zhì)前的系數(shù)：2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S；加壓可以提高反應(yīng)速率和As2S3的轉(zhuǎn)化率。

學(xué)生推理能力的培養(yǎng)不是幾堂課就能完成的，我們老師要把它作為教學(xué)的目標(biāo)和終身的追求。著名教育家尼爾·波斯特曼曾批評學(xué)校教育：“孩子們?nèi)雽W(xué)時像個‘問號，畢業(yè)時卻像個‘句號，這只能是學(xué)校教育的失敗。”若每個老師在課堂上都注意培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，學(xué)生畢業(yè)時就像個感嘆號。

編輯 謝尾合