如何在化學教學中培養學生的推理能力

張雪龍

（江蘇省泰興中學，江蘇 泰州）

一、了解化學史，體會推理在化學研究中的應用

化學史為培養學生科學的學習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實驗結果的分析，運用推理中的歸納推理，提出了氧化學說，否定了有關燃燒的燃素說。又如哈伯通過大量的實驗發明了催化劑，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量，挽救了數以萬記的生命。再如俄國化學家門捷列夫在“元素表”“八音表”的基礎上對已掌握的大量化學事實做了對比（類比推理）、根據物質的物理性質和化學性質之間聯系做了推理（主要是演繹推理），努力從中探尋各種規律，繪制出世界上第一張元素周期表，為后人研究和發現新元素提供了理論依據。

二、用好教材，發揮教材在培養推理能力中所起的作用

有些化學概念、化學規律（包括定理、公式等）在建立時，用到的思維方法主要是推理。中學化學教材中包含著豐富的推理內容。如中學化學教材必修1中《化學計量在實驗中的應用》這一節中，氣體摩爾體積的概念是根據標準狀況下1 mol氣體的質量和密度通過演繹推理和歸納總結得出的。阿伏加德羅定律推論的計算公式是根據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成條件的研究，則是老師通過演示實驗，由學生根據實驗現象和元素化合物知識進行歸納推理得出結論。上述內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，教師在講授這些內容的時候，不能代替學生做出答案，而應正確引導學生自己推理，發揮學生在學習中的主人公作用。

三、在化學實驗教學中培養歸納推理能力

歸納在個別事物的考查，抽象出一般規律，然后概括到同類事物中，得到一般結論的推理。化學是一門實驗科學，實驗是化學研究中運用歸納法的基礎。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化學實驗教學中是一個重點。但筆者在教學過程中發現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值時會引起倒吸。于是我讓學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生倒吸的條件。這樣既可以激發學生探究知識的熱情，又可以在實驗中培養學生的觀察、動手能力。

四、在新舊知識聯系和知識運用中培養類比推理能力

類比推理是根據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。在教學中將新知識與舊知識進行類比，既可以降低新知識的教學難度，起到化難為易的作用，又可以鞏固舊知識，加強新舊知識的聯系。通過類比，在新舊知識之間架設一座橋梁，讓學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Ⅲ卷高考理綜化學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）畫出砷的原子結構示意圖____________。

（2）工業上常將含砷廢渣（主要成分為As2S3）制成漿狀，通入O2氧化，生成H3AsO4和單質硫。寫出發生反應的化學方程式_____________________________。該反應需要在加壓下進行，原因是________________________。

分析：考試大綱中對砷的原子結構不要求掌握，第一問對學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，最外層電子數是5，又因砷處在P區次外層電子數為18，故可以畫出砷的原子結構示意圖。第二問是關于復雜氧化還原反應方程式的書寫，可以用氧化還原反應方程式的配平規律和質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，最小公倍數為20。由氫氧原子守恒得各物質前的系數：2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S；加壓可以提高反應速率和As2S3的轉化率。

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