培育化學(xué)思想 建構(gòu)思維模型

朱綠球

（新疆和田地區(qū)二中 新疆和田 848000）

新課程倡導(dǎo)的學(xué)生學(xué)習(xí)方式是以探究（研究）為主的，包括接受、自主、合作、實(shí)踐、體驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)等在內(nèi)的多元學(xué)習(xí)方式。化學(xué)思想是化學(xué)學(xué)科科學(xué)素養(yǎng)的核心。本文就化學(xué)教育教學(xué)過程中如何培育化學(xué)思想，建構(gòu)化學(xué)思維模型做些探討。

一、微觀與宏觀的思想

微觀與宏觀是相互關(guān)聯(lián)，而又明顯不同的兩個(gè)層次。宏觀上，物質(zhì)有形有態(tài)，有色有味；微觀上，物質(zhì)都是由原子、分子或離子等微觀粒子構(gòu)成。正是由于微觀粒子的永恒運(yùn)動(dòng)，才造就了千變?nèi)f化的物質(zhì)世界。因此，通過研究物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象，進(jìn)入微觀粒子之間的相互作用，以及通過研究微粒的種類、性質(zhì)和作用方式，論證物質(zhì)應(yīng)有的性質(zhì)、用途的思想和方法，是化學(xué)思想的基礎(chǔ)。中學(xué)化學(xué)一開始就從微觀粒子入門，構(gòu)建了完整的知識(shí)體系。構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子包括原子、分子、離子。離子構(gòu)成離子晶體，原子構(gòu)成原子晶體和金屬晶體，分子構(gòu)成分子晶體。四類晶體構(gòu)成了宏觀物質(zhì)。每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都在一定的層次上，每個(gè)層次向前或向后推延，反映出物質(zhì)內(nèi)在的構(gòu)成及因果聯(lián)系，由微觀到宏觀依次為：1.原子內(nèi)部的構(gòu)成關(guān)系；2.原子形成分子或離子；3.原子、分子、離子如何結(jié)合，排列形成晶體及晶體的內(nèi)部構(gòu)造；4.晶體即晶態(tài)的宏觀物質(zhì)，表現(xiàn)出一定的物理、化學(xué)性質(zhì)，歸屬于不同的類別，具有不同的用途。中學(xué)階段所學(xué)各層次知識(shí)都是該層次最基礎(chǔ)的知識(shí)，更是其他知識(shí)賴以擴(kuò)展的生長(zhǎng)點(diǎn)。因此，由點(diǎn)到線、由線到面、由面到體的組成構(gòu)建，能建立起系統(tǒng)的知識(shí)和思維模型，為學(xué)生學(xué)好化學(xué)、訓(xùn)練思維夯實(shí)基礎(chǔ)。

二、化學(xué)變化思想

化學(xué)變化即化學(xué)性質(zhì)。宏觀上，它研究物質(zhì)在什么條件下能與哪些物質(zhì)反應(yīng)，生成什么新物質(zhì)，以及在此過程中有關(guān)的量的關(guān)系與能量的變化關(guān)系。化學(xué)上的物質(zhì)無非是單質(zhì)、氧化物、酸、堿、鹽、有機(jī)物等。學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)只要搞清其類屬特點(diǎn)，即通性規(guī)律，就能形成化學(xué)性質(zhì)的框架，再注意特殊的個(gè)性特點(diǎn)，則一點(diǎn)而通。微觀上，化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)是原子的化合與分解，在此基礎(chǔ)上，可研究反應(yīng)中微粒的變化和反應(yīng)機(jī)理、能量變化的原因、反應(yīng)速率和程度等問題。盡管現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展已經(jīng)在每一方面都形成了精深的理論，但它們都是化學(xué)變化中的具體問題。很多學(xué)生對(duì)此類知識(shí)的認(rèn)知停留在識(shí)記這一層次，不能有效地發(fā)展成一種思維模型，以致多而生亂，亂而生厭，造成了化學(xué)學(xué)習(xí)上的障礙。另外，揭示化學(xué)性質(zhì)不同實(shí)質(zhì)的線索有兩條。一是氧化還原反應(yīng)理論，是用元素化合價(jià)升降變化的特征判斷氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)、氧化劑與還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物三大對(duì)應(yīng)概念，以及分析電子轉(zhuǎn)移情況的反應(yīng)實(shí)質(zhì)的理論。二是離子反應(yīng)，是表示在溶液或熔融狀態(tài)下有離子實(shí)際參加或生成的反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。學(xué)生應(yīng)在深刻理解概念、本質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，正確地判斷、推理概念。這兩點(diǎn)盡管是兩大難點(diǎn)，但只要教師能引導(dǎo)學(xué)生形成恰當(dāng)?shù)乃季S路線，從概念的本質(zhì)特征、使用條件出發(fā)，對(duì)具體問題作具體分析，并配以階梯性的練習(xí)，學(xué)生就能克服并提高思維能力。這里滲透了很多辯證邏輯的思維方法，是化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)教育中思維素質(zhì)培養(yǎng)的有機(jī)部分。

三、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途的因果思想

結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定制備及用途；反之，性質(zhì)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)，制備用途反映性質(zhì)。這是化學(xué)上研究物質(zhì)的基本線索，一種元素的單質(zhì)及其重要的化合物，都要盡可能研究詳盡。在教學(xué)中，除了掌握具體元素及化合物知識(shí)，教師更應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生理清它們之間的因果邏輯關(guān)系，進(jìn)行正逆向分析推演及論證，進(jìn)而有效地分散、收斂、遷移、強(qiáng)化其思維能力的訓(xùn)練。教材中有關(guān)元素及化合物知識(shí)的充分體現(xiàn)、滲透了這些思想。教師可指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)研讀、反復(fù)推敲，著力提高學(xué)生的閱讀分析技能，也可利用其知識(shí)關(guān)系設(shè)置情景，進(jìn)行一題多解、多題一解的正反推理訓(xùn)練。在具體操作中，教師不能急于求成，而要根據(jù)學(xué)生年齡、心理特征和思維基礎(chǔ)循序漸進(jìn)，方能漸見成效。

四、化學(xué)量的關(guān)系的思想

從量的角度分析化學(xué)問題，運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理思想解決化學(xué)問題，是培養(yǎng)學(xué)生思維精確性、針對(duì)性、深刻性的有效途徑。其實(shí)質(zhì)是以物質(zhì)的量為中心的計(jì)算，可系統(tǒng)歸納為一頭、一心、四只、一尾這一個(gè)整體和兩個(gè)關(guān)系進(jìn)行思維的訓(xùn)練與構(gòu)建。以物質(zhì)的量為中心，微粒種類為頭部，反應(yīng)熱為尾巴，粒子數(shù)、質(zhì)量、體積、物質(zhì)的量的濃度為四肢，就像一只四肢動(dòng)物，形成了一個(gè)活的有機(jī)整體。學(xué)生必須理解并熟悉各種關(guān)系，熟能生巧，巧而成勢(shì)，形成思維的定勢(shì)。但學(xué)生往往偏重于各種換算而忽略微粒種類這個(gè)關(guān)鍵，其分析思路不能緊隨問題涉及微粒和物質(zhì)種類的變化而變化，因而不能有效地聯(lián)系，找出關(guān)系，順利解決問題。只要環(huán)環(huán)相扣，學(xué)生就容易找出所需的關(guān)系。一是構(gòu)成關(guān)系，用于解決物質(zhì)內(nèi)部規(guī)律之間的有關(guān)量的關(guān)系。二是轉(zhuǎn)化關(guān)系，用于解決不同物質(zhì)和微粒間有關(guān)量的關(guān)系。

五、周期律思想

知識(shí)的規(guī)律性體現(xiàn)在規(guī)律性的知識(shí)、規(guī)律性的記憶、規(guī)律性的操作、規(guī)律性的思維等方面。尋找并發(fā)現(xiàn)規(guī)律是人們研究紛繁復(fù)雜的物質(zhì)世界的有效方法。元素周期律和周期表是這一思想在化學(xué)中的典型體現(xiàn)。教材本身的體系貫徹了這些思想方法：從元素及化合物知識(shí)在周期表前后的不同編排順序，到元素的原子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其在周期表中位置之間的關(guān)系論證；從特殊到一般，從一般到特殊的研究思路；從結(jié)構(gòu)到理論，從理論到結(jié)構(gòu)的因果關(guān)系；從實(shí)驗(yàn)到理論，從理論到實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐論證等。在教學(xué)中，教師要圍繞這些思想方法，進(jìn)行歸納、概括、推廣、遷移，使具體問題抽象化，抽象問題具體化，構(gòu)成以元素周期律和周期表為中心的元素及化合物的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，掌握以元素族、周期為線索的一般規(guī)律和特殊規(guī)律。如選修三“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”中的原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，教師就可用元素周期律知識(shí)來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。這個(gè)過程不能靠填鴨式地灌輸，只能靠學(xué)生在教師的引導(dǎo)、指導(dǎo)、輔導(dǎo)下，自己深入知識(shí)情景，獨(dú)立思考完成。也只有這樣，學(xué)生的思維品質(zhì)才能全面提高。

六、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐的思想

實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使其獲得、探索并驗(yàn)證知識(shí)的重要手段。教師要盡可能多角度地發(fā)掘并培養(yǎng)學(xué)生豐富的化學(xué)實(shí)驗(yàn)思想。

1.通過實(shí)驗(yàn)研究物質(zhì)、分析問題的思想。在教材中，很多物質(zhì)的性質(zhì)都是以實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入的，具體、生動(dòng)、直觀。然后，教材會(huì)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)理論做因果分析，形成理論與實(shí)踐并行的風(fēng)格。這樣既降低了知識(shí)難度，又激發(fā)了學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的向往。特別是新教材中設(shè)置了很多諸如科學(xué)探究、學(xué)與問、思考與交流等實(shí)踐活動(dòng)，給學(xué)生提供了很多涉及社會(huì)、生活、環(huán)境等方面的知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)就在身邊，只要認(rèn)真選材，自己就能通過一定程序研究物質(zhì)。這無疑是研究物質(zhì)的主要手段和思想。

2.物質(zhì)制備的整體思想，即原理—裝置—凈化—收集—吸收—實(shí)驗(yàn)的一整套思想。學(xué)生不僅要熟知每一重要物質(zhì)的制備理論、所用儀器、連接順序，而且要理解其設(shè)計(jì)依據(jù)，并熟練應(yīng)用于其他實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中去，充分運(yùn)用創(chuàng)新的精神和思想。

培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科思想就是要在上述幾個(gè)重要方面培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)思想方法，建構(gòu)基本思維模型，從而為其深入學(xué)好化學(xué)打下基礎(chǔ)，為思維的開發(fā)和創(chuàng)新奠定基石。化學(xué)學(xué)科思想也就是本學(xué)科的基本科學(xué)素養(yǎng)，有待教育工作者繼續(xù)深入探討。