高中论文：“类比思维”在中学化学教学中的运用

- 1 -“类比思维”在中学化学教学中的运用类比是根据两个对象在某些方面相似或相同，推出它们在其它方面也可能相似或相同，进而解决问题的思维，认识某一事物，就要将它与别的事物作比较，找出共同点和不同点，即类化和个别化，这时靠的就是类比思维能力。类比思维对于创造十分重要。哲学家培根说：“类似联想支配发明。 ”科学家贝弗里奇说：“独创常常在于发现两个或两个以上研究对象或设想之间的联系或相似之处。 ”类比不仅是发现的方法、创造发明的方法、理解和沟通的方法，也是描述和说明的方法、经济论证和辩证的方法。类比思维在现实与理想、抽象与形象、理论思维与感觉经验、基础理论与应用理论、科学与技术、科学与艺术、科学与人生之间架起了沟通的桥梁。上世纪最杰出的类比人脑与电脑的类比不仅为探索人脑这个宇宙中最精致、最复杂、最美好、最有价值的事物打开了方便之门，而且还启动了开发人工智能、造福人类的伟大工程。类比思维不仅具有开放性、启发性、灵活性等一般特点，而且还具有在不同的领域、不同系统、不同层次之间横向过渡、跨域转换的、相互借鉴、相互移植、触类旁通的特点。运用类比思维进行创造或解决问题通常要经历五个阶段：首先，对某个对象（原型）进行初步研究；其次，运用联想、横向搜索、比喻等方法到其他领域中寻找相似对象（作为参照模型） ；再次，分析、比较两类（或两个）对象之间的相似与差异；然后，利用参照模型提供的信息，借鉴、移植其方法和技术，建构关于原型的模型（对象模型；对对象模型进行检验、修正、调整。类比思考程序图- 2 -借助于类比思维，把一物质的知识推移到另一些物质中去，它是一种由此及彼的推理方法，这种方法在化学教学中有广泛使用。一、运用类比思维，培养学生基础类比的能力1、运用类比，理解概念。高一化学在讲氧化还原反应一节时，为使学生较快建立氧化剂，还原剂的概念，可引导学生同已形成的“干燥剂”的概念在定义和形式上进行类比。干燥剂：能干燥其他物质的物质，本身被潮解。氧化剂：能氧化其他物质的物质，本身被还原。还原剂：能还原其他物质的物质，本身被氧化。“剂”即物质，在“剂”前面的词指该物质所具有的特殊性质，从而顺利建立和理解了氧化剂与还原剂这两个概念。2、运用类比，深化概念。在讲到“同系物”这个概念时，已经学习了同分异构体，同素异形体，同位素，此时要把这些概念进行比较，才能使这些概念得到理解和深化，知道概念的内涵及外延。概念 同系物 同分异构体 同素异形体 同位素研究范围 化合物 化合物 单质 原子限制 结构相似 分子式相同 同一种元素 质子数相同条件 组成相差若干个 CH2 原子团结构不同 性质不同 中子数不同- 3 -+SO2 +SO2 举例 甲烷与丙烷 正丁烷与异丁烷 红磷与白磷 Cl3715与在高三进行复习时，更要把一些相近、相似概念，定义进行类比，可使学生加深理解这些概念，且能收到较好的复习效果，提高复习效率。如：复习概念：电解质和非电解质，强电解质和弱电解质，水解平衡、电离平衡和溶解平衡等，这些概念都是成双成对的出现，进行类比复习效果较好。二、 运用类比思维，培养学生知识迁移的能力在元素及化合物的教材编排中,采用了从个别到一般的演绎法。如碱金属中安排了钠作为代表物， 卤素中安排了氯作代表物，知识的安排就是每一章节，先学习代表物的性质，然后根据同主族性质的相似性、递变性，推出其它同族元素的性质。这样就不仅仅学了一种元素的性质，而是整族元素的性质。在学习有机物时，也有类似安排，学习烷烃时甲烷作为代表物，学习烯烃时乙烯作为代表物，然后根据同系物结构的相似性，推出其它同系物的性质。在具体学习元素性质，二氧化硫化学性质的教学中，运用类化推理的方法， 与2CO这一系列反应，学生是已知的。教师可充分利用从已知知识迁到未知知识。2)(OHCa2 CO3aS CO23)(HSa 3aS通过这样知识的迁移，学生在回答“如何区别 与 SO2 ？”时，不会用澄清石灰水的方法进行检验。三、 运用类比思维，培养学生深化知识的能力1、运用类比，深化知识在讲解高一化学钠的性质 ，讲解钠与水反应时，往往要补充钠与硫酸铜反应，此时要充分利用学生的已知知识： ，知道在金属活动顺序表中，排在前面CuFeSOCae44的金属可置换出排在后面的金属，为此可设问：“把铁片放入硫酸铜溶液中可置换铜，现在如果把钠块放在硫酸铜溶液中能否置换出铜呢？”学生回答能,当学生发现实验结果与预期的结果有很大出入时，引发学生深入思考，自然明白钠与硫酸铜与铁和硫酸铜反应的不同之处，更能理解钠的活泼，若不引入铁与硫酸铜的反应，不会收到理想效果，在讲到气体摩尔体积时，先设问：“1L 酒精与 1L 水混合，能不能得到 2L 溶液？ ”再设问：“在标准状况下，1L N2与 1LO2 混合后，能否得到 2L 混合气体？”进行类比教学。在讲到浓硫酸的性质时，可列下表进行类比。物质 能否反应 物质 能否反应浓硫酸与铜反应 加热时能 稀硫酸与铜 不能浓硫酸与铁反应 不能 稀硫酸与铁 “能”一可通过比较得出浓硫酸的“氧化性” ，二可通过比较得出“氧化性酸” ，通过这样的类比- 4 -来深化知识，例子还有很多，只有通过类比教学后，才能把知识深化巩固。2、 运用类比，解决习题不论在高考中，还是在竞赛中，往往会碰到一些题目，是从课本知识深化而来，这些题目从学生熟悉或似曾相似的题目、知识点衍变而来，这需学生用类比的方法解之，且在平时解题更需向学生讲授类比思维。如：例 1. ， 、 、 等同属离子型碳化物，判断下列反应产物22ZnCa和 34Al32CMg2Li正确的是（C）A 水解生成乙烷 B 水解生成丙炔2 34AlC 水解生成丙炔 D 水解生成烯3Mg 2Li此题在解的过程与 比较，不难得出正确答案。 CHOCaHa2212 )(例 2.已知 与 反应生成 ，每次新生成的 中又有 10%。见光分解成单质lAglAgl银和氯气，全部氯气又可在水溶液中歧化成 （强酸）和 ，而这样形成的 又与3 Cl剩余的 作用生成沉淀，如此循环往复到最终。g现有含 1.1ml 的溶液，向其中加入足量 ，求最终能生成多少克难溶物NaCl 3AgNO（ 和 ）？若最后溶液体积为 1L，求 CH+为多少？Al此题可有多种解法，其中有一种就是源于课本的， ， 知OHO323 2232244HNO识点而来 ，运用类比，连续反应的方程式可叠加而解此题。（1） AgCllg（2） 2（3） llOHl 5632经叠加得到 32 6450 ClOHAgCCAg由方程式计算可得难溶物质量为 167.4gCH+ Lmol/1.在高考、竟赛中有许多题目是由平时常见的普通题目或课本知识改变而来，培养学生运用类比思维可以避免题海战术。- 5 -四、运用类比思维时，要防止知识的负迁移事物本身往往具有两面性， “类比方法”的使用也不例外,即有时类比的属性恰好是两者的相异点，例如：同族元素性质的递变性和物质的某些特殊性，极易造成类比错误，且这种错误具有强烈的诱导性，学生往往会屡犯不止，因此在对此类问题进行类比时，既要比较问题的共性，又要注意个性和特殊性，从而可以恰当运用类比法，应当指出类比应该符合实际情况。例 1. 得出HClOCl2通式 时注意。XX若为 F2 则： 224F例 2. 33e2BrBr3FeCll但 ，唯有 与 反应时， 是+2 价的同时还要指出，由于22IFeI2IFeF 、Cl 、Br 、I 氧化性逐渐减弱，量变引起质变，当 I 与 F 反应时只能生成 FeI 。2e2被氧化成+2 价不是违反了同主族性质相似的规律，恰恰是 F 、Cl 、Br 、I 氧化性逐渐e 2减弱这一规律的体现。例 3. 23222 OCNaCO当碰到 SaS殊不知 422由于 HClOaOHClO2)(3当碰到 SaS22殊不知产物 中 S 具有还原性 具有氧化性,实际发生氧化还原反应.3l类似上述貌似一致,而实际相异的例