学生有序思维培养之模型篇

1、杭州市化学会2009年年会 论文学生有序思维培养之模型篇萧山第六高中 金露霞 高明摘要：思维能力是形成各种能力的核心，有序思维是思维能力的主要表现。笔者以“模型”为操作手段，以科学认识论、认知心理学及能力心理学的相关理论作为理论基础，结合中学生化学学习的特点，提出了化学教学中学生有序思维能力培养的教学策略并付诸教学实践。结果表明，这是行之有效的。关键词：有序思维、模型一、 问题的提出：现象一：在教学过程中，我们发现，很多学生在教师的引导下思路很清晰，但自己一做题目思维就很混乱，觉得很多题目都无法下手。现象二：笔者在教学中发现，化学推断题虽然有些有很大的难度，但是学生喜欢做，教师也觉得有讲头。现

2、象三：成绩不太理想的学生，在基础知识的掌握上与优等生区别不大。笔者曾在阶段复习时就两道题目进行了测验。1完成下列反应方程式CH4+ Cl2 CH3CHCH CH3+ H2 + H2CH3CH2CH2CH3 丙烯生成聚丙烯；2. 已知A是石油裂解气的主要成分，现以A为主要原料合成乙酸乙酯，合成路线如 统计得到如下数据：1.推断题的得分率是96% ，之所以如此，笔者认为原因是推断题已经给你一个思考的框架，学生马上就能得出知识的呈现方式，思维进入有序状态。2.第一题的第三小题，写出两种的只有31 %，可见，虽然高中生的理性思维明显上升，但还是感性思维占上峰，尤其是新知识。在平时的作业中，很多学生是跟

3、着感觉走的，想到什么就是什么，宁可苦思冥想而不愿意动手或者动了手也是随意乱写。3. 推断题的得分率是96%，第一题的第三小题，写出两种的只有31 %，学优生占27%，可见学生成绩的差异不在于基础知识的掌握，而在于知识的呈现方式。不在于记忆知识量的多少，而在于认知结构的优化与否，即有序思维的应用。因此，如何让学生在碰到化学问题的时候，能够较快的把知识以一定的方式呈现出来，使学生的思维从混乱到有序，是笔者一直在思考的问题。二、 理论依据科学思维的核心是量化和有序。熵：一种新的世界观这本书曾轰动一时，在新教材中也引入了熵这一概念：衡量一个体系混乱度的物理量。从熵的内涵可知：变混乱是正常的，假如不加控

4、制，则会越来越乱，所以，无论是社会、学科还是思维哪个领域，都必须建立有序化。 “对中学化学应该掌握的内容能融会贯通。将知识点统摄整理，使之网络化，有序地存储，”从考试说明中的能力要求也可以看出，思维的有序性是创造性思维的前提，是高考能力考查的主要目标之一。思维是联系知识与问题的桥梁，逻辑是联系条件与目标的桥梁。指导学生运用所学的知识和方法去解决化学问题，有利于发展学生的思维能力。建构主义有个基本观点：在学习过程中,获得知识的多少取决于学习者根据自身经验去建构有关知识的意义的能力，而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。教育家苏霍姆林斯基的工作是令人瞩目的，可他在总结一生的工作时说：“我在

5、学校工作了近35年，直到20年前我才明白，在课堂上要做的两件事：其一要教给学生一定的知识；其二要使学生变得更聪明”可见，教会学生学会思维方法，增强思维能力是教学的中心任务教师的任务就是引导学生自己搭建条件与目标之间的桥梁，使有序思维方法成为学生的“自身经验”。三、实践操作要培养学生的有序思维，关键的问题在于教师要明确培养有序思维能力的重要意义，强化培养有序思维能力的意识，并在日常教学中做到时时、处处以培养学生思维的有序性为前提。1.习题的改编，为搭建模型建立基石为了培养学生思维的有序性，首先我们从备课入手，由于理科教学必然要做大量的习题，这时我们就要对课堂习题进行的选编。假如我们仅仅通过电脑的

6、复制、粘贴完成一份讲义或试卷，那么必然出现以下几个尴尬的境地：（1）为复习某个知识点，用了好几道题目，学生忙于做题解答，无暇建立思维的有序性，降低复习有效性。（2）有些试题设置了较多的干扰项或无关知识点，无端增加了学生的思维混乱度。如：利用核磁共振技术测定有机物分子的三维结构的研究获得了2002年诺贝尔化学奖。在有机物分子中，不同氢原子的核磁共振谱中给出的峰值（信号）也不同，根据峰值（信号）可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。例如二乙醚的结构简式为： CH3CH2OCH2CH3 其核磁共振谱中给出的峰值（信号）有两个，如图所示：下列物质中，其核磁共振氢谱中给出的峰值（信号）只有一个的是 ；

7、ACH3CH3 B. CH3COOH C. CH3COOCH3 D. CH3OCH3罗里罗嗦一大堆，此题放在课后习题中，锻炼学生的抗干扰能力是不错的，但放在课堂习题中，直接就：“下列物质中，其核磁共振氢谱中给出的峰值”多简洁明了。（3）有些试题难度跨度太大，教学设计时直接采用不利于把握难度的递进，使学生有序思维的建立难以停留较长时间。 所以，教师在对习题进行的选编时，就要以建立学生的有序思维为准则，注意习题的针对性、典型性和时效性，区别于试题的区分功能。 因此笔者在习题的编辑上更倾向于填空题和问答题。2.创设模型，使学生遇到不同问题时，马上能想到应对策略，有的放矢科学的认识方法服从于认识的一般

8、规律，即从感性认识到理性认识再从理性认识到感性认识。从感性到理性，就是一个思维有序化的过程，如何让学生把书本知识转化为感性认识，笔者认为模型是一种很好的转化工具。模型是对知识的深化和浓缩，在此基础上来解决新知识，做到知识和技能融会贯通，使学生所学知识得以深化和升华。案例1、利用结构示意图或直观模型，建立表格概念元素周期表是很好的训练学生有序思维的工具。如书写10电子构成的物质，学生可以写出许多物质，但写不全，主要原因就在于其思维是无序的。可建立这样的有序思维的程序：由原子想到离子、分子，由10电子构成的简单原子想到多个原子的电子之和为10，由电子之和为10想到电子之差为10，由加减为10甚至去

9、想到乘积为10，在此基础上让学生设计出书写10电子构成的物质的有序思维程序表（见下表），对学生有针对性地进行有序思维的训练。10e19283746101102原子Ne离子FO2、H3O+NaMg2分子HFH2ONH3CH4也可以元素周期表为模型，从0族的10号元素为中心发散，望前推9号则加一个H原子或加一个电子，9号则加2个H原子或加2个电子或加1个H原子和1个电子把表格作为一个清楚的阐述，建立这样的有序思维的程序：离子O2、O H、H3OF分子CH4NH3H2OHF原子Ne族AAAAAAA0离子NaMg2案例2、利用打气筒，建立框图模型化学平衡问题是历年高考的重点，也是学生解题的难点。若能教

10、会学生用打气筒的观点解决问题，则能使复杂的化学问题变得简单易解。 状态1 状态2 状态3解决化学平衡问题，尤其是等效问题都可以应用这一模型。模型分三个状态：充入与在状态1中起始反应物质等物质的量比的物质，使得打气筒从状态1变化到状态2。再压缩打气筒，使得打气筒从状态2变化到状态3。 状态1 与状态2是肯定等效的，而状态2是否要转变为状态3，则要看题目的要求是否保持体积不变，状态2 与状态3是否仍等效，也需要看具体题目中的化学反应方程式。这一模型虽然在解决等效问题的时候用，但在非等效问题的解决上也有其优越性，会使很多扑朔迷离的难题变得清晰明了。下面举例说明:例“在一体积固定的密闭容器中，充入1

11、mol N2O4，反应达到平衡后N2O4转化率为a，如果再充入1 mol N2O4，化学平衡向正向移动还是逆向移动？达到新平衡后N2O4转化率变大还是变小？”学生搞不清楚为什么化学平衡向正向移动，N2O4转化率却是变小。教师应引导学生：把学生引到有序思维的路口。“化学平衡向正向移动还是逆向移动？”问的是再充入N2O4的瞬间还是达到新平衡以后？（充入N2O4的瞬间）；“N2O4转化率变大还是变小？”问的是再充入N2O4的瞬间还是达到新平衡以后？（达到新平衡以后）；即两个问题考虑的时间是不同的。应用模型，让学生的思维马上进入有序化。显然再充入1 mol N2O4不是等效平衡，但是我们可以利用上述模

12、型，即假设它经过等效平衡的中间状态（状态2），再经压缩体积恢复原体积，即由状态2到状态3，就不难得出答案:由状态2到状态3，增大压强，平衡向生成N2O4的方向移动，转化率变小案例3、同分异构体的书写。有序思维程序有三：判断类别：据有机物的分子组成判定其可能的类别异构（一般用通式判断）；书写碳链：据有机物的类别异构写出各类异构的可能的碳链结构（先写最长的碳链，依次写出少一个碳原子的碳链，把余下的碳原子挂到相应的碳链上去）；移官能团：一般是先写出不带官能团的烃的同分异构体，然后在各条碳链上依次移动官能团的位置，有两个或两个以上的官能团时，先上一个官能团，依次上第二个官能团，依此类推。总之，建立模型

13、的方法是类似于用数学工具处理化学问题，如用表格、框图、数轴、极限等等的数学模型。3.变式练习，提高学生寻求有序思维途径的能力。化学问题是复杂的。学生在解决各种复杂的化学问题时，往往不可能一下子就将思维纳入有序化的轨道，而需要进行必要的探索，即在经过一段曲折之后才能寻求到有序思维的途径。所以，在日常教学过程中，教师十分有必要对每一类化学问题，建立一种思考模型，提高学生寻求有序思维途径的能力。但是，创设模型的目的，不是为了限制学生的思维，恰恰相反，学生只有在有序思维的基础上，才会有的放矢，融会贯通，才能创新。“变式练习”是一种很好的消化、利用模型的方法，尤其在阶段复习中具有现实的指导意义。具体操作

14、是：教师简单地概述一下新信息，说明要点、重要性；教师进行复习，帮助学生回忆与将要应用的新概念、原理和过程有关的原有知识和经验；教师运用指导性发现法，实际示范如何将概念、原理和过程应用至若干情景中；学生将概念、原理和过程应用至一组完全不同的情景中；通过测验检查学生是否将概念、原理和过程应用至一组完全不同的背景中。如在电化学复习中，笔者设计了如下题目，并用该题进行变式训练 例题试设计装置，分别完成以下两个反应：2H2+O2=2H2O2H2O=2H2+O2要求在实验装置中注明所用物质的名称。变式1 试设计一套装置，同时完成以上两个反应，要求在实验装置中注明所用物质的名称。变式2原电池和电解池中都为氢

15、氧化钠溶液时，试写出电极反应。(1)原电池中，正极的电极反应为_；负极的电极反应为_。(2)电解池中，阴极的电极反应为_；阳极的电极反应为_。变式3将氢氧化钠溶液改为硫酸溶液，试写出电极反应。变式4原电池中的电解质溶液为氢氧化钠溶液，向负极通入甲烷，正极的电极反应为_；负极的电极反应为_；电池的总反应为_； 溶液pH的变化为_。变式5 原电池中的电解质溶液为硫酸溶液，向负极通入甲烷，正极的电极反应为_；负极的电极反应为_；电池的总反应为_； 溶液pH的变化为_。变式6将原电池中的惰性电极分别换为铝电极和铁电极，将电解质溶液改为稀硫酸时，原电池中，负极的电极反应为_； 变式7 将原电池中的惰性电极分别换为铝电极和铁电极，将电解质溶液改为浓硫酸时，原电池中，负极的电极反应为_；四、思考在各章节教学之中，教师要根据各种不同的内容设计各种不同的模型，由浅入深培养学生的有序思维