高中化學(xué)教學(xué)中學(xué)生思維能力的培養(yǎng)

趙宗芳

摘要：?認為思維能力特別是化學(xué)邏輯思維能力不足，是學(xué)生感到高中化學(xué)“難”的關(guān)鍵所在。闡述了對學(xué)生進行化學(xué)邏輯思維訓(xùn)練的必要性，提出在培養(yǎng)高中生化學(xué)思維能力方面的4個做法：?用邏輯關(guān)系圖解釋教學(xué)內(nèi)容的邏輯結(jié)構(gòu);利用“啟發(fā)式草圖”培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維;讓學(xué)生學(xué)會利用價—類二維圖梳理有關(guān)元素化學(xué)知識;開展小組學(xué)習(xí)模式，激發(fā)思維的靈活性。

關(guān)鍵詞：?高中化學(xué)教學(xué);?化學(xué)思維能力培養(yǎng);?化學(xué)邏輯思維訓(xùn)練

文章編號：?10056629（2021）07002305

中圖分類號：?G633.8

文獻標(biāo)識碼：?B

1?高中化學(xué)教學(xué)中的困惑與問題

1.1?高一新生的困惑——化學(xué)到底怎樣學(xué)

初中生剛進入高中時，對學(xué)習(xí)化學(xué)有較大的熱情，但經(jīng)過一段時間后，學(xué)習(xí)熱情會慢慢變淡。為什么會發(fā)生這樣的變化？在師生交流時學(xué)生普遍反映：?在初中時按照教師要求去記（憶）、完成練習(xí)題，基本上就能夠“過關(guān)”。可是，高中化學(xué)內(nèi)容比初中多、理論性比初中強、難度比初中大，用初中的方法來學(xué)習(xí)高中化學(xué)成效不大，高中化學(xué)到底應(yīng)該怎樣學(xué)？

1.2?高二學(xué)生的疑惑——如何學(xué)好有機化學(xué)

經(jīng)過一學(xué)年的磨合，高一學(xué)生多少有點適應(yīng)高中化學(xué)的學(xué)習(xí)了。可是，一到學(xué)習(xí)有機化學(xué)內(nèi)容，他們很快就發(fā)現(xiàn)，在高一好不容易形成的“經(jīng)驗”行不通了：?有機化學(xué)內(nèi)容更復(fù)雜、更難記！許多教師也有這樣的經(jīng)驗：?有機化學(xué)的學(xué)習(xí)會難倒很大一批學(xué)生。從學(xué)習(xí)無機化學(xué)轉(zhuǎn)變到學(xué)習(xí)有機化學(xué)，會出現(xiàn)新的兩極分化現(xiàn)象。有些學(xué)生能比較快地適應(yīng)有機化學(xué)學(xué)習(xí)，部分學(xué)生甚至認為，有機化學(xué)比無機化學(xué)容易，因為其體系的邏輯性比較強。但是，較多學(xué)生學(xué)習(xí)有機化學(xué)的思維和方法一時很難調(diào)整過來，會陷入“有機化學(xué)困惑”之中。對于有些選修化學(xué)的學(xué)生來說，有機化學(xué)的學(xué)習(xí)甚至是他們心中的一個痛。

如何學(xué)好有機化學(xué)？是很多高二學(xué)生存在的疑惑。

2?我們的思考

2.1?為什么學(xué)生覺得高中化學(xué)“難”

比較初中化學(xué)教材與高中化學(xué)教材，我們發(fā)現(xiàn)它們有下列主要差別：

（1）?空氣、水、（常見）金屬以及“生活中常見的化合物”等目標(biāo)物質(zhì)都是初中學(xué)生“身邊”就有的、是學(xué)生比較熟悉的（僅金屬礦物多數(shù)學(xué)生不太熟悉），學(xué)生對這些物質(zhì)的感性經(jīng)驗比較豐富;而高中化學(xué)中的目標(biāo)物質(zhì)學(xué)生就不太熟悉了，對這些物質(zhì)的感性經(jīng)驗比較貧乏，學(xué)習(xí)時難度自然比較大。

（2）?初中化學(xué)中的理論知識主要是關(guān)于物質(zhì)組成的元素化合物概念和溶液的組成、關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的原子結(jié)構(gòu)和化合物形成過程、關(guān)于物質(zhì)性質(zhì)的氧化性還原性和酸堿鹽通性、關(guān)于物質(zhì)變化的化學(xué)反應(yīng)基本類型等等，比高中化學(xué)內(nèi)容少得多、簡單得多。

（3）?初中化學(xué)中的抽象概念、理論內(nèi)容比高中化學(xué)少得多。

（4）?高中化學(xué)教科書大多比較薄，好像內(nèi)容不多，可是教師上課時，書中一兩頁的內(nèi)容大多是一課時講不完的。而且，現(xiàn)行教科書一般不適合學(xué)生自學(xué);僅根據(jù)教科書紙面內(nèi)容無法應(yīng)付各種考試。

（5）?相對而言，初中化學(xué)教學(xué)時間充裕程度大于高中化學(xué)，甚至有學(xué)校能花費兩年的時間來教授一年的規(guī)定內(nèi)容，這對高中化學(xué)教學(xué)來說，是根本不可能的。

（6）?高中化學(xué)的試題難度遠大于初中化學(xué)。初中化學(xué)試題大多內(nèi)容少、理論性不強、抽象程度較小，學(xué)生的化學(xué)成績可以通過反復(fù)操練而提升。不少學(xué)生就反映過，他們的中考化學(xué)成績是靠最后階段的沖刺提高上來的，背背記記就能考出不錯的成績。

總之，高中化學(xué)內(nèi)容多、難度大、理論性比較強、進度較快，理論內(nèi)容比較抽象，要求學(xué)生具有較高的抽象思維能力，對學(xué)生的思維品質(zhì)有較高的要求。如果學(xué)生還是用初中學(xué)習(xí)化學(xué)的態(tài)度、方法來學(xué)習(xí)高中化學(xué)，勢必不可能考出好成績，勢必要“受到打擊”，學(xué)習(xí)很難有質(zhì)的提升。

2.2?為什么學(xué)生覺得有機化學(xué)“難”

關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)跟其性質(zhì)的關(guān)系，我們常說“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”。其實，“物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)”是化學(xué)的基本邏輯之一。有機化學(xué)最易體現(xiàn)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”，邏輯性也比較強。但是與無機化合物比較，有機化合物結(jié)構(gòu)的多樣性導(dǎo)致有機化合物比較復(fù)雜，例如C7H16的結(jié)構(gòu)多達9種，這會對學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來明顯的干擾，使他們難以形成有效的解題思路。但是，如果引導(dǎo)學(xué)生弄清異構(gòu)體形成的內(nèi)在邏輯，以及異構(gòu)體性質(zhì)變化的邏輯規(guī)律，使繁雜的現(xiàn)象得到梳理，無疑會降低學(xué)生接受、理解的難度。

有機化學(xué)的研究范式跟無機化學(xué)顯著不同，它們的教學(xué)范式、學(xué)習(xí)范式自然也應(yīng)該不同。范式的轉(zhuǎn)換需要一定的條件，需要有轉(zhuǎn)換的過渡期，還需要有一定的輔助措施，需要及早謀劃?，F(xiàn)行的教材往往在一章一節(jié)之后就進行轉(zhuǎn)換，如果沒有及早準(zhǔn)備的有效措施，學(xué)生自然難以及時適應(yīng)，自然會感到有機化學(xué)“太難”。

2.3?“難”的關(guān)鍵是什么

上述高一學(xué)生的困惑和高二學(xué)生的疑惑，歸根結(jié)底都與化學(xué)思維及其品質(zhì)有關(guān)。所謂化學(xué)思維主要是指圍繞物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化、相互聯(lián)系等開展的思維活動。“新高考”方案試行后，高考命題重視考查學(xué)生的化學(xué)思維品質(zhì)，重視引導(dǎo)教學(xué)創(chuàng)新，糾正死記硬背和一味刷題等教學(xué)現(xiàn)象，凸顯了對學(xué)生進行化學(xué)思維訓(xùn)練、提高他們思維能力的重要性。

時至今日，化學(xué)科學(xué)已經(jīng)越過了純粹經(jīng)驗科學(xué)階段，成為一門理論與經(jīng)驗并重、理論與經(jīng)驗結(jié)合的科學(xué)，新概念、新理論、新經(jīng)驗、新成果不斷出現(xiàn)。在這種情況下，中學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容相應(yīng)地發(fā)展、變化，難度逐漸有所提升，這是必然的、正常的。人類及其個體的智力也是在不斷發(fā)展、不斷提升的（這兩種宏觀過程都是大體上總體提升、局部分為若干階段）?；瘜W(xué)教師要同時適應(yīng)上述兩個宏觀變化趨勢，必須在“微觀”上調(diào)整教學(xué)模式，關(guān)鍵在于促進學(xué)生的發(fā)展、促進學(xué)生思維的發(fā)展，使化學(xué)學(xué)習(xí)難度的增長跟學(xué)生智力和學(xué)習(xí)能力的增長更好地同步、協(xié)調(diào)。

科學(xué)是講邏輯的，科學(xué)的各個分支、門類都有自己的邏輯體系。掌握化學(xué)的邏輯體系和邏輯思維方法對于學(xué)好化學(xué)十分重要?；瘜W(xué)的邏輯思維（即化學(xué)抽象思維）跟化學(xué)形象思維密切地聯(lián)系著，它們都是化學(xué)思維的重要基礎(chǔ)成分。學(xué)生感到高中化學(xué)難、有機化學(xué)難，除了上面說到的一些因素外，他們的智力發(fā)展滯后、不會或者不善于進行化學(xué)邏輯思維也是一個重要原因。在2020年“疫情”期間，我們的化學(xué)教學(xué)活動主要采取空中課堂直播和在線互動相結(jié)合的線上教學(xué)形式。化學(xué)課程的線上教學(xué)實踐表明：?對思維、理解能力和學(xué)習(xí)自覺性較差的學(xué)生來說，效果不是太好，邏輯思維能力和知識整合能力對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響較大。這個事實印證了：?思維能力，特別是化學(xué)邏輯思維能力不足，是學(xué)生感到“難”的關(guān)鍵所在;也印證了對學(xué)生進行化學(xué)邏輯思維訓(xùn)練的必要性[1～3]。

3?我們的嘗試

學(xué)生化學(xué)思維能力的形成不是一蹴而就的，需要教師在平時的課堂教學(xué)中不斷地進行滲透和培養(yǎng)?；瘜W(xué)教師要認識到化學(xué)知識和其他理科一樣是有邏輯體系的，化學(xué)的學(xué)習(xí)是要有思維容量的，沒有思維容量的教學(xué)內(nèi)容很難培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)。學(xué)生的化學(xué)思維品質(zhì)應(yīng)該從開始就著手培養(yǎng)，只有課堂上不斷熏陶、磨礪，一以貫之，學(xué)生才可能形成良好的思維品質(zhì)。

因此，教師要不斷思考、學(xué)習(xí)、探索，努力掌握協(xié)調(diào)教學(xué)需要跟學(xué)生思維能力發(fā)展的關(guān)系，積極地嘗試如何讓看起來零散、邏輯聯(lián)系不強的化學(xué)知識凸顯其內(nèi)在的邏輯性;嘗試如何讓學(xué)生經(jīng)過一段時間學(xué)習(xí)后，頭腦中的化學(xué)知識邏輯體系變得比較清晰、完整。

就此，我們在教學(xué)實踐中作了一些嘗試、探索，現(xiàn)簡介如下。

3.1?用邏輯關(guān)系圖解釋教學(xué)內(nèi)容的邏輯結(jié)構(gòu)

高中化學(xué)教材的知識板塊是以章的形成呈現(xiàn)。筆者對高中教材（上科版）進行研究，發(fā)現(xiàn)章與章之間存在一定的邏輯聯(lián)系。

從圖1可以看出，在我們使用的教科書中，概念與理論、元素化學(xué)的知識體系是呈螺旋上升的趨勢。基礎(chǔ)理論知識和元素化學(xué)知識穿插進行，符合學(xué)生的認知規(guī)律。學(xué)生在基礎(chǔ)理論、元素知識的交叉學(xué)習(xí)中，可以學(xué)會整合知識，將理論聯(lián)系實際。這種螺旋上升的設(shè)計符合知識的邏輯規(guī)律，也符合學(xué)生的認知規(guī)律和思維特點。圖2是教科書中有機化合物內(nèi)容編排體系的走向，實際上也反映了有機物從最簡單的烴逐步進化為復(fù)雜的有機化合物的基本邏輯過程。把這兩個圖介紹給學(xué)生并反復(fù)出現(xiàn)，不但能使他們逐漸增進對教學(xué)內(nèi)容內(nèi)在邏輯的理解，還能增加對教學(xué)內(nèi)容的親近感，減少陌生感、恐懼感，有助于他們學(xué)好具體教學(xué)內(nèi)容。

再如在學(xué)生學(xué)習(xí)“進一步認識氧化還原反應(yīng)”后，讓他們嘗試以圖表形式比較從得氧失氧角度、從化合價升降角度以及從電子轉(zhuǎn)移角度對氧化還原反應(yīng)的分析，可以幫助學(xué)生更深刻地認識3種分析方法的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，以及氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。

再如“元素周期律、元素周期表”的學(xué)習(xí)，結(jié)合先前對元素化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，通過對元素化學(xué)知識的事實和數(shù)據(jù)的分析、總結(jié)、歸納、演繹，進而得出規(guī)律。這些規(guī)律的獲得，可以更好地幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中整合知識，有利于學(xué)生理解元素化學(xué)知識，讓學(xué)生對元素化學(xué)的認識從感性上升到理性，從識記上升到思維分析。

3.2?利用“啟發(fā)式草圖”培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維

草圖是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中常用的一種記錄和思考的重要工具，尤其是在理科學(xué)習(xí)中，草圖可以反映學(xué)生的思維過程。所謂啟發(fā)式草圖，就是依據(jù)學(xué)習(xí)者對知識內(nèi)容的主觀認識，將思維內(nèi)容及過程顯性化的一種圖示。它可以反映出學(xué)生的思維動態(tài)過程以及思維的邏輯性。學(xué)生制作啟發(fā)式草圖，需要對文字表達的信息進行加工、處理、濃縮、提取，將抽象的知識高度組織并轉(zhuǎn)化為形象的圖示，將知識間的內(nèi)在聯(lián)系完整地呈現(xiàn)出來。啟發(fā)式草圖的優(yōu)點是制作比較簡單，通過手繪可以幫助學(xué)生理清知識間的脈絡(luò)，將隱性的知識顯性化。借助啟發(fā)式草圖，可以整合零散的知識，建立知識間的內(nèi)在邏輯，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

布魯納認為，“獲得的知識，如果沒有完滿的結(jié)構(gòu)把它關(guān)聯(lián)在一起，那是一種多半會被遺忘的知識。一串不連貫的論據(jù)在記憶中僅有短促得可憐的壽命”[4]。而啟發(fā)式草圖正可以起到將知識關(guān)聯(lián)在一起的作用。

近兩年來，筆者利用“啟發(fā)式草圖”指導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生建立知識之間的邏輯聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，體會到這是引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的一種有效方法。

跟無機化合物比較，有機化合物的組成元素比較簡單，但其結(jié)構(gòu)卻復(fù)雜多樣。

以C7H16為例，其結(jié)構(gòu)就有9種，給學(xué)生的學(xué)習(xí)造成了很大的障礙。尤其是學(xué)習(xí)到有機化合物的推斷和合成時，會有一大批學(xué)生被難倒。為了幫助學(xué)生理解有機物之間的邏輯聯(lián)系，課堂上，筆者引導(dǎo)學(xué)生通過討論畫出有機物之間聯(lián)系的草圖，注意使草圖建立的過程，也是學(xué)生思維完善的過程，也是思維得到鍛煉的過程，讓學(xué)生認識到有機物的轉(zhuǎn)化是有邏輯依據(jù)的，是有規(guī)律可循的而不是割裂，沒有章法的。

無論是有機化學(xué)、元素化學(xué)還是化學(xué)概念和原理，學(xué)生都可以借助啟發(fā)式草圖建立知識間的邏輯聯(lián)系;無論是課堂上，還是課余時間，教師都可以利用啟發(fā)式草圖指導(dǎo)學(xué)生梳理知識;啟發(fā)式草圖是一種便捷的工具。如果能利用好這個工具，進入高三后的學(xué)生，知識的掌握是有邏輯體系的，而知識的提取也是有邏輯順序的。

筆者對啟發(fā)式草圖在教學(xué)中的應(yīng)用得到學(xué)生和同行的認可：?學(xué)生在進行學(xué)習(xí)經(jīng)驗交流時說，常借助啟發(fā)式草圖幫助考前復(fù)習(xí);學(xué)校目前包括語文、數(shù)學(xué)、物理、地理等學(xué)科在內(nèi)的教學(xué)也常借助啟發(fā)式草圖幫助學(xué)生梳理知識。啟發(fā)式草圖已經(jīng)成為我校教師培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維的有效工具之一。

3.3?讓學(xué)生學(xué)會利用價—類二維圖梳理有關(guān)元素化學(xué)知識

元素化學(xué)需記憶的知識內(nèi)容比較多、比較零散;知識的邏輯性、系統(tǒng)系較差。例如，硫及其化合物是高中化學(xué)比較重要的一部分內(nèi)容，因其與工業(yè)生產(chǎn)及生活密切相關(guān)，所以一直是考試的熱點和重點。但其價態(tài)比較多，物質(zhì)種類也比較多，物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化比較復(fù)雜，如果是雜亂無章地、沒有依據(jù)地記憶這些知識，勢必給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來一定的困擾。為了幫助學(xué)生把枯燥的、零散的知識變成具有高度組織的、容易記憶的、邏輯性強的體系，筆者曾經(jīng)在課堂上以硫及其化合物為例，構(gòu)建了硫元素之間相互轉(zhuǎn)化的價—類二維圖，借助該圖幫助學(xué)生學(xué)會利用價—類二維分析對硫及其化合物知識進行梳理，見圖5。

由價—類二維圖可以從物質(zhì)類別和化合價兩個角度探索有關(guān)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化途徑?？梢愿鶕?jù)物質(zhì)類別分析它們的通性，建立物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。例如根據(jù)硫元素的化合價，可以分析各物質(zhì)的氧化性或者還原性、判斷發(fā)生氧化還原反應(yīng)的可能性并預(yù)測產(chǎn)物。通過該圖還可以幫助學(xué)生理解硫酸工業(yè)制備的原理（實線區(qū)域），以及酸雨形成途徑（虛線區(qū)域）。這種圖示模型的建立，可以幫助學(xué)生把已有知識和新知識間建立聯(lián)系，使知識體系比較清晰，邏輯性比較強，同時也給學(xué)生提供了學(xué)習(xí)元素化學(xué)知識的一種有效方法。

3.4?開展小組學(xué)習(xí)模式，激發(fā)思維的靈活性

在進行課堂教學(xué)時，筆者常以小組合作的形式組織討論。小組合作有利于學(xué)生進行思想的交流，在交流過程中，方案會逐漸完善，思維會得到鍛煉。

例如，在講授氯化氫的實驗室制備時，筆者引導(dǎo)學(xué)生討論出一套完整的氣體制備流程裝置圖（見圖6）。

進行完該階段的教學(xué)后，筆者提供了氯氣的相關(guān)信息，分小組進行實驗裝置的設(shè)計，并進行設(shè)計的說明。小組討論的形式，學(xué)生樂意交流，討論熱烈，成員之間集思廣益，互相補充，設(shè)計了不同的實驗裝置（見圖7）。

小組學(xué)習(xí)的優(yōu)勢在于：?問題是在討論中發(fā)現(xiàn)和解決的，問題的發(fā)現(xiàn)和解決的過程是思維逐漸完善的過程，也是邏輯逐漸清晰的過程，通過小組討論獲得的知識往往是不容易遺忘的。

霍華德·加德納說過：“要讓學(xué)生們留在學(xué)校直至15歲、20歲，我們需要一個更有力的理由。我的觀點是訓(xùn)練他們的學(xué)科思維。[5]”高中化學(xué)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科邏輯思維具有重要意義，我們應(yīng)不斷地嘗試和努力。

參考文獻：

[1]吳俊明.?關(guān)于核心素養(yǎng)及化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的思考與疑問[J].?化學(xué)教學(xué)，?2016，?（11）：?3～8.

[2]張中和.?淺議小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)[J].?神州，?2017，?（24）：?153.

[3]黃朝陽.?邏輯學(xué)教育對素質(zhì)教育之價值[J].?教育研究，?2011，?（6）：?28～31.

[4]布魯納.?教育過程[M].?上海：?上海人民出版社，?1973：?21.

[5]霍華德·加德納著.?張開冰譯.?受過學(xué)科訓(xùn)練的心智[M].?北京：?學(xué)苑出版社，?2008：?1.