任華

摘要：化學思維是學好化學的金鑰匙。實驗型推斷題對中學生的化學思維要求較高，文章淺談教師在日常教學中如何借助實驗型推斷題培養(yǎng)學生的化學思維，并提出了教師要重視化學核心知識教學、講授過程中要構(gòu)建可視化的思維模型、日常訓練中要注重培養(yǎng)學生規(guī)范化的解題習慣等教學策略和建議。

關(guān)鍵詞：化學思維;實驗型;推斷;初中化學

文章編號：1008-0546（2021）09-0022-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2021.09.006

中學化學教師在教學中常遇到這樣一個問題，教材中的每一個知識點在課堂上都講過，但是學生卻不能較好地利用所學的化學知識解決具體化學問題，原因之一是學生未能建立良好的化學思維，僅靠對化學知識的死記硬背，并不能真正理解化學。化學思維是學好化學的金鑰匙，因此如何在教學中培養(yǎng)學生的化學思維值得每一位化學教師深思。習題訓練有利于鞏固所學知識，以初中化學為例，實驗型推斷題對學生的化學思維要求較高，教師可借助這類題型的科學訓練，培養(yǎng)學生良好的化學思維。

一、化學思維與中學化學學習

1.化學思維及其重要性

化學思維是科學思維在化學科學領(lǐng)域的具體存在，是運用化學知識解決具體化學問題的思維活動過程。一定程度上，學習化學知識并在這一知識建構(gòu)過程中發(fā)展化學思維是培養(yǎng)學生化學基本觀念和化學素養(yǎng)的必經(jīng)途徑。在化學知識的具體學習與運用中形成并發(fā)展化學思維，隨學習的推進與積累沉淀形成化學基本觀念、化學學科意識，最終實現(xiàn)化學素養(yǎng)?？梢?，化學思維是從化學知識形成化學基本觀念或化學學科意識最終發(fā)展化學素養(yǎng)的重要橋梁與必經(jīng)途徑[1]。

吳俊明教授曾提出，良好的學習動機將促使學習者主動、有效地融入化學學習活動中，要想學好化學，還必須掌握扎實的化學知識，具備一定的化學技能（包括化學心智技能、化學觀察與實驗技能兩大類），并建立良好的化學思維習慣，這些條件的具備都離不開化學思維[2]。

思維是創(chuàng)造力的源泉，思維培養(yǎng)是教育的根本目的之一?；瘜W教育的根本目的是培養(yǎng)學生良好的化學思維，并能運用化學知識解決實際問題。當今教育應將化學思維的訓練與提升作為化學教師教育的重要內(nèi)容之一，改變“老師講、學生記”這一機械式的傳統(tǒng)教學方法已迫在眉睫。

2.中學生如何進行化學思維

化學思維活動對信息的加工、表征是通過感知過濾、工作記憶和長時記憶三部分完成的，化學思維的結(jié)果是形成認知結(jié)構(gòu)并儲存于長時記憶中[3]。根據(jù)心理學研究，可認為中學生化學認知結(jié)構(gòu)中包含感覺性編碼和意義編碼兩大類，感覺性編碼包含學習者腦海中的物理空間和情感空間，意義編碼以概念為核心表征化學語言，形成學習者的認知空間，即物理空間、情感空間和認知空間共同構(gòu)成化學認知結(jié)構(gòu)（見圖1）。

化學認知結(jié)構(gòu)中的三大空間的形成方式如表1所示。

學生初學化學時常會遇到這樣的問題，腦海中缺少相關(guān)內(nèi)容的知識儲備，又因化學是一門從分子、原子層次上研究物質(zhì)的科學，即化學學科中有大量抽象的概念揭示微觀世界的本質(zhì)，生活經(jīng)驗無法幫助學生理解微觀世界的抽象概念，學生的生活經(jīng)驗也不能直接運用到化學學習中。不僅如此，化學用語這一全新的學科語言成為初中生化學學習中的一道障礙，因為這一符號系統(tǒng)對初學者是全新的，而且不同于英語。

基于以上觀點，初學化學時，在認知空間未能實現(xiàn)表征和存儲的情況下，物理空間和情感空間為化學學習做出了重大的貢獻[4]。物理空間主要依靠生活經(jīng)驗，以人教版九年級化學上冊教材為例，先從學生生活中常接觸的蠟燭、空氣、水為例展開教學，學生在學習這些化學知識時能結(jié)合生活經(jīng)驗，產(chǎn)生共鳴，并能激發(fā)學習興趣，為情感空間的建構(gòu)奠定基礎(chǔ)。情感空間主要體現(xiàn)在學習者的興趣、意志力等方面，可通過實驗、創(chuàng)建問題情境、利用豐富的多媒體資源、建構(gòu)知識與經(jīng)驗的聯(lián)系等措施進行有效的建構(gòu)。

高劍南教授在論述化學核心知識與化學學科意識時強調(diào)，學習化學知識是培養(yǎng)化學思維的途徑，尤其是化學核心知識的學習對于化學學科意識的培養(yǎng)具有舉足輕重的作用[5]?；瘜W科學的核心知識隸屬知識維度范疇，在化學核心知識的學習中形成一定的概括能力和抽象思維以提升化學知識的系統(tǒng)性則屬于思維維度范疇，知識維度和思維維度缺一不可，只有二者有機結(jié)合，才能學好化學。

二、初中化學實驗推斷題教學案例分析

案例1：如圖2a所示，小瑾將反應后試管中的物質(zhì)全部倒入燒杯時，發(fā)現(xiàn)燒杯內(nèi)白色沉淀明顯增多，為了探究燒杯內(nèi)物質(zhì)的成分，她立即向其中逐滴加入稀硝酸，并不斷攪拌，燒杯內(nèi)沉淀的質(zhì)量隨加入稀硝酸的質(zhì)量變化如圖2b所示。

回答下列問題：

（1）圖2a所示，燒杯內(nèi)的白色沉淀是________（寫化學式）。

（2）BC段發(fā)生反應的化學方程式為________。

（3）A點，燒杯內(nèi)的溶液中一定大量含有的離子為________（寫離子符號）。

B點，燒杯內(nèi)的沉淀由________種物質(zhì)組成。

（4）檢驗D點溶液中是否含有氯離子的方法________。

參考答案：（I）BaSO4、BaCO3

（2） BaCO3+2HNO3=Ba（NO3）2+H2O+CO2↑

（3）Na+、Cl-、SO4-;2

（4）靜置，取上層清液少許于潔凈試管中，向其中滴加硝酸銀溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，則說明含有Cl-;反之，說明沒有Cl-

教學過程：

[教師]指導學生認真讀題，提問：圖a試管①、②中分別發(fā)生什么反應？為什么將兩支試管中的物質(zhì)混合后，白色沉淀明顯增多？

[學生]試管①：Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl

試管②：Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl

白色沉淀增多是因為一支試管中剩余的Ba2+與另一支試管中剩余的SO42-或CO32-繼續(xù)反應。

[教師]向燒杯中加稀硝酸時，會發(fā)生什么反應？碳酸鋇與稀硝酸反應而溶解，為什么圖b中AB段的沉淀質(zhì)量不減反增？

[學生]AB段發(fā)生的反應為：

BaCO3+2HNO3=Ba（NO3）2+H2O+CO2↑、

197

Ba（NO3）2+ Na2SO4= BaSO4↓+2NaNO3

233

即每197份質(zhì)量的碳酸鋇溶解會生成233份質(zhì)量的硫酸鋇，故沉淀的質(zhì)量變大（難點突破）。還可說明未加稀硝酸時，溶液中的SO42-有剩余。

[教師]試管①、②中的物質(zhì)混合后，還未加入稀硝酸時，燒杯中共有哪些物質(zhì)？

[學生]碳酸鋇、硫酸鋇、氯化鈉、硫酸鈉、水

[教師]B點時沉淀質(zhì)量達到最大值，為什么再加稀硝酸，沉淀不增多？

[學生]B點時，硫酸鈉恰好完全反應。

[教師]為什么BC段沉淀質(zhì)量逐漸減小？C點時沉淀質(zhì)量為什么不繼續(xù)減小？

[學生]BC段發(fā)生的反應為：

BaCO3+2HNO3=Ba（NO3）2+H2O+CO2↑

C點時，碳酸鋇恰好完全反應，此時燒杯中的沉淀僅含硫酸鋇。

[教師]指導學生正確解答各問題。

案例2：有一包固體粉末，可能含碳、鋁、銅、氧化鋁、氧化銅中的一種或幾種。為探究該固體粉末的組成，某化學興趣小組進行了如圖3所示實驗：

（1）向樣品中加入過量稀鹽酸產(chǎn)生的氣體是________。

（2）向固體A中加入硝酸銀溶液，發(fā)生反應的化學方程式為________。

（3）固體B中含有的物質(zhì)是________。

（4）原固體樣品中一定含有的物質(zhì)是________。

（5）藍色溶液丙中一定含有的溶質(zhì)是________。

參考答案：（1）H2;（2）Cu+2AgNO3=2Ag+Cu（NO3）2;（3）Ag、C;（4）C、Al; （5）Cu（NO3）2、Al（NO3）3、HNO3

教學過程：

[教師]指導學生認真讀題，并將可能存在的5種物質(zhì)的化學式標注在名稱的旁邊，以便分析;每一步分析后，指導學生將推出的一定有的物質(zhì)的化學式標在流程圖中相應的位置，可能有的物質(zhì)標注在括號內(nèi)。提問：向樣品中加過量的稀鹽酸有氣體產(chǎn)生，可以判斷白色固體中有什么物質(zhì)？

[學生]只有鋁能與稀鹽酸反應產(chǎn)生氫氣，故原固體粉末中一定有鋁。

[教師]向固體A中加一定量的硝酸銀溶液得到藍色溶液乙，說明固體A中一定有什么物質(zhì)？固體B在氧氣中充分灼燒產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，說明固體B中一定有什么物質(zhì)？

[學生]由藍色溶液乙可知，固體A中一定有銅，發(fā)生的反應為Cu+2AgNO3 =2Ag+Cu （NO3）2，則固體B中一定有銀;由產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體可知，固體B中一定有碳，則固體A中也一定有碳。

[教師]由固體A中有銅能否判斷原固體粉末中有銅？為什么？

[學生]不能。

[教師]分析固體A中銅的來源，有兩種可能：

（1）原固體粉末有銅;

（2）原固體粉末中有鋁、氧化銅，加過量稀鹽酸，發(fā)生如下兩個反應也會生成銅，即：

CuO+2HCl=CuCl2+H2O

2Al+3CuCl2=3Cu+2AlCl3

故無法判斷原固體粉末中是否含有銅。（難點突破）

[教師]綜合分析，原固體粉末中一定有什么物質(zhì)？

[學生]碳和鋁。

[教師]無色溶液甲和藍色溶液乙混合后得到白色固體C和藍色溶液丙，溶液甲和溶液乙中的溶質(zhì)一定含有什么物質(zhì)？

[學生]無色溶液甲是由原固體粉末與過量稀鹽酸經(jīng)過濾操作所得，故含有AlCl3、HCl。藍色溶液乙中一定有硝酸銅（可能有未反應完的硝酸銀）。甲、乙混合后得到白色固體C和藍色溶液丙，則白色固體C一定是AICl3、HCl與硝酸銀反應生成的氯化銀沉淀，故藍色溶液丙中一定有AICl3與硝酸銀反應生成的硝酸鋁、HCl與硝酸銀反應生成的硝酸及未反應的硝酸銅。還可進一步確認藍色溶液乙中一定含有硝酸銅和硝酸銀。

[教師]指導學生正確解答各問題。

在上述兩個教學案例中，教師在引導學生思考時還應重點關(guān)注：

（1）悉：學生是否熟悉初中化學所涉及的酸堿鹽之間的復分解反應，以及這些物質(zhì)的溶解性;

（2）審：指導學生認真審題，圈注題中關(guān)鍵信息;

（3）思：問題式切入，引導學生思考;

（4）視：分析時有可視化的思維過程。

三、教學策略與建議

1.重視化學核心知識教學

在中學課堂教學中，教師應重視化學知識（尤其是化學核心知識）的教學，夯實基礎(chǔ)，以便為化學思維的培養(yǎng)打下根基。著眼于學生理解化學核心概念、形成化學基本觀念的知識教學應該遵循以下原則：

（1）關(guān)注知識的內(nèi)在邏輯，把化學思維過程作為化學過程的核心;

（2）關(guān)注學生的先有觀念和知識背景，盡量使知識與生活經(jīng)驗建立聯(lián)系;

（3）結(jié)合知識邏輯和學生經(jīng)驗背景設(shè)計多種形式的探究過程;

（4）重視學生的直覺思維和反省式思維或批判性思維;

（5）注重培養(yǎng)學生對化學的學習興趣，如通過實驗、學習情境引導學生參與化學學習。

由于化學學科兼具文理科的特點，許多基礎(chǔ)知識需要記憶或理解，要想夯實基礎(chǔ)，教師還須在日常教學中重抓落實，如學生初學元素符號、化學方程式等化學用語時，可利用“短評快”（在幾分鐘內(nèi)考查學生對知識的掌握情況并能快速反饋的一種評價方式）檢測學生對知識的掌握情況，并及時跟進督促學生加強對相關(guān)知識的記憶和理解。

2.構(gòu)建可視化的思維模型

華東師范大學劉濯源提出：“思維可視化是指圖示或者圖示結(jié)合的方式把原本不可見的思維路徑、結(jié)構(gòu)、方法及策略呈現(xiàn)出來，使其清晰可見的過程[6]?！苯處煈矛F(xiàn)有教學環(huán)境所能提供的圖示技術(shù)，在教學的各個環(huán)節(jié)應用圖示或圖示組合幫助學生建構(gòu)有意義的數(shù)理思維，將課堂知識內(nèi)容有條理地呈現(xiàn)出來，使學生能更清晰地明確所學習的知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，啟發(fā)思維，提高解決問題的能力。在此過程中，學生對每節(jié)課的知識內(nèi)部的聯(lián)系能有較清晰的認識，在長期的學習過程中，也能形成自我的思維習慣和思考方式。

例：將硝酸銀溶液加入到一定量鐵和銅的混合物中，充分反應后過濾得到濾液和濾渣，試分析濾液和濾渣的成分。

教學建議：在明確“金屬活動性相差越大（或位置距離越遠），反應越先發(fā)生”這一反應規(guī)律后，教師可利用圖示或表格幫助學生理解“當反應物的量不同時，產(chǎn)物會發(fā)生變化”（見圖4）。如在第①種情況下，硝酸銀的量較少，只能與一部分鐵反應，故濾渣中一定有鐵、銅和銀，濾液中的溶質(zhì)只有硝酸亞鐵。圖示簡單明了，能將復雜的情況可視化，幫助學生理解。

教師還可以結(jié)合表2整理不同情況下濾液、濾渣的成分，使分析過程變得清晰可見。

3.培養(yǎng)規(guī)范化的解題習慣

有的學生在分析推理時常常忽略一些關(guān)鍵條件或隱性條件，而出現(xiàn)錯誤的結(jié)果，思維過程不嚴謹常與學生不規(guī)范的解題習慣有關(guān)，如審題不認真，漏掉或看錯關(guān)鍵信息，缺乏必要的解題過程或解題過程書寫混亂，答題時文字表述不嚴謹、不全面等。不規(guī)范的解題習慣勢必會成為思維品質(zhì)培養(yǎng)路上的攔路虎。

要培養(yǎng)學生規(guī)范化的解題習慣，教師的教學應規(guī)范化，如教師的語言應是嚴謹、準確的，教學板書應該是清晰、無誤的。教師在日常的每一節(jié)課中應向?qū)W生滲透規(guī)范化的化學語言，這種影響是潛移默化的。教師也可展示學生規(guī)范性的解題樣本，樹立規(guī)范性解題的榜樣。

良好的審題習慣是正確解題的前提。教師在日常教學中要注重引導學生圈注題干中的關(guān)鍵信息、答題要求，分析時要在紙上留下中間過程，以便分析錯誤時能快速發(fā)現(xiàn)問題，如在物質(zhì)推斷題中，及時將推出來物質(zhì)的化學式標注在相應的位置，以便下一步分析，如在分析某溶液的組成時，可將流程圖中每一步所得物質(zhì)中一定有的物質(zhì)的化學式標出，可能有的物質(zhì)的化學式標在括號內(nèi)，將廢液中一定有的物質(zhì)劃“√”，一定沒有的物質(zhì)劃“×”，若既無“√”也無“×”則表示該物質(zhì)可能存在，這種清晰的分析過程能有效地避免因中間過程缺失或不規(guī)范而導致的誤判，也能很好地培養(yǎng)學生嚴謹?shù)幕瘜W思維習慣。

四、結(jié)語

21世紀的化學需要強化、發(fā)展和創(chuàng)新化學思維。教師在課堂教學時不只是教知識，更重要的是教會學生思考的方法，也就是要注重對學生思維的培養(yǎng)和訓練，學生只有真正具備了良好的化學思維品質(zhì)，才能熟練運用化學知識解決實際問題，為我國培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的化學人才。

參考文獻

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