[教学论文]学生思维贫乏对化学探究教学的启发与实践
学生思维贫乏对化学探究教学的启发与实践
摘要：思维贫乏是中学生学习化学的思维障碍主要表现形式。本文分析了学生思维贫乏的表现、形成原因以及对探究教学的启发。运用探究教学是克服学生思维贫乏的有效教学形式，并从实验探究教学和题组探究教学两方面阐述了改变学生思维贫乏的实践。
关键词：思维贫乏 探究教学 课例实践
在平时教学中，我们经常听到学生反映上课听得很“清楚”，知识点也能理解，但到自己解题时，脑子里一片空白，总感到困难重重，无从入手。事实上，在大多数情况下，并不是这些问题的解答过程十分复杂而是学生的化学思维存在着障碍。思维障碍是指学生在思考问题和解题的过程中思维联想活动量和速度方面发生异常，其中绝大多数属于思维贫乏类型。思维贫乏外表上与思维迟缓相似，但有本质的不同，其主要特点是：思想内容空虚，概念贫乏，对一般问题往往无明确应答性反应，或仅简单地答“是”或“不是”，至于原因不清楚，自觉脑子空虚，既没有什么可想的（或只想到一些表面的东西），更不知道朝那个方向去思考。
一、学生思维贫乏的表现
由于化学思维贫乏产生的原因不尽相同，作为主体的学生的思维习惯、方法也有所区别，所以化学思维贫乏的表现各异，具体可概括为以下两个方面。
1、凭以往经验，思维定势
学生的定势思维是由于长期大容量的解题训练，从而对经常遇见的类似问题，形成了非常固定的思维模式。一般地，定势思维对常规问题解答是有利的，它使学生处理同样问题时少走弯路。例如，对于化学平衡的题目来说，首先要列出这个反应的“反应前、转化、平衡时”三个状态的量，然后根据题目设置的当量解题。再例如对于原电池来说，首先要寻找一个能自发反应的化学方程式，然后根据得失电子找出正负极，再根据正负极书写电极方程式，如果自发的反应找不到，那么活泼的金属作为负极，不活泼的作为正极，而正极往往是氧气得电子。当然，定势思维的弊端也是显而易见的。当题目的条件改变时，如果学生还是一味地遵守约定俗成的思维规则，那它就会变成“思维枷锁”，阻碍学生新观念、新思维、新方法的构想和形成，成为创造性解决新问题的障碍。正如生物学家贝尔纳所言：“妨碍人们创新思维的最大障碍，并不是未知的东西，而是已知的知识。”
例1：、在一固定体积的密闭容器中，有下列化学反应：CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g） ，其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：
T（℃） 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
则下列说法正确的是
A、其他条件不变，升高温度，CO的转化率变小
B、温度升高，正、逆反应速率都增大，在平衡移动的过程中气体压强始终保持不变。
C、当混合气体的平均摩尔质量保持不变时，反应达到平衡。
D、若在某平衡状态时，c(CO2)×c(H2)= c(CO)×c(H2O)，则此时的.温度为830℃
这道题很多学生选择了B选项，根据以往经验，固定容器中，压强和物质的量成正比，温度升高，虽然平衡发生了移动，但是移动前后的物质的量并没有发生改变，所以认为压强不变，而且很多学生对此很有把握。显然，学生忽视了温度升高导致气体压强增大的因素，那么这么简单的因素学生为什么会想不到呢？究其原因以前做的大量题目都是在等温条件下进行的，学生把以前的思维模式移到这道题就出现了问题。
例2：室温时20 mL某气态烃与过量氧气混合，完全燃烧后的产物通过浓H2SO4，再恢复到室温，气体体积减少了50 mL，剩余气体再通过苛性钠溶液，体积又减少了40 mL。求该气态烃的分子式。
绝大多数同学都认为减少的50mL就是水的体积。根据以往的思维，通过浓硫酸减少的物质肯定就是水蒸气，根本就没想到烃燃烧前后也会发生体积变化这个因素，因此，用差量法解答此题是最佳方法。
2、依样画葫芦，造成错解
教育教奥加涅相指出：“经验表明，呆板性是许多中学生的特点。”很多学生只会硬套一些公式、定理和概念，而不看问题的本质，挖掘题目中隐含的信息。例如Fe3O4氧化物可以表示成Fe2O3·FeO，那么Pb3O4的氧化物呢？很多学生看到Fe3O4提供的信息不假思索马上就推出Pb2O3·PbO，而不去思考Pb和Fe化合价有什么不同。
例3．在某100mL的混合酸溶液中，HNO3的物质的量浓度为0.2mol/L，H2SO4的物质的量浓度为0.4 mol/L，向其中投入1.92g铜粉，微热，反应充分后，生成NO气体体积为（标准状况）（ ）。
A．0.112L B．0.224L C．0.448 L D．0. 672L
初次做这种类型题目的学生都用硝酸与铜反应的化学方程式进行计算,根据各物质的量，得出Cu过量，根据HNO3的物质的量计算得到放出NO0.112L，而忽视了硫酸电离出的H+和硝酸盐中的NO3-能继续跟过量的铜反应生成NO，正确的做法应该用离子方程式解答。理解了错误原因之后，比较用化学方程式和离子方程式解答的不同之处，得出当H+和NO3-来自不同物质的时候，应该用离子方程式解答的思维模式，这样在原来的思维基础上更加严密。
二、学生思维贫乏的原因
造成学生思维贫乏的首要原因在于教师的教学观念还比较落后，对新课程精神认识不足，未能发现新教材的潜在价值，教学方法单一，重教轻学，无法发挥学生的主体地位，为了赶教学进度，上课基本上不给学生思考的时间，学生只能被动接受知识，忽视了过程和方法，一个上课只知道记忆而不思考的学生，在解答问题时，记忆的知识用不上，从而造成了思维贫乏。
其次的原因在于学生的学习方法。进入高中以后，很多学生上课像听报告，看着老师在讲台上表演，甚至连笔记也不做，其中固然有老师没有充分让学生参与到教学过程中因素，如果学生不积极去思考、去记笔记，课后不复习，造成学后就忘，忘不思学，如此恶性循环，基础薄弱，从而造成对化学失去了兴趣。
三、对探究教学的启发与实践
爱因斯坦说：“仅用专业知识教育人是不够的，通过专业知识教育，他可以成为一种有用的机器，但并不能成为一个和谐发展的人”。这就要求化学教师在传授化学专业知识的同时，必须重视思维品质的培养。新一轮课程改革创导自主的、合作的、探究的学习方式。在中学化学课堂教学中深入开展探究教学可以有效地改变教师的教学方式和学生的学习方式，从而提高课堂教学效率，使化学教学与新课程改革相适应。布鲁纳强调：“教一个人某门学科，不是要他把一些结果记下来，而是教他参与把知识建立起来的过程。”
探究教学是在教师的启发诱导下，以学生自主学习和合作讨论为前提，以教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑尝试活动，将自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学形式。改变学生思维贫乏的主要靠学生在探究活动中发挥主体作用，注重启迪学生的思维，引导学生肯动脑子、爱动脑子、会动脑子。
探究式教学一般有六个基本的构成要素：
（1）提出问题：学生围绕科学性问题展开探究活动；
（2）收集证据：学生获取可以帮助他们解释和评价科学性问题的证据。创设可探讨的情景或环境；
（3）形成解释：学习者要根据事实证据形成解释，对科学性问题做出回答；
（4）评价结果：学习者通过比较其他可能的解释，来评价他们自己的解释；
（5）交流发表：学习者要交流和论证他们所提出的解释。
在具体的教学活动中，探究环节可多可少，不能机械地照搬。
探究在教学过程中强调了学生能力的培养，注重思想方法，表现出学生活动多、参与面广、思维灵活、具有发散性、严密性和创造性，信息反馈快，课堂气氛活跃。学生提出假设、猜想，以及后来的验证都是需要学生积极思考，与人合作交流讨论的，这个过程就是改变学生思维贫乏的主要途径。而这种思维模式不是一朝一夕就能形成的，所以在高中阶段探究教学方式的普及是很有必要的。
实验探究课例1： 实验探究 探究 Na2O2与水的反应
演示实验：在盛水的烧杯中加入过氧化钠粉末，立即有大量气泡放出，经“带火星”木条检验，证明是氧气；再向反应后的溶液中滴加酚酞试剂，溶液明显变成红色，学生推断是有氢氧化钠溶液产生。因此反应方程式为：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。本来实验内容到此应当完成，但是转眼间看到烧杯中的红色消失了，为什么？
根据这个实验异常启发学生猜测红色消失的原因是什么？怎么验证？
这个时候创设的问题情境引起了学生的兴趣，自然其思维就比较活跃，然后教师可以让学生之间相互讨论，交流心得，然后得出可能性最大的假设。
假设1:Na2O2具有强氧化性，所以可能是Na2O2 把红色物质漂白了。
假设2：O2也有氧化性，所以也可能是O2把红色物质漂白了。
假设3：可能Na2O2与水反应剧烈，温度太高，造成红色消失。
假设4：可能产生NaOH溶液浓度太高，从而导致不显红色。
假设5：Na2O2与水反应过程中可能产生具有漂白性的H2O2。
假设6：………
根据以上假设，让学生提出验证以上假设的实验方案或理论依据，此时再次让学生之间充分讨论，思维交流，得出以下验证方法。
验证1：Na2O2已经溶解，不可能漂白。
验证2：在稀NaOH溶液中加入酚酞试剂变红，然后通入O2，红色不褪。
验证3：在在稀NaOH溶液中加入酚酞试剂变红，加热，红色也不褪。
验证4：在不同浓度的NaOH溶液中加入酚酞试剂，发现高浓度的NaOH会使红色褪去。经查资料可知当浓度大于5mol/L时，红色较快褪去。
实验到这里，很多同学豁然开朗，原来如此，得出结论褪色的原因原来是NaOH溶液浓度太高了。看着他们兴奋的样子，我泼一盆冷水：我在烧杯中加入的Na2O2粉末并不多阿，而且水的体积也比较大，NaOH浓度真的有这么大吗？而且你没有验证第5个假设，现在得出结论是不是太早了？
学生经过冷静思考后，觉得有道理，然后再次讨论进行定量实验，将3.9克Na2O2投入1L水的烧杯中，配成约等于0.1mol/L的NaOH溶液，加入酚酞，变红且振荡后不久褪色。
得出结论红色褪去并不仅是NaOH浓度太高的缘故，肯定另有原因。讨论后重新开始验证假设5。
验证5：往试管中加入一小药匙Na2O2固体，加入2ml蒸馏水，待气泡减少后，向上述试管中加入少许MnO2，用带有火星的木条伸入试管内，产生大量的气体，能使带火星的木条复燃。
得出结论：证明有强氧化性的H2O2生成。
实验总结：①现行教材中所给方程式2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑实际上是以下两个分步方程式的总和：Na2O2+2H2O=H2O2+2NaOH 2H2O2 =2H2O+O2↑ ②往过氧化钠与水反应后的溶液中滴加酚酞试液，溶液变红后又褪色，原因是反应生成的H2O2具有漂白作用。
通过探究教学让学生弄清楚了Na2O2和水反应的机理，为了巩固这个过程，教师再提出3个问题①、这个反应的氧化产物和还原产物是什么物质？②、标出电子转移的方向和数目？③、2molNa2O2和足量水反应能生成1molO2吗？
通过Na2O2和水反应机理的探究教学，引导学生思考、讨论、争议，学生的思维在不停的运转，思维的发散性很强，用到的知识点也非常的多，越用越熟练，如此长久坚持，学生思维的贫乏感会慢慢的消失，建立起方法总比问题多的观念。
探究课例2：题组探究 有关喷泉实验浓度计算
纵观近几年理综高考难度较大，学生在高考过程中如果对每一道高考题都要重新梳理解题方法的话，那么时间肯定是不够的。所以在高考复习中必须对每一种题型有固定的解题思路，只要在高考时仔细审题，注意与平时训练题的不同细节即可。高考很多题目都是经过改编的，所以平时教师可组织一些题组探究教学。
在标准状况下，用一充满HCl气体的烧瓶作喷泉实验，当水充满整个烧瓶后，烧瓶内盐酸的物质的量浓度为 。（设生成物全部留在烧瓶中）
这是一道很简单、但内容却十分丰富的习题，题目中未出现一个数字，对学生来说难度更大。这道题不能就题论题，教师应当抓住学生的解这种题型的思路，去拓展相关类似的气体溶于水的浓度计算问题。如：
题组1：如果充满NH3，充分溶于水后浓度为
题组2：如果充满的是一半NH3，另一半是空气，充分溶于水后浓度为
题组3：如果充满NO2，充分溶于水后浓度为
题组4：如果充满N2O4气体，充分溶于水后浓度为
题组5：如果充满NO2和O2，体积比为4:1，充分溶于水后浓度为
题组6：如果充满NO和O2，体积比为4:3，充分溶于水后浓度为
题组7：如果充满CO2，充分溶于NaOH溶液后浓度为
题组8：如果充满HCl和空气，测得烧瓶内气体密度时相同条件下氦气的8.5倍，充分溶于水后浓度为
题组9：如果充满的是Cl2，倒立于水槽中，经过足够长时间的光照后，烧瓶中主要溶质的物质的量浓度为
题组10：如果充满的是一半Cl2，1/4的Cl2，1/4的H2，日光照射一段时间（足够长）后倒立于水槽中，充分反应后进入烧瓶中的溶液的物质的量浓度为
学生在分析例题过程中就要让其明白这类题的关键：（1）明确气体体积和溶液体积的关系。（2）明确反应前气体与反应后溶质之间存在的物质的量的关系。利用学生分析探究的结果教师提出同类型的题组进行再探究，再分析，明确与例题的不同点和相同点，这样有利于发展学生稳定、清晰的认知结构，进行知识完美整合，同时以后学生再遇到相关类似的问题，思维不再贫乏，只要注意不同的细节即可。这样可减轻学生的学习负担，并且可达到举一反三的目的。这种题组探究可分为五个基本环节。
探究式教学理念, 教师创设教学情境, 启发学生整合知识, 反思探究过程和方法， 变换问题角度与方式, 将结论迁移运用于不同的场合,增强思维的发散与集中, 以达到知识完全意义的建构。探究式教学注重以人为本,科学探究,注重思维发展，学生不仅在课堂上思维活跃、讨论热烈，在探究活动的过程中获得了成就感，激发了他们学习化学的热情，而且还把探究精神和创新意识延续到课外，可以彻底改变传统教学形成的思维贫乏症，从而提高学生的综合素质。
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主要参考文献
1、吴俊明、王祖浩著：化学学习论．南宁：广西教育出版社，1996.10。
2、《创设问题情景，激活学生的思维是过程教学的关键》 柳世明 化学教育 2005.1
3、《化学思维呆板性成因浅析》 丁文楚 中学化学教学参考 2007.6
4、《变式探究学习模式在高考化学复习中的有效应用》 朱方仕 李明亮 中学化学教学参考 2008.11
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