在化學教學中培養學生的空間認知能力

在化學中，物質結構知識主要是研究原子、分子、晶體的結構及其性質之間的關系，涉及原子、分子的構造，而這些在現有的教學條件下不可能讓學生用感覺器官直接接觸到，只能借助語言、文字、各種符號、平面圖來表示立體形和運動的狀態，這就需要學生充分發揮自己的空間認知能力。因此，如同數學的立體幾何一樣，在物質結構、有機化學等知識學習中，學生的空間認知能力起到至關重要的作用。由此可見，學生化學空間認知能力的培養顯得非常有意義。

根據心理學對空間認知能力的定義，結合化學學科的特點，筆者認為化學空間認知能力可以定義成:學生在化學學習中對化學物質的結構圖形在頭腦中進行觀察、識別、貯存、表征、轉換、想象、抽象、概括，并將空間圖形與化學物質建立相互關系的能力，主要包括空間觀察、空間記憶、空間想象和空間思維等能力。那么如果在化學教學中培養學生的空間認知能力呢?筆者認為可以從以下幾個方面進行教學，訓練強化學生的化學空間認知能力。

一、通過活動培養學生空間認知能力

現在的學生年齡小，絕大多數是從學校到學校，沒有生活經驗，缺乏感性認識，要培養他們的空間認知能力，首先必須擴大學生的感性認識，增加學生的實踐活動，培養觀察力。教師可以有意識地通過大量教具、掛圖、參觀、多媒體教學手段等直觀教學擴大學生的感性認識，并注意培養學生的觀察力。這種直截了當的教與學不但可大大增加學生的感知，更能提高學生的學習興趣，增強學生學習的主動性.在具體的教學中，教師既可利用現成的模型講解，也可以讓學生結合教學內容，自己動手制作教具、模型，從中逐步學會觀察、解剖、分析、組合和概括空間形體，樹立空間觀念，還可以開展一些教學實習活動。經常進行這樣的動手練習，可大大激發學的想象熱情。

在物質結構、有機化學等知識教學中，教師要注重強化學生的認識和剖析圖形的能力。教師應當在課堂教學中加強示范練習，還應展示或讓學生自己動手制作一些分子結構模型，適當地對學生進行相應的圖形識別訓練，便于學生結合示意圖深入理解物質結構知識。

二、讓學生學會空間圖形轉化

實驗結果顯示，學生需要更多的時間來培養圖形識別能力，有必要在這上面進行大量的練習。圖形識別是對二維、三維物體空間模式的認知改組能力，這是一種創造性思維，需要綜合認識空間模式、映像運動和轉換等方面的能力。它的影響因素比較復雜，培養需要一個長期的過程。另一方面，圖形識別能力的測量也具有更大的非準確性?？臻g認知能力是形象思維和邏輯思維交替作用的思維過程，幾何語言(即幾何圖形)是表達這種思維的最好語言。因此，加強識圖和畫圖的訓練是培養學生空間想象能力的最好途徑。

熟悉基本的幾何圖形，能正確地讀圖，能在頭腦中分析基本圖形的基本元素之間的位置關系和度量關系，能從復雜的圖形中分解出基本圖形。幫助學生建立已知圖形和需要構造的圖形，數、式和圖形，平面圖形和空間圖形的對應關系，往往采用對比和對照的方法，這樣做對培養學生的空間想象能力是有益的。

三、讓學生掌握歸納對比和類比聯想的方法

在學生建立了正確的空間認知能力之后，教師要引導學生將有關物質的空間結構整理、分類，歸納為幾種類型。這樣既達到了知識的系統化，又培養了學生整理知識的能力。通過歸納對比把對象間的異同，集中地、明顯地顯示出來，可使學生對不同對象獲得清晰的認識，達到培養和增進空間認知能力的目的。

在空間認知能力的訓練中教帥要幫助學生在“舊映象”和“新客體”之間搭橋，使其產生聯想，從而思維達到飛躍。以甲烷的正四面體為例，可啟發學生進行如下聯想:(1)甲烷分子4個氫原子被4個氯原子取代所得CCl4應是一個正四面體的分子;(2)CH4分子中4個氫原子被4個—CH3所替代，得新戊烷[C(CH3)4]，其分子中5個碳原子也形成正四面體結構;(3)CH₂Cl₂是四面體結構的分子，所以它沒有同分異構體(如果誤認為是平面構型，就有兩種結構);(4)CH3Cl與CHCl3都是四面體結構，3個氫原子和1個氯原子，與3個氯原子和1個氫原子的相對位置是等效的，它們的空間結構有相似性。通過聯想能力的培養，學生遇到新問題，就能自覺聯想舊映象，很快找到正確答案。

學生空間認知能力的獲得和加強，有一個逐步豐富和發展的過程，因此，在整個教學過程中，運用聯想對比的方法，幫助學生真正弄清一些幾何概念和性質，對培養和增進學生的空間想象能力，就顯得十分重要。

四、進行適當的鞏固練習

在高中化學教學中，訓練空間認知能力還必須通過精心選編一定數量的練習題，有目的、有層次地要求學生積極參與一定的練習，從而不斷提高其空間認知能力。

總之，分析學生的化學空間認知能力的構成將有助于培養學生的化學空間認知能力，從而有利于更好地掌握各種化學基礎知識，促進化學的有效學習，促進學生的終身發展。

(責任編輯 羅 艷)