充滿智慧的化學思維實驗室

中學化學實驗向來被認為是離不開具體實驗的，但也不盡然。我在化學教學實踐中廣泛采用了思維實驗方法，特別是在化學反應原理的教學難點突破中取得了良好效果。

思維實驗法也叫做理想實驗法，為伽利略首創的科學思維方法。多年來，我在教學中都特別重視理論性較強部分的教學方法改革，這部分內容尤其以化學平衡和電解質溶液理論為代表。我在教學實踐中開發了一系列的針對性方法，用于教學難點突破，培養學生經濟、有效的理論思維方式，同時也使得我的化學課堂教學更加生動有趣。

這種教學方法的特點是遵循了循序漸進和自主學習的建構主義教學原則，讓學生在化學思維實驗室中學會學習和思考，讓學生在思維的邏輯論證過程中自己去發現知識，而不是教師直接告訴他們正確的答案。

在每一屆高一年級教學一開始，我就有意識地培養學生建立一些簡單的理想思維模型，如計算物質的量濃度的“糖水稀釋實驗”、判斷多步反應速率變化的“蓄水池實驗”和判斷各種氣體反應化學平衡移動方向的“活塞壓縮實驗”等等。

記得有一次我在課堂上板書:醋酸的電離達到平衡時存在電離平衡CH3COOH CH3COO-+H+，我接著問道:“加水稀釋時CH3COOH、CH3COO-以及H+的濃度都會降低，平衡會怎樣移動呢?”我先設計了這個“佯謬”情景引導和激發學生自主思考，然后征集學生們對此問題的看法。

到了第二節課上，學生何錦橋說:“我認為實際上是:CH3COOH+H2O CH3COO-+H3O+，上面寫的那個電離方程式只是簡化的寫法。加水稀釋后水的濃度增大，根據勒夏特列原理，這個平衡應該向右移動。”

另一位學生劉展恒接著說:“純的醋酸是不會電離的，只有水存在時才能電離，所以加水越多，即溶液越稀越容易電離，所以加水稀釋使水的電離平衡向右移動。”他又從不同的角度提出自己的觀點，得出與何錦橋同學相同的結論。同學們都表達了會意和贊許的微笑。

就在大家認為大局已定，問題的結論已經得出，無可辯駁，沒有懸念的時候，學生李艷丹突然要求發言，她說:

“聽到你們的這些說法和推斷，我感到很擔心。照你們這樣說，如果再加水到很多很多，那樣的話醋酸就會完全電離，不就等于弱電解質又變成強電解質，這樣不就沒有什么弱電解質了?”

李艷丹同學的意見出乎大家的意料，全班同學大為吃驚。一個平時文靜靦腆的女同學，竟然提出了如此尖銳的批駁意見。此時全班同學都陷入了緊張思考之中。包括何錦橋和劉展恒等同學在內的全班同學，都瞪大了眼睛，看看老師如何處理這一令人尷尬的局面。

我對同學們打破常規的積極思維和敢于表達自己的觀點給予了積極的肯定和表揚之后，將上述幾種典型的看法進行了進一步的比較、總結和評價:

“何錦橋同學的看法有一定道理，但假如將0.1mol/L的醋酸稀釋至0.01mol/L，水的濃度變化實際上并不大，所以水的濃度增大不是平衡移動的主要原因。劉展恒同學的觀點也符合實際情況，無水不電離，有水才電離，推論就是水越多越電離，水無限則全電離。這個推論也符合邏輯，科學研究方法里把這種做法叫做‘外推法’，很有意思。”

“但是李艷丹同學的看法也是無可厚非、符合邏輯推理的。李艷丹同學的批評意見可以拿來檢驗大家的邏輯推理是否經得起考驗。弱電解質變成強電解質，這是一個自相矛盾的悖論。這說明，邏輯推理一定要和現實結合起來，即邏輯推理要符合化學的實際。實際上我們能做到往醋酸中加入無限多的水嗎?”

學生們笑了，齊聲說:“不可能!”

“所以總的結論就是:弱電解質溶液越稀釋，電離平衡越向右移動，但弱電解質永遠都不會變成強電解質。這樣就終于讓勒夏特列擺脫了困境。這正好與前面認為‘水的濃度增大使平衡右移’的結果相同。”

這樣，一個較抽象、難懂的教學難點，通過我們的“思維實驗室”，基本上由學生自己通過反思性思維討論解決了問題。

大量使用思維實驗法對學生進行科學思維訓練，大多數學生反映很有趣并樂于接受。學生在濃郁的思維實驗氣氛的熏陶下進入活躍的思維狀態，在一個個由自己設計的思維實驗中，享受到了思維實驗的樂趣，促進了學生科學思維素質的提高，進一步形成良好的自主思維習慣。

責任編輯 潘孟良