化學教學中學生思維品質的系統優化培養

積極引導學生通過多問、多見、多識、多聽等獲得感性知識，然后經過思維加以分析整理、引申歸納、對比推論，提高到理性認識的高度，是化學教學中培養學生思維能力提升思維品質的有效途徑。

一、系統優化方法：化學教學中永恒的科學思維方法

本人在化學教學中對學生思維能力培養方面進行了許多具體的實踐，也做了很多嘗試，認為引導學生掌握以系統思維方法為中心的科學思維方法，是通向思維能力優化的關鍵。

系統思維方法的主要原則是：

1. 整體性原則。要把學習的問題作為一個整體來對待。研究一個系統時，各要素之間的關系，不能看成因果鏈，而應該多向地看成互為因果的因果網絡，才便于從整體上組織好系統。

2.“系統綜合”的邏輯方法。就是遵循整體性原則，先把問題對象看作一個由諸要素組成的綜合體，從綜合入手，對客體的要素、層次、結構、功能、聯系方式、發展趨勢、目的、外部環境及其綜合效應進行“主體”考察，才能把系統方法的整體性原則和系統綜合的邏輯思維方法有機地組合起來，形成優化學生思維能力的系統智慧。而系統優化的含義則是：運用系統方法所能達到的最好的目標。優化的要求是從許多可供選擇的方案中選擇出最優的方案，以便使整個系統的組織和運動處于最優狀態，達到使系統優化的效果。優化的特點是，使系統各要素之間進行優化組合，以形成最優的系統。

教師要教會學生在掌握系統思維方法的基礎上構建化學知識結構，將知識系統化。對于化學的學習應宏觀把握，微觀掌握；抓規律、記特殊。教師要引導學生對知識概括歸納，構造知識塊、知識鏈，形成網。引導和啟迪學生科學思維方法，是克服學生思維障礙的積極策略。啟迪思維就是采用何種方法激活學生的思維，消除思維障礙。思維啟迪貫穿于思維能力培養的全過程。啟迪思維的方法是否科學，直接影響學生思維方向的正確性和獨創性，思維過程的敏捷性和變通性。我們要克服只注重設計思維的推理過程，而忽視設計思維啟迪的傳統方法。所以我認為，新課程標準提出三維目標系統，其中的過程與方法這一維的培養并非全部針對學生，也是對教師來講的。若教師不優先掌握以系統思維方法為中心的科學方法，怎么能培養學生擁有科學思維能力呢？

二、系統優化方法：解決問題最基本最重要的科學方法

系統優化方法是我們解決化學問題過程中最基本、最重要的科學方法。

在講必修（1）模塊《幾種重要的金屬化合物》中的Al（OH）3時，課本強調Al（OH）3具有兩性，在制備Al（OH）3時加入適量NaOH，若過量則得不到Al（OH）3。如何體會“適量”的含義，及在什么環境下Al（OH）3能穩定存在呢？選擇這樣一個問題讓學生討論：甲、乙兩人都欲制Al（OH）3，所用的試劑相同，即用同一瓶的NaOH溶液和同一瓶的Al2（SO4）3溶液。不同的是甲往盛有NaOH溶液的試管中加入Al2（SO4）3；而乙往盛有Al2（SO4）3溶液的試管中加NaOH溶液。問最后誰能得到Al（OH）3？對這道題學生的答案開始都是一樣的，乙能得到Al（OH）3 。對學生的答案，不急于肯定，也不否定，而是要求學生自己動手做實驗，并仔細觀察實驗現象。在操作中注意觀察到甲的現象是這樣的：先出現白色沉淀，振蕩試管沉淀消失，當這種現象重復數次后，再加入Al2（SO4）3溶液出現的沉淀無論怎樣振蕩試管都不消失了，而且隨著Al2（SO4）3溶液的繼續加入，出現的沉淀越來越多。觀察到乙的操作現象是這樣的：隨著NaOH溶液的加入出現沉淀且振蕩試管不消失，但隨著NaOH的增加，沉淀逐漸溶解，且NaOH越多，沉淀溶解的就越多。直到最后沉淀全部溶解，再也無白色沉淀。毫無疑問，實驗現象與原有答案相反，每個人的大腦都出現了一個問號。這時老師和學生一起分析實驗現象并作出解釋：甲、乙開始出現的沉淀是因為：Al3++3OH－=Al（OH）3↓，但甲的試管中盛有NaOH，為強堿性環境，故生成的Al（OH）3沉淀又溶解即發生了Al（OH）3+OH－=AlO2－+2H2O的反應；乙的試管中盛的是Al2（SO4）3溶液，故Al（OH）3不消失。當甲的試管里的所有的NaOH都與生成的Al（OH）3反應變成AlO2－之后，再往試管中加入Al2（SO4）3溶液就發生“雙水解”反應：3AlO2－+Al3++6H2O=4Al（OH）3↓。而乙試管中所有的Al2（SO4）3都變成了Al（OH）3之后，再加NaOH就發生Al（OH）3+OH－=AlO2－+2H2O，NaOH加入的越多，Al（OH）3溶解的越多，直至Al（OH）3全部溶解。通過分析發現原先的答案局限于常規的思維方法，即用可溶性的堿與鹽反應制不溶堿，又因為Al（OH）3的兩性，因而試劑的用量也做了限制，即NaOH不得過量。這條思考路線的結果當然只能是乙能得到Al（OH）3。實驗設疑的思考方式顯然與原答案的思考方式不同，用Al3+和AlO2－的水解反應來制Al（OH）3，因而貌似不能得到Al（OH）3的甲得到了，而乙卻得不到。

但為了訓練學生掌握系統思維方法的能力，進一步優化學生思維品質，我在教學中同時嘗試了運用更加有效的系統思維方法解決這一問題，當然首先要建立系統思考模型。運用系統思維方法解決這一問題只需考慮兩種初始條件，即NaOH等初始反應物的物質的量：（1）NaOH未過量時。此時系統成分為Al3＋、SO42－、Al（OH）3、Na＋等，但考慮到系統的電荷平衡，系統要素只是Al3＋、SO42－和Na＋這三種離子，這是電荷平衡必需的要素。設n為各種離子的物質的量，根據電荷守恒得到這些系統要素之間的關系為n（Na＋）+3n（Al3＋）=2n（SO42－），則與該問題有關的重要關系式就是n （Na＋）=2n（SO42－）- 3n（Al3＋）。（2）NaOH過量時。此時系統內成分是Na＋、SO42－ 、Al（OH）3、AlO2－、等，但系統電荷要素則只是Na＋、SO42－ 和AlO2－ 這三種離子。同樣根據系統內電荷守恒，各要素之間的關系是n（Na＋）=2n（SO42－）-n（AlO2－）。而有了Na＋的物質的量，即可很快判斷出以上兩種情況下NaOH物質的量與Al2（SO4）3物質的量的相對大小對生成Al（OH）3的影響，這樣就使得判斷非常簡便，也易于為學生所接受和掌握。

通過以上的實驗和分析對比，使學生體會到了突破常規思考方式，進行創造性的系統方法思考的樂趣，激發了學生創造性思維品質養成的自主積極性。

責任編輯 潘孟良