讓“有序思維”成為化學(xué)學(xué)習(xí)中的常態(tài)思維

張洪英

（宜興市官林中學(xué) 江蘇 宜興 214200）

所謂“有序”是指系統(tǒng)由低一級(jí)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咭患?jí)的結(jié)構(gòu)。所謂有序思維，是指思考和解決問(wèn)題時(shí)按照一定的程式（如特定的順序、線(xiàn)索、條理、步驟和規(guī)律）逐步推進(jìn)的一種思維方法。有序思維是解開(kāi)“化學(xué)亂麻”的關(guān)鍵，那么如何培養(yǎng)學(xué)生的有序思維，并使之貫穿于整個(gè)高中化學(xué)學(xué)習(xí)的始終，成為化學(xué)思維的常態(tài)？筆者在高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了探索，從新授知識(shí)、復(fù)習(xí)知識(shí)、習(xí)題訓(xùn)練三方面引導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)地運(yùn)用有序思維來(lái)突破知識(shí)難點(diǎn)、梳理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)、解決具體問(wèn)題。

一、運(yùn)用有序思維突破知識(shí)難點(diǎn)

自2005年秋江蘇省進(jìn)入新一輪課程改革后，化學(xué)教材也發(fā)生了翻天覆地的變化，其中的一種變化是：教材對(duì)元素化合物知識(shí)的處理，突破了傳統(tǒng)的物質(zhì)中心模式，不再追求從結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→存在、制法、用途等方面全面系統(tǒng)學(xué)習(xí)，而是從生活出發(fā)，將性質(zhì)的學(xué)習(xí)融入有關(guān)的生活現(xiàn)象和社會(huì)問(wèn)題中去。教材的這種編排有利也有弊，弊端就是給化學(xué)教學(xué)帶來(lái)了一定的“無(wú)序”。布魯姆說(shuō)過(guò)：“獲得的知識(shí)，如果沒(méi)有完整的結(jié)構(gòu)將它們聯(lián)系在一起，那是一種多半會(huì)被遺忘的知識(shí)，活用不起來(lái)的知識(shí)?！币虼耍?dāng)學(xué)生開(kāi)始學(xué)習(xí)高中化學(xué)的第一節(jié)課時(shí)，教師就要鄭重其事地告訴他們：化學(xué)理論抽象、內(nèi)容繁瑣，要想學(xué)好化學(xué)除了必須付出艱苦的努力外，還要講求科學(xué)的思維方法，其中很重要的一種就是“有序思維”。有序思維能使我們大腦的思維結(jié)構(gòu)與化學(xué)知識(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性相兼容，從而克服理解困難，舉重若輕，實(shí)現(xiàn)頓悟。

化學(xué)中“有序思維”的“序”，從宏觀上講就是化學(xué)學(xué)科思想：如分類(lèi)思想、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途的思想、由特殊到一般再到特殊的思想、提出假設(shè)實(shí)驗(yàn)探究等；從微觀上講就是事物變化的順序、反應(yīng)順序、操作順序、排列順序及計(jì)算順序等。在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)，很多知識(shí)點(diǎn)看似“無(wú)序”，實(shí)則是一脈相承的，如果能將這種“無(wú)序”理順，納入完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)中去，實(shí)現(xiàn)“有序”，化學(xué)學(xué)習(xí)就會(huì)變得輕松快樂(lè)。

例如，學(xué)生剛學(xué)電化學(xué)時(shí)，往往無(wú)法正確判斷電極名稱(chēng)，總是把正、負(fù)、陰、陽(yáng)極混淆顛倒，在書(shū)寫(xiě)電極方程式時(shí)，更是錯(cuò)誤百出。電化學(xué)一直是學(xué)生難以突破的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，其本質(zhì)原因是學(xué)生未能將電化學(xué)中各種紛繁復(fù)雜的變化納入到氧化還原反應(yīng)的范疇中去，造成思維無(wú)序混亂。

由于原電池、電解池的本質(zhì)就是氧化還原反應(yīng)，因此對(duì)原電池、電解池的求解不妨按氧化還原反應(yīng)的思維序列進(jìn)行求解。具體如下圖所示：

原電池的工作原理就是將一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)分割為兩個(gè)半反應(yīng)（氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)）分別在不同地（負(fù)、正兩電極）同時(shí)進(jìn)行，負(fù)極所失電子沿導(dǎo)線(xiàn)傳導(dǎo)定向流入正極，從而產(chǎn)生電流。理論上任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以分割為兩半反應(yīng)，設(shè)計(jì)為原電池。而電解池的作用則是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。電解池的陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，任何能從陰極上取去電子的還原反應(yīng)都可能在陰極上進(jìn)行，任何放出電子的氧化反應(yīng)都可能在陽(yáng)極進(jìn)行。這也就意味著不管反應(yīng)是否自發(fā)，只要是氧化還原反應(yīng)都可能在電解中完成。

若電解池的陽(yáng)極材料是惰性材料，則陽(yáng)極上進(jìn)行的氧化反應(yīng)就是溶液中的陰離子到陽(yáng)極表面失去電子的過(guò)程，陰極上進(jìn)行的還原反應(yīng)就是溶液中的陽(yáng)離子到陰極表面得到電子的過(guò)程。若溶液中同時(shí)存在幾種陰、陽(yáng)離子，那么陰、陽(yáng)離子到電極上放電就有一個(gè)先后的順序了。歸納為氧化還原反應(yīng)，則是陰離子 （陽(yáng)離子）失（得）電子能力的強(qiáng)弱順序了。在相同條件下，陰離子失電子能力越強(qiáng)，即陰離子的還原性越強(qiáng)，則越先在陽(yáng)極失電子；反之，陽(yáng)離子得電子能力越強(qiáng)，即陽(yáng)離子的氧化性越強(qiáng)，則越先在陰極得電子。

通過(guò)以上分析，將電化學(xué)納入到氧化還原反應(yīng)體系中去，即將低一級(jí)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咭患?jí)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)思維的“有序”，能輕松突破知識(shí)難點(diǎn)，感受學(xué)習(xí)的快樂(lè)。

二、運(yùn)用有序思維梳理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

在平時(shí)的階段性復(fù)習(xí)或進(jìn)入高三后的系統(tǒng)性總復(fù)習(xí)中，運(yùn)用有序思維來(lái)梳理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)就顯得尤為重要了。大家也許到中藥鋪買(mǎi)過(guò)藥，你到那里隨便說(shuō)一種藥，店員就能很快找到并交給你。因?yàn)檫@些中藥都是按照一定規(guī)律分門(mén)別類(lèi)地存放，非常便于提取。對(duì)于人腦來(lái)說(shuō)，這種存儲(chǔ)方法就是知識(shí)的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)方法，通過(guò)這種科學(xué)方法，學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)就會(huì)得到優(yōu)化改善，遇到問(wèn)題需提取相關(guān)知識(shí)時(shí)，就能根據(jù)其內(nèi)容的歸屬關(guān)系和分類(lèi)關(guān)系迅速做出反應(yīng)，思路清晰、得心應(yīng)手。

例如我們?cè)趶?fù)習(xí)元素化合物知識(shí)時(shí)，把每一種元素的單質(zhì)及化合物作為知識(shí)點(diǎn)，分別從立方體的X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向?qū)Ⅻc(diǎn)串聯(lián)成線(xiàn)，任意兩軸組合成面，三軸組合成立體。X軸是以物質(zhì)分類(lèi)（氣態(tài)氫化物→單質(zhì)→氧化物→氧化物對(duì)應(yīng)水化物→相應(yīng)含氧酸鹽）為序列；Y軸是以結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→存在、制法、用途為序列；Z軸以元素族（同族元素的相似性和遞變性）為序列。以硫元素為例，可得如下氧族元素的立體知識(shí)結(jié)構(gòu)圖：

其中，Y軸中的“性質(zhì)”自身又有內(nèi)在序列，性質(zhì)包括物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。物理性質(zhì)主要指：色、態(tài)、味、密度、熔沸點(diǎn)、溶解度；化學(xué)性質(zhì)主要指：可否與金屬、非金屬、水、氧化物、酸、堿、鹽、有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，或者簡(jiǎn)單歸結(jié)為酸堿性、氧化還原性、穩(wěn)定性等。另外，圖中X軸、Y軸、Z軸也可按照其他序列重新編排。如X軸可按中心元素化合價(jià)的遞增（減）為序列，Z軸可按同周期元素的遞變性為序列?？傊?，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生用多種方式、從多個(gè)維度對(duì)知識(shí)進(jìn)行縱向、橫向的歸納整理，明確內(nèi)容的歸屬關(guān)系和分類(lèi)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)化為認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

三、運(yùn)用有序思維解決具體問(wèn)題

解題的有序?qū)崬樗季S有序，只有充分掌握事物變化的順序才能找到正確的內(nèi)在關(guān)系，從而準(zhǔn)確快速地解決問(wèn)題。

例題：①將0.1mol Cl2通入含0.2mol FeBr2的溶液中②將0.3mol Cl2通入含0.2mol FeBr2的溶液中，這兩個(gè)反應(yīng)可用同一個(gè)離子方程式嗎？經(jīng)過(guò)分析可知，反應(yīng)過(guò)程中Cl2充當(dāng)氧化劑，還原性離子有兩種：Fe2+和Br-，解決本題的關(guān)鍵是分清Cl2先與哪種離子反應(yīng)。根據(jù)氧化還原反應(yīng)的先后順序：當(dāng)同種氧化劑與不同還原劑反應(yīng)時(shí)，還原性強(qiáng)的還原劑優(yōu)先反應(yīng)。由于Fe2+的還原性強(qiáng)于Br-，所以 Cl2先與 Fe2+反應(yīng)，當(dāng) Fe2+全部反應(yīng)完后，Cl2再與Br-反應(yīng)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，若0.2molFe2+全部被氧化需要消耗0.1molCl2，若0.4mol的Br-全部被氧化需要消耗0.2molCl2。這種數(shù)量關(guān)系，可用一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)軸來(lái)表示如下：

因此，例題中的兩處反應(yīng)不可用同一個(gè)離子方程式來(lái)表示，①中離子方程式可表示為：2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl-；②中離子方程式可表示為：2Fe2++4Br-+3Cl2＝2Fe3++2 Br2+6Cl-。本題可作變式訓(xùn)練：若將0.2mol Cl2通入含0.2mol FeBr2的溶液中，其離子方程式是怎樣的？根據(jù)氯氣的物質(zhì)的量及數(shù)軸所示反應(yīng)序列，不難寫(xiě)出其離子方程式為：2Fe2++2Br-+2Cl2＝2Fe3++Br2+4Cl-。

本題的解法稱(chēng)為數(shù)軸法或稱(chēng)為取值范圍討論法，它是由過(guò)量計(jì)算演變和發(fā)展而來(lái)的一種題型，所根據(jù)的化學(xué)原理是：涉及的化學(xué)反應(yīng)（按一定順序進(jìn)行）至少有2個(gè)，由于反應(yīng)物間相對(duì)含量不同，導(dǎo)致產(chǎn)物也不同，如多元酸與堿反應(yīng)、過(guò)氧化鈉與碳酸氫鈉共熱、氯氣和氨氣反應(yīng)等。取值范圍計(jì)算題常用討論法解題，討論法充分運(yùn)用了分類(lèi)討論的思想，分類(lèi)討論按一定的順序進(jìn)行，因此取值范圍計(jì)算歸根結(jié)底仍是有序思維的具體應(yīng)用。

有序思維的培養(yǎng)不是一蹴而就的，必須始終貫穿于整個(gè)高中化學(xué)的教學(xué)過(guò)程中。教師在日常教學(xué)中要做到“備課時(shí)，備有序思維；講課時(shí)，教有序思維；回授時(shí)，導(dǎo)有序思維”，但切記不能使學(xué)生生搬硬套所謂的思維程序。有序思維中“序”的尋找，貴在理解與領(lǐng)悟，這需要教師創(chuàng)造更多的機(jī)會(huì)讓學(xué)生去尋找、去總結(jié)、去反思、去建構(gòu)。

［1］ 朱海成.有序思維在有機(jī)化學(xué)解題中的應(yīng)用［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2007，（07）

［2］ 陳建榮.有序思維與解答化學(xué)開(kāi)放性試題［J］.中學(xué)理科，2004，（12）

［3］ 鄭克強(qiáng)，周業(yè)虹.重視數(shù)學(xué)思想 發(fā)展思維能力——化學(xué)計(jì)算的復(fù)習(xí)方法［J］.中國(guó)考試，2007，（1）