中學生化學邏輯思維障礙的形成及矯正策略

顧海東

（啟東市匯龍中學 江蘇 啟東 226200）

思維是人腦對客觀事物的概括和間接反應。它包括形象思維、邏輯思維和頓悟思維。邏輯思維是思維的高級形式，是指人們在認知過程中借助于概念、判斷、推理反映現(xiàn)實的思維形式。它以抽象性為特征，撇開具體形象，揭示事物的本質(zhì)屬性。中學生的邏輯思維正處于由經(jīng)驗型向理論型發(fā)展的階段，思維品質(zhì)不夠健全，在學習化學的過程中，可能由于概念掌握偏失，表象缺乏或干擾，生活經(jīng)驗匱乏，數(shù)學工具掌握不夠等原因，引起思維聯(lián)想困難、思維邏輯紊亂、推理建模不當，從而在邏輯思維中產(chǎn)生各種學習障礙。

一、中學生化學邏輯思維障礙的形成原因

1．由概念引發(fā)的邏輯思維障礙

（1）化學概念的內(nèi)涵和外延模糊

化學概念是人們對物質(zhì)及其化學現(xiàn)象本質(zhì)屬性的認識，掌握化學概念不僅是發(fā)展智能的核心，也是解決化學問題和進行化學創(chuàng)造活動的基礎。化學概念中反映概念本質(zhì)屬性的稱為概念的內(nèi)涵，概念所包含的對象稱為概念的外延。中學生在學習概念過程中，往往對概念的內(nèi)涵理解不夠，在運用概念時，擴大或縮小概念的外延，造成邏輯思維的障礙。如“電解質(zhì)”這一概念，其內(nèi)涵是在水溶液或熔融狀態(tài)下 “能自身電離出自由移動的陰、陽離子”，這是一切電解質(zhì)所具有的本質(zhì)屬性，電解質(zhì)的外延是指所有電解質(zhì)本身及研究的范疇 （化合物）和研究的條件 （水溶液或熔融狀態(tài)下）。這樣就可以把“能導電的單質(zhì)（如銅、鐵等）”、“溶于水并與水反應生成另一化合物（如NO2、SO2等）”等干擾概念理解的種種因素擯棄。

（2）相近化學概念引發(fā)的混淆

中學化學概念較多，有些概念意義相近，學生在學習時，由于對它們的認識比較膚淺，加上受理解能力的限制，往往難以區(qū)分，在解決具體問題時容易出錯。如“組成”與“構(gòu)成”，“組成”用于從宏觀角度來說明物質(zhì)，“構(gòu)成”用于從微觀角度來說明粒子。如水是由氫元素和氧元素組成（宏觀），一個水分子是由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成（微觀）。類似的還有“溶解性”與“溶解度”、“酸溶液”與“酸性溶液”、“氧化性酸”與“酸的氧化性”、“物質(zhì)的量”與“物質(zhì)的質(zhì)量”、“電解”與“電離”等等，如果學生對這些概念理解不透、區(qū)分不清，就容易將它們之間的關系簡單化，甚至劃上等號。

2．由表象引發(fā)的邏輯思維障礙

（1）表象缺失，邏輯思維成無源之水

表象是指經(jīng)過感知的客觀事物在頭腦中再現(xiàn)的形象。人的思維不僅要借助于概念來進行，也要借助于表象來進行。如果學生對一定條件下的化學現(xiàn)象和過程，在頭腦中沒有建立起正確的化學表象，不會利用化學表象進行邏輯思考，就難以把實驗現(xiàn)象、理論知識有機地聯(lián)系起來，也就難以正確地進行分析、判斷、推理、歸納，從而形成邏輯思維障礙。例如在學習阿伏加德羅定律推論時，學生實際上已經(jīng)有了“氣體摩爾體積”的有關知識，但由于學生不能把“氣體摩爾體積”的表象遷移到阿伏加德羅定律上來，所以學生還是不能有效地形成邏輯思維，得不出有關的推論。

（2）表象紛擾，邏輯思維成混亂狀態(tài)

人的短時記憶的容量是有限的，輸入信息太多容易造成信息超載。信息超載會導致知識表象間的相互干擾，甚至會導致學習活動的中止，從而引起邏輯思維障礙。例如在學習分子的立體結(jié)構(gòu)時，學生往往對價層電子對互斥模型預測的分子立體結(jié)構(gòu)和雜化軌道理論所解釋的分子立體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生混淆，如果這時再補充較多的分子立體結(jié)構(gòu)，往往使學生已經(jīng)形成的表象之間產(chǎn)生干擾，出現(xiàn)思維紊亂，從而對這兩種經(jīng)典的理論產(chǎn)生邏輯思維障礙。

3．由數(shù)學工具引發(fā)的邏輯思維障礙

（1）不能靈活運用數(shù)學知識

將化學問題抽象成數(shù)學問題，利用數(shù)學工具，通過計算和推理解決化學問題，是思維的一種飛躍。部分學生由于數(shù)學知識缺乏，遇到化學問題不能靈活運用數(shù)學知識，造成邏輯思維障礙。例如1997年高考化學的最后一題，是對C60研究成果的考查。題目給出了C60的結(jié)構(gòu)示意圖和歐拉定理。如果學生不能將立體幾何圖形和物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型聯(lián)系起來，不能將化學概念抽象成數(shù)學問題，然后用數(shù)學工具（運算公式已經(jīng)給出）解決問題，就會造成邏輯思維障礙，不能順利解決問題。實際上碳原子數(shù)就是 “頂點數(shù)”，五邊形和六邊形的總數(shù)就是 “面數(shù)”，而化學鍵數(shù)（包括單、雙鍵）就是“棱邊數(shù)”。

（2）不能建立合理思維模型

在分析、研究和解決化學問題時，往往需要把現(xiàn)實世界中的實際問題加以提煉、抽象為模型，并用模型來解決實際問題。中學生在研究、解決問題時，往往不能把實際問題加以簡化、抽象、概括，建立相應的數(shù)學模型，將抽象問題直觀化、形象化，因而引發(fā)邏輯思維障礙。例如在學習氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)時，學生如果不能在頭腦中建立氯化鈉晶胞的模型，不能確定晶胞的1／8結(jié)構(gòu)模型，那么就很難完成以下幾個問題：①一個Na＋周圍與幾個Cl－相互作用？②每個Na＋周圍與它最接近且距離相等的Na＋有幾個？③與每個Na＋距離相等且最近的幾個Cl－所圍成的空間幾何模型是怎樣的？④氯化鈉的化學式是如何確定的？

二、邏輯思維障礙的矯正策略

列寧曾說過：“從生動的直觀到抽象的思維，并從抽象的思維到實踐，這就是認識真理、認識客觀存在的辯證的途徑”。這就需要教師在傳授化學專業(yè)知識的同時，必須重視抽象思維能力的培養(yǎng)。針對抽象思維障礙的成因，我們可以從以下幾個方面入手。

1．把握概念本質(zhì)，夯實概念之基

（1）準確表述內(nèi)涵，清晰界定外延

化學概念的內(nèi)涵是對一切外延特征的概括，而外延是內(nèi)涵表述的具體化，因此教師在引導學生掌握化學概念的時候，對化學概念必須在內(nèi)涵表述上做到精準，外延界定上必須清晰、無誤。在教學中可以讓學生進行分析、討論，發(fā)揮抽象思維的能動性；讓學生展開充分的“辯”與“析”，弄清概念的來龍去脈；通過講練結(jié)合，鞏固和加深對概念的理解。例如催化劑的內(nèi)涵是“能改變其他物質(zhì)的反應速率而本身的質(zhì)量和化學性質(zhì)在化學反應前后都沒有改變”，其外延是“能加快或減慢其他物質(zhì)的化學反應速率，并且在反應中可能參與了反應”。

（2）深化發(fā)展概念，形成概念系統(tǒng)

人的思想是由現(xiàn)象到本質(zhì)、由膚淺到深刻，不斷地深化以至于無窮。中學許多的化學概念也經(jīng)歷了不斷發(fā)展、逐步深化的過程。例如“氧化”、“還原”的概念，初中階段是從“得氧”、“失氧”開始認識的，著重強調(diào)這兩個概念的對立性，繼而又以CO還原CuO為實例說明了氧化反應、還原反應的統(tǒng)一性，充實了概念的內(nèi)涵。到了高中階段，又從化合價的升降引入到電子得失，特別是學習了物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論后，從電子發(fā)生轉(zhuǎn)移的微觀角度去揭示反應的本質(zhì)，從而使氧化還原反應及其相關概念的定義趨于完善，形成了完整的氧化還原反應的概念。

2．構(gòu)筑表象與本質(zhì)之間的橋梁

表象是事物內(nèi)在性質(zhì)的反映。相同的性質(zhì)常表現(xiàn)出相似的現(xiàn)象，但相似的現(xiàn)象不一定反映出相同的本質(zhì)。因此，有必要在表象與本質(zhì)之間構(gòu)筑起聯(lián)系的橋梁。

（1）勤動手，促思考

對于一些邏輯思維要求高的問題，學生往往缺少知識表象，缺乏從形象思維到邏輯思維的過渡，這就需要師生借助于黑板、草稿，根據(jù)題意畫出草圖，以利于學生從形象思維到邏輯思維的過渡。例如有關工業(yè)流程題，學生可以根據(jù)題目中的有關信息，對流程圖中的缺項、物質(zhì)的化學式、涉及的操作、化學原理等逐一標出，這樣有利于學生進一步思考。又如某些計算題，學生可以根據(jù)題意，畫出簡圖，把直觀的數(shù)據(jù)、生成物、剩余物一一列出，這樣就為學生的邏輯思維鋪設了一個簡單而易懂的平臺，有效地消除了學生的邏輯思維障礙。

（2）多媒體輔助教學

借助多媒體把抽象的化學知識形象化、動態(tài)化、宏觀化，使之具有更強的教育性、觀察性、活潑性和能動性，大大減少學生邏輯思維的障礙，提高了學習效率。在《物質(zhì)結(jié)構(gòu)》的教學中，許多知識都可以用計算機來輔助教學，傳統(tǒng)的教學模型很難激起學生的好奇心，且易造成概念模糊，使用多媒體輔助教學，可使學生理解透徹、掌握準確、印象深刻、記憶牢固，強化了學生的邏輯思維能力。

3．強化數(shù)學知識，進行合理建模

（1）加強數(shù)學知識學習，積極利用數(shù)學工具解決化學問題

化學教學要達到的目標之一是以“化學知識和技能為載體，將化學問題抽象為數(shù)學問題，利用數(shù)學工具，解決化學問題”。數(shù)學作為一種研究問題的工具，許多同學并未真正認識到它的實用價值，低估了數(shù)學方法對于解決實際問題的重要作用。其實，許多化學的理論、規(guī)律、計算等問題若能靈活而有效地借助數(shù)學方法去剖析、推演，往往會有意外的收獲。

例如：以1H、2H、3H和16O、18O構(gòu)成的水分子有多少種？

解析：一個水分子需要2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成，所以氫原子的種數(shù)為＋3＝6，再結(jié)合氧原子＝2，最后得出可形成水分子的種數(shù)為6×2＝12種。

這只一個是排列組合知識在化學中的運用，實際上很多的數(shù)學知識，都是解決化學問題的有力工具。晶體結(jié)構(gòu)計算中常用到立體幾何的知識，有機化合物通式的確定經(jīng)常用到等差數(shù)列的知識，pH的計算要用到指數(shù)、對數(shù)的知識，一系列有機物含碳量的計算常用到極值的知識。將抽象的化學問題轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的數(shù)學問題，是減少學生邏輯思維障礙的又一重要法寶。

（2）挖掘思維潛能，進行合理建模

建模就是構(gòu)建認識問題和解決問題的思想模型，是一種理想化的思維形態(tài)，是一種科學思維方法的簡約化。這就要求學生在認識問題、解決問題的過程中，借助原有的基礎知識，提取、理解、加工新情境下的信息，提出解決問題的方案、策略，建立一個直觀可感又能很好反映事物本質(zhì)的模型。建模的基本過程通常為：

例如：ag H2在氧氣中充分燃燒后，再通過足量過氧化鈉，固體質(zhì)量增加了多少？ag CO在氧氣中充分燃燒后，再通過足量的過氧化鈉，固體質(zhì)量增加了多少呢？通過歸納、抽象后，可以得出如下式子：

因此固體質(zhì)量的增加為H2或CO的質(zhì)量，進一步歸納抽象，可以獲得計算模型，凡是符合（CO）n·（H2）m構(gòu)型的化學式，在氧氣中完全燃燒，產(chǎn)物通過足量Na2O2固體并完全反應，固體增加的質(zhì)量，即為該物質(zhì)的質(zhì)量。如：CH2O、C2H4O2、C6H12O6等。

造成邏輯思維障礙的原因和校正策略還有很多，在平時的教學中，教師要針對學生不合理的思維方式加強有針對性的矯正，幫助學生練好思維基本功，及時排除學生存在的各種思維障礙，分析研究學生學習化學的心理特征和思維規(guī)律，培養(yǎng)學生良好的思維品質(zhì)，提高學生分析問題和解決問題的能力。

［1］ 皮連生．智育心理學［M］．北京：人民教育出版社，2008：192－256

［2］ 龍凌．構(gòu)筑表象與本質(zhì)之間的橋梁［J］．湖南工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2001，（2）：62－65

［3］ 張克龍．建模思想在高三化學復習中的應用［J］．中學化學教學參考，2005，（4）：33－34