思想模型在化學教學和培養學生能力中的作用

【摘要】思想模型是抽象思維和形象思維的統一，是某種極限特征的理想客體。在教學中運用思想模型是常用的科學方法和教學手段。

思想模型的運用有助于基本概念的建立，基本理論的理解，對提高學生的認識能力和思維能力以及科學方法論的訓練無疑是十分有益的。

本文就思想模型在化學教學及培養學生能力的作用方面進行了初步探討。

【關鍵詞】思想模型 化學教學 培養學生能力 作用

【中圖分類號】G42【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）03-0024-02

模型就是理論的本質部分之一，它對于理解科學理論是必不可少的。運用模型是我們常用的科學方法和教學手段，模型的運用，可以使抽象的概念具體化，深奧的理論名瞭化；可以使教學內容更加形象生動，對于提高學生認識能力、思維能力、分析問題和解決問題的能力大有好處。教學的實踐使我們深深感到，善于運用模型也是對學生進行科學方法論的訓練。

人們一般把模型分成物質模型和思想模型（也稱思考模型、觀念模型）兩大類。物質模型是以幾何上的相似原理為基礎，模仿原型按比例擴大或縮小而制造的物件。思想模型是指人的頭腦中經過思考建立起來的非物質的觀念性的東西。是為了便于研究而建立的高度抽象的，具有某種極限特征的理想客體。這種模型可以用語言、文字表述；也可以用符號、圖解、圖表、示意圖等形式體現出來。

對于物質模型的運用，在中學或大學運用還比較普遍。但對于思想模型的運用，人們還很不自覺，尤其在專科教材或教學中很少滲透運用思想模型。作為一個教師，不僅要給學生傳授知識，更重要的是要傳授獲取這些知識的方法。因此，在醫學文化課中滲透科學方法論教育乃是至關重要的，而模型正是常用的科學方法之一。

物質模型的作用是顯而易見的。采用物質模型，通過新異、鮮明、強烈的外界刺激來刺激學生的多種感官，進行綜合性的信息傳輸，為學生獲得大量的感性知識創造了條件，這是在教學中必不可少的一步。例如，解剖課的教學，就是通過真實的人體——尸體和解剖圖形、標本等物質模型。然而它決不是學生理解知識過程的全部，教育者應把重點擺在生動的直觀向抽象的思維過渡。思想模型是抽象思維和形象思維的統一，是教學過程中的一個必經環節。為了認識事物的本質，我們應該自覺地運用各種抽象的思想模型。本文就思想模型在化學教學及培養學生能力中的作用做些初步的探討。

一、思想模型有助于基本概念的建立，提高學生的認識能力

人們對自然的認識是以生動的直觀到抽象的思維，再從抽象的思維到實踐的過程。生動的直觀是人們運用直觀的方法獲取對自然的感性認識的階段，是對自然認識的起點。在化學教學中，教師為引入基本概念就要利用某些思想模型和物質模型互相轉化的關系，把那些學生不能看到的思想模型轉化成讓學生看得見的東西，從而能使學生通過物質模型建立思想模型的輪廓，便于學生接受。如講構象這個概念時，將某化合物的結構式制成物質模型（如球棍模型和比例模型），使某個烴基沿σ鍵鍵軸旋轉，得到了各種可能的構象模型。這樣使構象這個思想模型形象化，便于學生理解構象這一概念，從而提高了認識能力。

通常學生學習知識，掌握基本概念有如下四個過程：首先，是學生接受信息。而思想模型的引入，會使學生在頭腦中產生有形的輪廓，這不僅使學生獲得了“感知對象的信息”，而且也激發了學生學習化學的興趣，從而使學生能更好地理解和掌握化學基本概念、物質結構及性質等內容；其次，是學生將接受的信息同化。這一過程對學生消化理解所學的知識尤為重要。教師若采取思想模型進行教學，將會激發學生的想象力，學生會把模型與其它有關的知識有機地結合起來，這對消化知識、理解概念起到了拋磚引玉的作用；然后，是運用這些知識或概念，進行各種練習，將所學的知識鞏固起來；最后，是學生將這些知識進行自我反饋，使其與初始接收的信息發生共鳴，進一步升華，提高他們的理解知識和解決問題的能力。在講解羧酸的有關知識時，我們首先讓學生理解好羧酸的思想模型（如乙酸的結構模型），羧酸中羧基上的原子與原子之間的價鍵，每個原子吸引電子的能力，電子云的分布等情況。通過生動的語言或形象的示意圖表達給學生，使他們的頭腦中形成了羧酸的結構圖象，這就為學好羧酸的性質等內容打下了牢固的基礎。當學生理解、消化、鞏固羧酸的有關知識時，羧酸的思想模型始終起著作用，使學生在認識問題和解決問題的過程中就有了靈感和動力。

教學實踐表明，思想模型對學生掌握基本概念，增強認識理解能力起著重要作用。只要教者結合教學的具體內容，精心設計好教學程序，在課堂上善于使用好思想模型，一定能收到良好的教學效果。

二、思想模型有助于基本理論的理解，提高學生的思維能力

思想模型是為了便于研究而建立的高度抽象的客體，它體現了抽象思維和形象思維的統一。它是我們建立化學基本概念、基本理論的基礎，也是我們化學教學必不可少的一環。為了培養學生的學習興趣，提高學生的想象力和創造性思維能力，深入理解化學的基本理論，教者應該把抽象思維能力的培養寓于思想模型的建立、深化與應用之中。要善于介紹前人是怎樣提出問題、思考問題和解決問題的。并把這種方法應用于教學實踐。

1.建立思想模型要以觀察和實驗為基礎。只有對客體進行深入細致的考察，抓住支配現象最基本的東西之后，才能用模型去反映它，這就需要我們從研究的問題出發，對經驗材料進行比較、分析、排除其中的次要因素，抽出重要特征加以概括。

我們在介紹乙醇的分子結構時，根據已經得到的實驗事實（乙醇的分子組成是C2H6O，C、H、O的化合價分別為4、1、2），給學生介紹人們對乙醇的分子結構提出的兩種可能的思想模型，既可能是CH3—O—CH3，也可能是CH3—CH2—OH，然后，提出實驗證明只有1/6的氫原子被鈉原子置換，故人們最后得出乙醇的分子結構為CH3—CH2—OH的結論。把這種思想模型建立的簡要過程及其方法介紹給學生，不僅增強了學生的好奇心和強烈的學習興趣，而且使學生從中學到了思想模型的建立需要抽象這種方法。在確定了乙醇的結構式后，再對官能團部分的思想模型進行剖析，分析-■-O-H價鍵之間的電子云分布，價鍵的極性，鍵能的大小以及原子與原子之間的相互影響等情況，初步找出易發生化學反應的化學鍵。通過分析乙醇的結構，使學生的思維進入了物質結構與化學反應的關系之中。在今后遇到類似的教學內容時，學生就可以通過分析結構找出未講授的物質的化學性質。這樣在教學過程中，注意引導學生基于實際情形，在思維中排除次要因素，抽出重要特征并加以概括，使基本概念和基本理論達到理性的高度，不致使學生感到一些概念似乎完全是主觀設想的結果。有助于培養學生在實驗或實際材料的基礎上進行正確思維，抽象出科學概念的能力。

2.建立思想模型需要豐富的想象力。這就需要構思。構思是形成概念，提出假說，建立模型的重要思維方法。思想模型的建立往往需要人們發揮形象思維的功能，構造出唯象的圖形模式。

在給學生介紹盧瑟福的原子模型時，教師不僅介紹了盧瑟福原子模型本身，還介紹了原子結構模型形成發展的過程，使學生認識到思想模型具有流動性、互補性和條件性。同時介紹了盧瑟福的構思過程：他想實驗中竟然有少量α粒子發生偏轉，個別的發生反彈，一定是遇到了大質量荷正電的障礙物，把這部分叫作原子核，另一部分即電子繞核運動，中間有廣闊的空間，這樣構成了原子的整體結構。像這樣的模型是在思維中建立，未被實驗進一步證實以前，具有假說的性質，但具有一定的形象，有一定的結構，經過不斷補充、修改，可以逐步發展成為成熟的理論。在以后我們講到模型或用到模型時，注意引導學生運用抽象和構思這種思維方法，使學生對基本理論的理解比以前容易多了。

3.建立思想模型還需要大量猜測和推斷。猜想是科學思維創造性的突出表現。“沒有大膽的猜測，就做不出偉大的發現”。

在建立思想模型過程中，有時可以從較少的科學事實出發先猜測一個簡單的模型，然后通過實驗或經驗，對模型的近似程度進行估計和修正，逐步去逼近真實的原型。

教師在講苯的結構式時，著重介紹了凱庫勒提出苯分子結構式的“夢”。指出這種結構式既不是簡單抽象的結果，也不是直接構思的產物，而是做夢“猜”出來的。這是由于他善于獨立思考，平時總是苦思冥想有關原子、分子以及結構等問題，才會夢其所思；更重要的是，他懂得化合價真正意義，善于捕捉直覺形象；加之以事實為依據，以嚴肅的科學態度進行全方面的分析和探討，這一切都為他取得成功奠定了基礎。當然這種猜想，不是胡思亂想，而是在大量實驗和感性認識的基礎上產生的。誠然，學生的學習不同于科學家的研究，但他們在學習前人的成果時，同樣需要猜想，這無疑對學生理解和把握本質大有好處。

綜上所述，思想模型在化學教學和培養學生能力中的作用是十分重大的。在教學中，學生可以憑借教師的口頭講解，教材上的文字描述、圖表、流程圖、示意圖、模型圖、化學符號以及物質模型等，在頭腦中形成新的形象，想象出物質結構的形態，某個平衡的可能狀態，某種現象產生的原因，某種變化發生的過程和可能產生的結果等。這無疑對于學生基本概念的建立和基本理論的理解是行之有效的。教師在教學過程中介紹思想模型建立的方法和過程無疑對學生認識能力的提高，思維能力的增強十分有益。

作者簡介：

張珍平，男，漢族，1988年畢業于內蒙古大學化學化工學院化學系，化學專業，學士學位，2001年評為高級講師（副教授）。所在學校在2009年元月經教育部批準升格為烏蘭察布醫學高等專科學校。2013年本人擬評教授。