高中化學(xué)解題中思維性障礙歸類探析

吳阿根

化學(xué)在高中課程教學(xué)中屬于基礎(chǔ)性學(xué)科，思維性特征貫穿于化學(xué)學(xué)習(xí)的始終。在新課程理念下，化學(xué)學(xué)習(xí)既要注重知識(shí)與技能的掌握，更要深刻理解科學(xué)的思維方法。實(shí)踐表明，高中學(xué)生在化學(xué)解題中存在一定的思維性障礙。所謂化學(xué)解題的思維性障礙是指學(xué)生在解決化學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中存在“思維起點(diǎn)迷茫、形象模糊、方向偏離、邏輯混亂”等現(xiàn)象，從而影響解題效率的提升。筆者從事高中化學(xué)教學(xué)多年，一直比較關(guān)注解題方法與技巧、解題能力提升的探究，在本文中借助于化學(xué)實(shí)例的分析與診斷，探尋形成化學(xué)解題思維性障礙的緣由，希望能夠給廣大一線高中化學(xué)教師實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)提供有一定價(jià)值的幫助。

一、機(jī)械類比大相徑庭

自然界中某些客觀事物之間總是存在一定的相似性和差異性，類比法是處理實(shí)際問(wèn)題的有效方法之一。事物之間的相似性是類比的客觀基礎(chǔ)，事物之間的差異性限制著類比的效果與程度，由于某些事物表面上相似而實(shí)質(zhì)存在較大區(qū)別，若在化學(xué)解題中只是根據(jù)膚淺的外表相似，無(wú)視事物之間的本質(zhì)屬性進(jìn)行機(jī)械類比，顯然會(huì)得出與正確結(jié)論大相徑庭的荒謬結(jié)果。

例1如圖1是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的一種氣態(tài)的團(tuán)簇分子，結(jié)構(gòu)圖中黑色（實(shí)心圓）表示鈦原子，白色（空心圓）表示碳原子，則該物質(zhì)的化學(xué)式是（）。

A.TiCB.Ti4C7

C.Ti13C14D.Ti14C13

誤解學(xué)生咋一看題中給出的結(jié)構(gòu)示意圖，容易聯(lián)系到頭腦中比較熟悉的NaCl晶體結(jié)構(gòu)，將本題中物質(zhì)當(dāng)成離子晶體兩者進(jìn)行類比，則Ti的個(gè)數(shù)為：（8×18+6×12）=4，C的個(gè)數(shù)為：（1+12×14）=4則兩者之比為1∶1，則結(jié)論A正確！

辨析本題出現(xiàn)錯(cuò)誤的緣故是將分子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)（分子晶體）與離子晶體進(jìn)行機(jī)械類比而造成的，學(xué)生在思考問(wèn)題中的思維障礙是由于忽視題中氣態(tài)“團(tuán)簇”分子的暗示，若能仔細(xì)閱讀題設(shè)信息，打破思維定勢(shì)的影響，準(zhǔn)確辨析題設(shè)中的誘導(dǎo)因素，認(rèn)識(shí)到氣態(tài)物質(zhì)為分子晶體，分子式為真實(shí)組成的式子，從圖1中可以得到該物質(zhì)中含有14個(gè)（黑色）鈦原子和13個(gè)（白色）碳原子即分子式為T(mén)i13C14，則D選項(xiàng)正確！

二、思維模糊誤入陷阱

“感知、理解、鞏固與應(yīng)用”是思維的基本過(guò)程，思維的批判性和敏捷性是解決高中化學(xué)難題的重要因素，命題者通常是在題目中有意設(shè)置一些“陷阱”故意刁難學(xué)生，讓學(xué)生難以辨別是非曲直，不少學(xué)生在解決這類化學(xué)問(wèn)題的時(shí)候，由于思維模糊不清，仍然按照常規(guī)的思維方式和解題手段進(jìn)行處理，很容易“誤入圈套”，造成錯(cuò)解。

例2在淺綠色Fe（NO3）2溶液中加入鹽酸后顏色發(fā)生變化情況及其原因是

。

（已知溶液中存在水解平衡：Fe2++2H2OFe（OH）2+2H+）

誤解本題常見(jiàn)的錯(cuò)誤解法有兩種：

（1）在溶液中加入鹽酸后，溶液中H+的濃度增加，水解平衡

Fe2++2H2OFe（OH）2+2H+向左移動(dòng)，F(xiàn)e2+的濃度增加，從而導(dǎo)致溶液的顏色加深即由淺綠色變成綠色。

（2）雖然水解平衡向左移動(dòng)Fe2+的數(shù)量增加，但是溶液的體積也在增大，而且溶液的體積增加量大于Fe2+數(shù)量的增加，則Fe2+的濃度反而減少即溶液顏色變淺。

辨析命題者在本題中設(shè)置的“水解平衡”是導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生思維性障礙的關(guān)鍵點(diǎn)，這樣一個(gè)“負(fù)遷移”容易誘導(dǎo)批判性思維能力較差的學(xué)生“誤入圈套”。正確的處理方法是抓住問(wèn)題的主要矛盾，忽略次要矛盾，采用批判、否定、逆向的思想方法進(jìn)行探究，進(jìn)而提出自己的想法。本題中應(yīng)該抓住“溶液中硝酸根離子與氫離子共存時(shí)，F(xiàn)e2+被氧化成Fe3+即顏色由淺綠色變成棕黃色。

三、思維轉(zhuǎn)換障礙重重

思維轉(zhuǎn)換是高效處理化學(xué)難題的重要手段，在高中化學(xué)的解題中，若正向思維方法受到阻礙時(shí)，可以轉(zhuǎn)換逆向思維方法進(jìn)行處理，體現(xiàn)學(xué)生思維轉(zhuǎn)換機(jī)智的特征。若學(xué)生的思維缺乏這樣的靈活轉(zhuǎn)換機(jī)智，遇到變換條件與結(jié)論的逆向思維問(wèn)題，出現(xiàn)思維障礙重重，往往會(huì)形成處理問(wèn)題的思路與方法“單一、僵化”等現(xiàn)象。例3將1g鎂和鋁的混合物置于體積500 mL濃度為2 mol/L的鹽酸溶液中完全溶解，再在此溶液中再加入一定量的4 mol/L的NaOH溶液，欲得到沉淀最多則加入的NaOH的體積為。

誤解多數(shù)學(xué)生在處理這道題目的時(shí)候，按照常規(guī)的思維方式都會(huì)假設(shè)鎂和鋁的物質(zhì)的量和NaOH的體積，企圖聯(lián)立方程組從數(shù)學(xué)的角度進(jìn)行處理，但是事與愿違幾乎是無(wú)法進(jìn)行求解！

辨析造成解題思維中斷的障礙是學(xué)生缺乏思維轉(zhuǎn)換的意識(shí)與能力，本題若從結(jié)論的角度出發(fā)，采取逆向思維的方法比較容易得出正確的結(jié)論。若生成的沉淀最多，則加入的NaOH恰好能夠中和過(guò)量HCl、與MgCl2和AlCl3完全反應(yīng)，根據(jù)溶液中電荷守恒可得到：

n（Na+）=n（Cl-）→n（NaOH）=n（HCl）

則V×4=500×2

即V=250 mL

四、以“質(zhì)”代“量”貪于經(jīng)驗(yàn)

在高中化學(xué)解題教學(xué)中，題目似曾相識(shí)的情況較多，學(xué)生習(xí)慣于從物質(zhì)之間的相互關(guān)系角度尋找解題的突破口，多數(shù)用“求同”的思想方法進(jìn)行類推求解。但在實(shí)踐中不同的題目之間存在一定變異和創(chuàng)新，可能存在由“量變”引起了“質(zhì)變”，在解題中若仍然以“質(zhì)”進(jìn)行類推，造成解題錯(cuò)誤應(yīng)該是在“意料之中”。

例4已知F2是氧化性最強(qiáng)的非金屬單質(zhì)，物質(zhì)的量相等的F2與NaOH在加熱的條件下完全反應(yīng)，生成NaF、H2O和一種新氣體，則該新氣體是（）。

A. H2B. HF

C. OF2D. O2

誤解根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，題目中涉及的物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)：

2F2+2H2O4HF+O2

HF+NaOHNaF+H2O

符合題目中給出的信息“生成NaF、H2O和一種新氣體”，則認(rèn)為選項(xiàng)D正確！

辨析本題出現(xiàn)錯(cuò)誤的關(guān)鍵點(diǎn)是過(guò)分相信經(jīng)驗(yàn)，形成以質(zhì)代量的錯(cuò)誤類推，固執(zhí)迷戀于平時(shí)學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)（即F2在水溶液中的反應(yīng)實(shí)質(zhì)），忽視題設(shè)中提供關(guān)鍵信息“加熱條件、物質(zhì)的量相等、完全反應(yīng)”，仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)：

2F2+4NaOH4NaF+O2+2H2O

反應(yīng)中F2與NaOH物質(zhì)的量也不相等與題意不符；實(shí)際上，本題反應(yīng)并不是在水溶液中進(jìn)行，根據(jù)反應(yīng)物質(zhì)的量之間關(guān)系以及氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒等知識(shí)可得化學(xué)方程式應(yīng)該為：

2F2+2NaOH2NaF+OF2+H2O

即新氣體為OF2，這樣“質(zhì)”和“量”均符合題意，則選項(xiàng)C正確！

總而言之，作為一線的高中化學(xué)教師在平時(shí)的教育教學(xué)中，應(yīng)該不斷探究產(chǎn)生思維性障礙的原因，科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生掌握多種解題的思想方法和手段，加強(qiáng)化學(xué)知識(shí)體系的構(gòu)建，關(guān)注新舊知識(shí)和規(guī)律之間的聯(lián)系，進(jìn)一步提升攻克化學(xué)解題思維性障礙的實(shí)際能力，進(jìn)而推動(dòng)課堂教學(xué)效益的最大化。

（收稿日期：2016-10-13）