浅谈中学生化学思维障碍的表现及突破 思维障碍
时间：2019-02-07 03:24:39 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要:针对中学生学习化学中的思维障碍,提出突破思维障碍的四条途径:提高学习兴趣,培养良好的思维品质;应用开放性试题,培养学生思维的广阔性;抓住问题的本质,培养学生思维的灵活性,克服思维的呆板性;利用题目的变式,培养学生思维的深刻性,克服思维的肤浅性;诱导学生暴露原有观点,培养学生思维的严密性,减少思维定势的消极影响。
关键词: 化学思维;思维障碍
文章编号:1005-6629(2010)03-0025-05 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
在学习化学过程中,我们经常听到学生反映上课听老师讲课,听得很“明白”,但到自己解题时,总感到困难重重,无从入手。有时,在课堂上待我们把某一问题分析完,常常看到学生拍脑袋:“唉,我怎么会想不到这样做呢?”事实上,有不少问题的解答发生困难,并不是因为这些问题太难,以致学生无法解决,而是其思维形式或结果与具体问题的解决存在着差异。也就是说,这时学生的化学思维存在着障碍。这种思维障碍,有的来自于我们教学中的疏漏,有的则来自于学生自身存在的非科学的知识结构和思维模式。因此,研究中学生的化学思维障碍对于增强中学化学教学的针对性和实效性十分重要。
1 中学生化学思维障碍的形成原因
根据布鲁纳的认识发展理论[1],学习本身是一种认识过程,在这个过程中,个体的学习总是要通过已知的内部认知结构,对“从外到内”的输入信息进行整理加工,以一种易于掌握的形式加以储存。也就是说,学生能从原有的知识结构中提取最有效的旧知识来吸纳新知识,即找到新旧知识的“媒介点”。这样,新旧知识在学生的头脑中发生积极的相互作用和联系,导致原有知识结构的不断分化和重新组合,使学生获得新知识。但是这个过程并非总是一次性成功的,一方面,如果教师不顾学生的实际情况或不能觉察到学生的思维困难之处,而是任意按照自己的思路或知识逻辑进行灌输式教学,那么学生自己去解决问题时往往会感到无所适从;另一方面,当新的知识与学生原有的知识结构不相符或者新旧知识中间缺乏必要的“媒介点”时,这些新知识就会被排斥或经“校正”后吸收。因此,如果教师的教学脱离学生的实际,如果学生在学习化学的过程中,对新旧知识不能顺利“交接”,就势必会造成学生对所学知识认知上的不足、理解上的偏颇,从而在解决具体问题时就会产生思维障碍,影响学生解题能力的提高。
2 中学生化学思维障碍的具体表现
化学思维障碍的表现各异,具体可以概括为:
2.1化学思维的肤浅性
由于学生在学习化学的过程中对一些化学概念或化学原理的发生、发展过程缺乏深刻的理解,往往停留在表象的概括水平上,不能脱离具体表象而形成抽象的概念,自然也无法摆脱局部事实的片面而把握事物的本质。由此产生如下两种现象:
(1)学生在分析和解决化学问题时,往往思维单一,不注意变换思维的方式,不善于多方面探索解决问题的途径和方法。
例1. 浅绿色的 Fe(NO3)2溶液中存在着如下的平衡: Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,若往此溶液中加入盐酸,则溶液的颜色()
A. 绿色变深B. 变得更浅
C. 变棕黄色 D. 不变
学生稍加思索,就很容易得出A选项。事后统计得出这样结论的同学占了30 %。这反映了学生在思维上的肤浅, 没有意识到题目中隐含的知识,忽视了NO3-在酸性条件下的强氧化性。当往Fe(NO3)2 溶液中加入盐酸时,溶液中的Fe2+被氧化为Fe3+,因此溶液呈棕黄色。正确选项为C。
(2)缺乏足够的抽象思维能力。学生往往善于处理一些直观的或熟悉的化学问题,而对那些抽象的、不熟悉的化学问题常常不能抓住其本质,将其转化为已知的化学模型去分析解决。
例2.水分子间因存在“氢键”的作用而彼此结合形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体,通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体,其结构如图1所示:
试填空:
(1)1 mol冰中有____________ mol“氢键”。
(2)实验测得冰中氢键的能量为18.8 kJ・mol-1,而冰的熔化热为5.0 kJ・mol-1,说明____________。
在复习晶体结构时,提出这个问题后,学生一看就慌了神,对于金刚石和SiO2晶体中的1 mol碳和1 mol硅分别含有多少molC―C键和Si―O键是比较熟悉的,但对于冰晶体这种没有见过的物质就显得无能为力了,不知该用哪种模型。其实,只要我们稍加考虑就能发现,每个水分子和周围的4个水分子通过氢键相连,每个水分子含有的氢键和金刚石中碳碳键是类似的。而第(2)问中,我们知道冰中有氢健,在液态水中同样含有氢键,只是由冰变为水时,冰中的部分氢键被破坏了。
2.2化学思维的呆板性
苏联教育家奥加涅相曾指出:“经验表明,呆板性是许多中学生的思维特点。”从课堂教学可以看出,化学思维呆板性有以下一些症状:
(1)知识盲区,形成错解。
主要是因为学生对化学基础知识理解不够全面、深入、透彻,只是一知半解,所以,回答知识理解情景的考题易答非所问。
例1. 甲烷在空气中的爆炸极限为5 %～16 %,爆炸最强烈时空气中含甲烷的体积分数(空气中含氧气21 %)是()。
A. 8.6 % B. 9.5 %C. 10.5 % D. 33.3 %
呆板性表现:1体积甲烷燃烧时需氧气2体积,则V(空气)=2÷21 %=9.5,所以体积分数为1÷9.5×100 %=10.5 %。这是由于对爆炸气体的理解有盲区,不知9.5体积的空气中并不包含甲烷的体积,而本题中的空气应是含CH4的特殊空气。
正确的解法是:1体积甲烷燃烧时需空气9.5体积,甲烷的体积分数为1/(1+9.5)×100%=9.5%,故选B。
(2)依样画葫,造成错解。
只会生搬硬套一些公式、定理、概念,而不看问题的本质,挖掘隐含的信息,判断失误,造成错解。
例2. 在某100 mL的混合酸溶液中,HNO3的物质的量浓度为0.2 mol・L-1,H2SO4的物质的量浓度为0.4 mol・L-1,向其中投入1.92 g铜粉,微热,反应充分后,生成NO气体体积为(标准状况)( )。
A. 0.112 LB. 0.224 L
C. 0.448 LD.0. 672 L
呆板性表现:许多学生直觉认为可用硝酸与铜反应的化学方程式进行计算,根据各物质的量,得出Cu过量,根据HNO3的物质的量计算得到放出NO 0.112 L。试题对学生的迷惑性很大,学生由于没有认清其“庐山真面目”,作出错误判断。常温下,在中性或碱性溶液中硝酸根离子几乎无氧化性,而在酸性溶液中表现出强氧化性,能溶解Cu、Ag等不活泼金属,所表现出来的性质与稀硝酸相当。
正确的解法是:实际上参加反应的是Cu、H+、NO3-,其中H+过量,Cu、NO3-恰好完全反应,根据离子反应方程式计算如下:
3Cu+2NO3-+8H+ 3Cu2++2NO↑+4H2O
0.03 mol 0.02 mol 0.10 mol0.02 mol
因此, 可确定n(HNO3)=n(NO)=0.02 mol
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2.3化学思维定势的消极性
由于中学生已经有相当丰富的解题经验,因此有些学生往往对自己的某些想法深信不疑,很难使其放弃一些陈旧的解题经验,思维陷入僵化状态,不能根据新问题的特点作出灵活的反应,常常阻抑更合理有效的思维甚至造成歪曲的认识。
例1. 请分别写出下列溶液混合后的离子反应方程式:
①碳酸钠溶液和氯化铁溶液混合;②硫化钠溶液和氯化铝溶液混合;③硫化钠溶液和氯化铁溶液混合。
思维定势:根据盐类水解的知识,由于每组中两种溶液水解分别呈碱性和酸性,所以发生双水解反应,能分别生成:①氢氧化铁和二氧化碳;②氢氧化铝和硫化氢;③氢氧化铁和硫化氢。
正确解法:根据盐类水解知识,前两组的溶液,由于水解分别呈碱性和酸性,发生水解互促反应, 其离子方程式分别为:①2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑; ②2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑。但是由于Fe3+具有氧化性,而S2-具有还原性,所以在第③组溶液中,发生的是氧化还原反应,而不是水解互促反应。其离子方程式为:氯化铁过量时, 2Fe3++S2-=2Fe2++S↓;当硫化钠过量时,2Fe3++3S2-=2FeS↓+S↓。
例2. 科学家最近发现了一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子,如图2所示,图中顶角和面心的原子都是钛原子,棱中心和体心的原子都是碳原子。该分子的化学式是_________________。
很多同学想当然的利用了晶体的知识,认为该物质和NaCl晶体的结构是一样的,分子式是Ti4C4。其实这是一个单独的分子,不涉及晶体均摊法计算分子式的知识,分子式就是Ti4C13。这也是思维定势的消极作用。
由此可见,学生化学思维障碍的形成,不仅不利于学生化学思维的进一步发展,也不利于学生解决化学问题能力的提高。所以,在平时的化学教学中注重突破学生的化学思维障碍显得尤为重要。
3 中学生化学思维障碍的突破
3.1激发学生学习兴趣,培养良好的思维品质
在教学中,老师必须着重了解和掌握学生的基础知识状况,尤其在讲解新知识时,要严格遵循学生认知发展的阶段性特点,照顾到学生认知水平的个性差异,强调学生的主体意识,发展学生的主动精神,培养学生良好的意志品质;同时要激发学生学习化学的兴趣,兴趣是最好的老师,学生对化学学习有了兴趣,才能产生化学思维的兴奋点,才能更大程度地预防学生思维障碍的产生。
思源于疑,疑问是思维的火花,有疑问才有思维,经过思维才能辨疑解难,有所进取与创新。一个好的问题可以刺激学生的好奇心,调动思维,提高教学质量。比如,在氨气的喷泉实验教学中,学生掌握了喷泉实验的本质是氨气极易溶解于水,造成瓶内外气压差,进而可以引发学生联想出能够做喷泉实验的气体,诸如HCl、HBr、HI、SO2 等极易溶于水的气体。然后我进一步启发联想,如果改变溶剂类型或采用混合气体能否做喷泉实验呢? 学生经过适当的启发很快就会联想出:如果改水为氢氧化钠作吸收剂,那么二氧化碳、硫化氢等也可作喷泉实验,如果用二氧化氮和氧气体积比按4∶l的比例混合,则同样能做出喷泉实验。最后在我的引导下得出结论:只要瓶内气体和瓶外液体接触能使瓶内外产生较大的压强差即可。根据学生实际情况可以继续提问:什么条件下可以使液体充满整个烧瓶?本来略显沉闷的课堂此刻活跃起来,学生开始根据自己的所知发挥想象以寻找答案,这样,既满足了学生对未知事物和现象的新奇感,也让他们主动思考创造性地接受知识。上述问题的设计层层递进,每回答完一问,我适时指出这类问题的要点,大大调动了学生学习的积极性,提高了课堂效率。
3.2 应用开放性试题,培养学生思维的广阔性,同时抓住问题的本质,培养学生思维的灵活性,克服思维的呆板性
例1. 亚硝酸钠和食盐的鉴别。
分析:要鉴别亚硝酸钠和食盐,实际上是鉴别NO2-和Cl-。
因此,我们可以从多个角度进行鉴别:
①盐类的水解。NaCl是强酸强碱盐,不水解,溶液呈中性,而NaNO2是强碱弱酸盐,溶液呈碱性,可以通过测定溶液pH来鉴别;
②盐与酸反应。因为NaNO2可以和酸(如稀H2SO4)反应生成HNO2,HNO2不稳定,可分解为NO、NO2,使反应体系中出现红棕色气体,而NaCl不与稀H2SO4反应,可以通过与稀硫酸反应的不同实验现象来鉴别;
③亚硝酸钠的氧化性。在NaNO2中,氮的化合价为+3,处于中间价态,因此,亚硝酸钠与强还原性物质反应时,表现出氧化性,如NO2-+Fe2++2H+=NO↑+Fe3++2H2O;而氯化钠不显氧化性,然后利用Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3(血红色)来鉴别。
④亚硝酸钠的还原性。亚硝酸盐与强氧化性物质反应时, 表现出还原性。如NO2-+Br2+H2O NO3-
+2H++2Br-,可以通过与溴水反应,使溴水褪色来鉴别。
⑤与饱和氯化铵溶液反应。饱和氯化铵与亚硝酸钠溶液混合后加热,能产生氮气,其反应原理是NH4Cl+NaNO2 N2↑+NaCl+2H2O,可以使燃着的木条熄灭来鉴别。
同时,克服思维的呆板性也体现在解决实际问题时的灵活性和敏捷性。要培养学生思维的敏捷性,必须要理清知识体系,缔结知识网络。将知识进行比较和分类,分析和综合,归纳与演绎。将观察到的物质及物质变化的感性材料和分散学习的书本知识进行思维加工,形成化学基本概念和基本理论,进行由浅入深、由表及里、由宏观到微观的抽象思维。运用所具备的化学知识分析有关化学现象、化学问题,通过严密推理,分析判断得出正确的结论。
例2. 二氯苯有三种同分异构体,试问四氯苯有几种同分异构体?
分析:按常规,学生会先写出四氯苯的一种结构式,然后用变换氯原子位置的方法逐一去找,此法很呆板且易出错。若能变换角度去考虑:二氯苯的三种同分异构体是二个氯原子在苯环上分别呈邻、间、对位,如果我们改换一下观察问题的角度,把四氯苯看成是苯环上两个氢原子分别呈邻、间、对位,就很容易知道四氯苯也有三种同分异构体了。
3.3利用题目的变式,培养学生思维的深刻性,克服思维的肤浅性
在化学教学中,“题海战术”有百害而无一利。“题海战术”的结果使一些学生成了解题的机器,形成思维定势。解决这一问题的有效办法,就是进行一题多变训练。一题多变是由一道原始题目从题设条件的变换,数据的衍变,内容的拓展,设问的转化,习题的类化等角度进行演变。通过题目的变式,可以培养学生从多角度、全方位把握知识的本质,培养学生求异思维的能力,优化学生的思维品质,在培养学生思维的深刻性、变通性、独创性,克服思维的肤浅性方面具有十分重要的作用。
例1. 25 ℃时,0.05 mol・L-1的稀硫酸与0.01 mol・L-1的氢氧化钠溶液混合后溶液呈中性,则混合前稀硫酸与氢氧化钠溶液的体积比为______。
变式(1):25 ℃时,pH=1的稀硫酸与pH=12的氢氧化钠溶液混合后溶液呈中性,则混合前稀硫酸与氢氧化钠溶液的体积比为______。
变式(2): 25 ℃时,若10体积的某一元强酸溶液与1体积的某一元强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前该一元强酸的pH与一元强碱溶液pH之间应满足的关系式是_____。
变式(3):25 ℃时, 若体积为Va,pH=a的某一元强酸溶液与体积为Vb,pH=b的某一元强碱溶液混合后溶液呈中性,则Va、Vb、a、b之间的关系是______。
变式(4):25 ℃时,某体积为Va、pH=a的一元强酸溶液与体积为Vb、pH=b的某一元强碱溶液混合后溶液呈中性,且已知Va 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
