问题解决中培养学生的原点思维

2016-04-20庄后锋南师附中新城初级中学江苏南京210019

化学教与学 2016年1期

关键词：问题解决

庄后锋（南师附中新城初级中学　江苏南京　210019）

问题解决中培养学生的原点思维

庄后锋
（南师附中新城初级中学江苏南京210019）

摘要：问题解决需要进行充分的问题表征，找到问题本质，使问题得到最大限度的解决。问题解决是思维能力的具体体现，也是培养提升思维能力的重要过程。作者尝试在物质的组成、结构、性质和变化的化学教学中，回归问题原点，培养学生的原点思维能力。

关键词：问题解决；原点思维；问题表征

原点思维，就是指以某一事物为原点，围绕其所进行的继承借鉴，发掘深化，寻找原因和解决问题的一种思维形式。古希腊哲学家伊壁鸠鲁说过：“人类不是被问题本身所困扰，而是被他们对问题的看法所困扰。”问题的复杂性，通常不是来自于问题本身，而是因为解决问题的方法远离思维原点的缘故。原点思维可以提醒我们回到问题的起点进行思考、进行状态对照，纠正偏差，不断向目标前进，实现问题解决。

2011年版《全日制义务教育化学课程标准》（修订稿）在课程性质中指出：化学课程一方面要提供给学生未来发展所需要的最基础的化学知识和技能，使学生从化学的角度初步认识物质世界，提高学生运用化学知识、科学方法分析和解决简单问题的能力；另一方面，要帮助学生体验科学探究，在活动中激发学生交流讨论，启迪学生的思维。

20世纪80年代末吉克等人提出问题解决的四阶段：理解与表征问题、寻求解答、尝试解答、评价，强调了对问题解决的理解与表征：

在问题理解和表征时，将问题逐步“分解”成更加简单明确的子问题，层层深入，找到问题的原点，进而选择有效的策略。“分解”问题的过程是逐步思考问题，在这个过程中，就是原点思维的形成过程。

在问题解决的教学中如何培养学生的原点思维能力，笔者做了一些尝试和思考。

一、物质组成的测定中发展学生的原点思维

物质组成和测定的复习，也是初中教学的难点，从定性分析到定量分析，从混合物的组成和纯净物的组成，学生不能领会物质测定的思路和方法——即思维的原点，故在问题解决中出现了障碍。混合物组成的测定主要是提纯物质，纯净物元素组成的测定时主要是分解物质，用燃烧法测定物质组成时主要依据是质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变。在教学中笔者设计了如下复习思路，让学生的原点思维能力得到发展。

案例1“物质组成的测定”的教学片断

【问题1】1000g的黄豆、花生豆混合在一起，如何测定其中黄豆的质量？

【学生1】可以将黄豆一颗颗拣出来，称量其质量。

【学生2】可以把花生豆一个个吃掉，称量剩下的黄豆的质量。

【教师】大家思考，你们测定其中黄豆质量的思路是什么？

【学生3】将混合物分离，转化为纯净物进行分析。

【教师】你能想到哪些分离的方法呢？

【学生】讨论归纳。

……

【问题2】如何测定100L空气中氧气的体积呢？

【问题3】如何测定铜锌合金中铜的质量分数？

【问题4】如何测定锌和铁的混合物中铁的质量分数？

【问题5】如何测定鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数？

【问题6】如何测定某溶液中溶质的质量分数？

案例2《物质组成的测定》的教学片断

【问题1】如何测定水的组成，你的思路是什么？

【问题2】酒精在氧气中充分燃烧，生成了CO2和H2O，请你分析酒精的元素组成。

【问题3】若4.6g的酒精在氧气中充分燃烧，生成了8.8g CO2和5.4g H2O，请你分析酒精的元素组成。

【问题4】一定量的酒精在一定量的氧气中燃烧生成CO、CO2、H2O，它们的总质量为13.8g，其中H2O占5.4g，试计算酒精的质量，产物中CO的质量。

二、理解物质的性质中提升原点思维

关于物质性质的学习中，要让学生逐级体会到“物质的组成与结构决定物质的性质、物质的性质反映其结构特点。在复习中要让学生体会到：元素的性质，特别是化学性质与其原子的最外层电子数有关；物质的性质与其构成的粒子种类和粒子的结合方式有关，由分子构成的物质，保持其化学性质的自然是其分子；混合物中还和物质的组成、溶液中离子的浓度有关。找到了思维的原点，就从微观的角度理解了物质的性质，提升了学生的原点思维。

案例3“物质的性质复习课”的教学片断

【问题1】氢元素和氧元素化学性质不同的原因是什么？

【问题2】氢气和氧气、铁和硅、氯化钠和硫酸铜溶液化学性质不同的原因是什么？

【问题3】酸和碱性质不同的原因是什么？稀盐酸和稀硫酸性质相似的原因是什么？性质不同的原因是什么？

【问题4】浓硫酸和稀硫酸、生铁和钢性质不同的原因是什么？

【问题5】金刚石和石墨物理性质不同的原因是什么？活性炭和木炭具有吸附性的原因是什么？

三、掌握物质的变化中应用原点思维

化学变化的本质是有新物质生成，同时伴随着一些反应现象，表现为颜色改变、放出气体、生成沉淀等，化学变化还伴随着能量的变化，这种能量变化常表现为吸热、放热、发光等。而在部分化学反应中，常常没有明显的现象，如何证明无明显现象的反应的发生呢？回到思维的原点，其实就是两点，证明有新的物质生成，或者是证明反应物消失。继续分析，如何证明新物质的生成呢？就是找到一种物质能和新物质反应，且产生明显现象的物质，从而归结到物质的性质。证明反应物的消失亦是如此。

案例4“酸碱中和反应”的教学片断

【教师】氢氧化钠和稀盐酸的反应没有明显的现象，如何证明该反应发生了呢？

【学生】加入酸碱指示剂。

【教师】石蕊和酚酞都可以吗？

【学生实验】

【教师】我们为什么可以用酸碱指示剂证明呢？

【讨论小结】因为溶液的酸碱性发生了改变，从微观上，是因为溶液中的氢离子和氢氧根离子发生了改变。

【提出问题】能否用其他方法证明溶液中离子的消失呢？

【学生】利用离子的有关化学性质，也就是酸和碱的化学性质，并且是能有明显现象的化学反应。可以用锌粒、碳酸钙、氧化铜、氢氧化铜、硫酸铜。

【追问】能否用硝酸银溶液证明盐酸的消失呢？

【学生】硝酸银溶液主要和氯离子作用，而溶液中氯离子一直存在，故无法证明。

【小结】我明白了，为什么二氧化碳和水反应时用了紫色石蕊浸泡过的干燥纸花，主要是想证明有碳酸生成，前面学过的二氧化碳和氢氧化钠反应也可以用类似的方法。

案例5“空气”的教学片断

【学生实验】测定空气中氧气的含量。

【教师】气体的体积为何会变小呢？有哪些可能？

【学生3】气体的体积和温度有关，但打开止水夹时恢复到室温，应该和温度无关。

【学生4】集气瓶中的气体逸出了，可是装置的气密性良好啊？

【气体5】气体可能从弹簧夹处逸出，弹簧夹开始时没有夹紧，导致部分空气受热膨胀逸出。

【学生6】装置的气密性良好，但放入燃着的红磷时，部分瓶内的气体可能会逸出。

【学生7】会不会是红磷和空气中的其他物质发生了反应呢？

……

【教师】为准确测定空气中氧气的含量，你想对装置做如何改进？

四、化学概念教学中培养学生的原点思维

从心理学的角度看，概念是一种思维形式，它反映着客观事物最一般的本质属性。化学概念常具有抽象性和概括性的特点，可以说是化学知识的“骨架”。抽象的化学概念是教学的难点，往往使学生望而生畏。如何认识化学概念，笔者认为：教学中要从学生熟悉的身边的真实问题导入，使学生先感知概念，在感性材料的基础上，形成初步认识，再由表及里，找到问题的原点——即抓住概念的本质与内在联系，形成正确的内涵和外延。

案例6“元素”的教学片断

【学生汇报1】生活中的化学元素——补“铁”、高“钙”……

【学生汇报2】化学中的元素知识——门捷列夫、元素周期表、112种元素……

【教师】什么是元素？不同元素的区别在哪里？

【学生】元素好像就是原子，原子在宏观世界的代言人就是元素。不同种类的原子中的质子和电子数不同，元素是否如此呢？

【小结】不同元素的区别是质子数不同，元素是质子数（即核电荷数）相同的一类原子的总称。

【问题1】钠原子和镁原子属于同种元素吗？