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在化学教学中培养学生的解题优先意识         ★★★★
在化学教学中培养学生的解题优先意识
作者:3 文章来源:网络 点击数: 更新时间:2013/2/8 20:38:52

摘要:化学教学的重要目的之一就是要培养学生的思维能力和学习能力。化学的学习过程有其特殊性,首先是对基础知识的感知、记忆、理解和注意,在具备了一定的知识背景基础上,才能去分析和解决化学问题。学生的学习过程围绕着一个需要解决的问题展开,有时用一些常见的数学方法分析,不仅会使解决问题的途径更加直接,而且会加深对题意的理解,举一反三,融会贯通。
    关键词:化学;教学;优先意识;学习迁移;梯度;类推
    化学教学的重要目的之一就是要培养学生的思维能力和学习能力。化学的学习过程有其特殊性,首先是对基础知识的感知、记忆、理解和注意,在具备了一定的知识背景基础上,才能去分析和解决化学问题。学生的学习过程围绕着一个需要解决的问题展开,有时用一些常见的数学方法分析,不仅会使解决问题的途径更加直接,而且会加深对题意的理解,举一反三,融会贯通。
    学生学业成绩的好坏,在一定程度上取决于学习策略的优劣。以往对部分学习困难的学生进行教学干预时,总将注意力分别集中在怎样帮助他们对教材内容的理解及对学科学习方法的掌握这两个方面,对学习策略尤其是认知变换策略的指导和训练则很少,结果收效甚微。实际上学生对知识的理解与掌握并不是十分困难,在解决化学问题时他们的最大障碍是缺乏对信息的再加工能力,难以将内容和方法进行“匹配式”思维,即是缺乏认知变换的策略。一个智力平庸的人可以通过正确引导和激励不断增强意识,掌握和运用科学思维法。从而在学习上取得飞速的进步。因此,在化学解题教学中,不仅要向学生介绍解题的具体方法,更要注意培养和训练学生的认知变换策略和解决问题的优先意识。
    1.化学解题与认知变换策略和解题优先意识的关系
    从某种意义上看,如果说认知策略是关于解决化学问题的策略,而认知变换策略则是在认知策略的自我意识的基础上、对认知策略不断进行自我调节的策略。化学解题,尤其是求解探索性的化学问题,是一个复杂的智力活动,它是解题者的一种有目的、有计划的科学活动。学生在解题过程中,他们所采取的种种行为,都不是无意识的盲目的尝试,而是有着明确的目标指向的。但由于问题的复杂性,或学生的思维缺陷等主、客观原因,解题的进程有时会中断,或偏离正确的方向。因此,在解题过程中学生应当随时接收有关信息,及时地加以修正和调节。通过自我调节,强化正确,纠正错误。由此可见,化学解题是一个需要不断对所发生的情况进行自我评估并随时加以必要调节的动态过程,也就是一个不断进行认知和再认知(认知变换)的过程。
    2.认知变换策略和解题优先意识训练的基本方法
    G.波利亚把数学问题的解决过程分为四个阶段:弄清问题、拟定计划、实施计划、回顾,依据此原则,笔者把化学问题的解决粗分为五个阶段:弄清问题、已知解决方式的使用、新解决方法的寻找、实施寻到的方法、回顾。这五个阶段可用下图表示:
    化学解题教学中有关认知变换策略的训练也主要集中在上述几个阶段。主要做法是:
    2.1弄清问题阶段
    弄清问题是解题的第一环节,它的任务是获取题目提供的各种信息,以供思维加工。准确、充分地感知题目信息是成功解题的前提条件。在这一过程中,要让学生学会自己对自己提出如下问题:①未知条件是什么?②已知条件是什么?③是否有隐含条件?④为了解决这个问题,我应该怎样做?
    2.2已知解决方式的使用阶段
    求解是解题的中心环节,它的任务是制定解题方案和实施解 题方案。对于一些比较简单的化学问题,指导他们尽可能地用现有的信息去联想、分析,试图使用已有的解题方式进行解题。这一过程中,要让他们学会自己能对自己提如下问题:①过去见过这类题吗?②该题涉及到哪些基本概念、基础理论?哪些化合物的性质?③过去的哪种解题方式与此相关?可以运用它吗?
    2.3新解决方法的寻找阶段
    一个好的解题方案并不是一开始就能作出的,它需要在解题过程中经过多次修正而逐步完善。有的解题途径则是边解题边摸索出来的。对于一些比较复杂的化学问题,当用原有解题方式解决受阻时,应教会他们先如何将实际问题或题设的情景予以分解,找出应答的关键,选择、调用自己贮存的知识块,然后用分解、迁移、转换(联想、类比、模仿、改造)、重组等方法来探寻新的解决方案。这一过程中,要让学生学会自己对自己提如下问题:
    ①我应选择何处作突破口?②再看一下未知条件,能否思考一个具有相同或相似未知条件的熟悉问题?③能否用联想、类比、假设、猜测等方法予以突破?④如果还不能解决眼前问题,那就先解决某个相关问题,再回头解决眼前问题。
    2.4回顾阶段
    回顾是解题的最后一个环节,它的任务是反思解题过程,对解题过程再认识,检验题解的正确性,扩大题解的成果等。为了使回顾对解题起到调节作用,在解题之后,应让学生学会自己对自己提如下问题:
    ①我能检验结果的正确性吗?②我为什么要这样做?③我为什么会想到这样做?④我不这样做行不行,还有没有别的方法?这些方法哪个最好?⑤这个问题改变设问角度,还会变成什么的问题?⑥这个结果与方法还能运用于其它问题?
    3.化学解题的优先意识培养的有效途径
    3.1构建问题的梯度,突破解题的障碍,开动脑筋寻求解题的最佳方法。
    现在的考试不仅仅是书本的重现,而是利用所学的课本知识去完成未学的东西。怎样利用这些信息去解决化学问题,就必须要求我们对解决化学问题有个优先的意识。
    根据试题提供的信息作出迅速而直接的判断和猜测。直接法不按照常规的推理步骤和严密的论证而直接得出结论,因此解题思维简化,判断快捷。运用直接法解题,并非胡乱猜测,而是以扎实的知识为基础,是一种知识的结晶与升华。运用直接法应注意以下三点:(1)前题:扎实的双基知识。(2)基础:抓住问题的实质和解决问题的突破口。(3)关键:准确的再现知识
    例1矿物胆矾就是CuSO4·5H2O,当它溶于水渗入地下,遇到黄铁矿(FeS2),铜将以辉铜矿(Cu2S)的形式沉积下来;而反应得到的铁和硫则进入水溶液,该溶液无臭味,透明不浑浊,绿色,呈强酸性,在有的矿区常可见到这种具有强腐蚀性的地下水(俗称黑水)渗出地面,上述反应可以用一个化学方程式来表示,试写出配平的化学方程式。
    [解题思路]由题给的信息可知:反应物有CuSO4·5H2O、FeS2、还有可能有H2O。生成物有中Cu2S,硫和铁的价态运用直接法可确定:绿色溶液—铁以Fe2+进入溶液;溶液无臭味、透明不浑浊、呈强酸性—排除了硫以-2,0,+4等价态进入水溶液的可能,只能以SO42-存在。
    [答案]14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4
    [评注]试题提供信息隐蔽,但只要我们运用直接法,抓住问题的实质,也不难解决。本题应注意元素化合价的升降,Cu的化合价在反应物中为+2价、生成物Cu2S中为+1价,硫元素化合价在FeS2为-1价、生成物Cu2S中为-2价、生成物FeSO4或H2SO4中为+6价,既升又降,在配平时一定要保证化合价升降总数相等,方可完成任务。
    3.2让学生在解决化学问题迁移、类推能力中形成化学解题优先意识。
    3.2.1组成接近类推形成化学解题优先意识
    例2已知乙炔、苯、乙醛的混合蒸汽中含碳的质量分数为84%,求混合物中氧的质量分数。
    做法:从分子式[C2H2、C6H6、C2H2]·H2O(改写CH3CHO)可以发现,框内有n(C)=n(H),现令混合物为100g,则m(C)=100×84%=84(g),n(C)=84/12=7(mol),所以,n(H)=7(mol),框内质量为84+7=91(g),故混合物内有“水”9g,其中氧元素质量为9×16/18=8(g),即含氧量为8%。
    类推①  已知Fe2(SO4)3和FeSO4的混合物中含硫元素的质量分数为a%,求铁元素的质量分数。
    类推②  已知Na2S、Na2SO3、Na2SO4的混合物中含硫元素的质量分数为x%,求氧元素的质量分数。
    其中类推题①②不用赘述我们也会从硫和氧、钠和硫的特定关系进行解析,同时学生自己会产生类推③④,并归纳出对含三种元素的混合物中求某种元素质量分数的方法。
    3.2.2化学反应类似类推形成化学解题优先意识
    例3已知同主族元素的单质及其化合物在性质上有相似之处,试完成下列反应:
    ①Na2S和CS2溶液反应生成黄色物质。
    ②P2S5易溶于Na2S溶液。
    做法:本题可类推到氧化物的性质:Na2O+CO2=Na2CO3    3Na2O+P2O5 = 2Na3PO4
    因氧和硫是同族元素可以迅速迁移得到:
    Na2S+CS2= Na2CS3     3Na2S+P2S5 = 2Na3PS4

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