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1、浅论相似思维在化学教学中的运用一、研究背景和研究意义进入高中新课程实验以来,化学教学逐渐摆脱传统教学的框架,形成以学生的学为核心的教学模式。因此,高中化学教学,更加关注培养学生良好的思维品质和科学探究能力。在高中新课程的实施背景下,笔者对相似思维在“体系、素养、能力”三个层面的教学中的运用,进行了一些实践。相似论的观点认为:科学规律寓于相似性之中。门捷列夫研究了化学元素的相似性,创立了元素周期表,对后续的研究直至今天都有着重大的指导意义。这给了我们启示:相似思维是一种独特的科学的思维方式与方法,通过相似性分析,既可以发现表面上互不相
2、关的事物之间有多方面内在联系,又可以在事物的多样性与统一性之间架起桥梁,还可以进行多层次和多方位的类比与推论,概括出事物的共同属性与本质,从而找出规律并形成理论。新课程苏教版必修教材突破了以学科知识为中心的结构体系,更关注学科线索和社会实际的结合,每一单元的知识点之间都有着相互的关联和良好的逻辑结构。在教学中利用相似性,能帮助学生掌握认识事物的科学途径,构筑系统的知识体系;能使学生在学习过程中将经验和行为转化为习惯,逐步养成良好的科学素养;还能成为总结、归纳和发现科学规律的认知基础与先导。二、相似思维的推理过程人们在学习和实践活动中
3、积累起来并贮存在大脑中的知识单元就叫“相似块”。“相似块”是一种重要的刺激信息,而学生学习的过程就是相似块迁移的过程。西蒙在《认知心理学》一书中提出,选择刺激信息极为重要,因为作用于人的信息,在大部分时间内超过了人所能处理的限度;选择适当的处理策略,对满足完成任务的要求极为重要,故反复应用加工策略,可出现较为稳定的认知结构,从而导致认知结构的发展。运用相似思维来达到认知目的可以看成是这样一个推理过程:有A和B两个认知对象,A是在我们已认知的范围内的对象,B是我们没有达到本质性认识的对象。但是,我们通过联想、思考、分析发现B与A之间有
4、相似点N。据此相似之点N,我们就认为B具有某种与A一样的性质,从而把原有知识范围扩大,形成新的知识体系。运用相似教学,就要求我们在教学中,首先要知道学生已经了解了什么,在此基础上,找准“相似块”来引发思考过程。相似思维方式的推理过程如图1所示。这一过程体现中学生思维由经验型向理论型过渡的质变。三、“知识体系、科学素养、学习能力”——相似思维教学的三个层面(一)利用相似思维,学习元素及化合物知识,构筑扎实的知识体系零碎、不成体系的知识,就如一堆没有装配起来的机器零部件,只有整合在一起,才能发挥其功能。化学学习中,要及时将零散的知识串联
5、起来,纳入认知结构中,才能构筑扎实的知识体系。新课程标准下,元素化合物知识的教学目标和方法与传统教学有着较大差别,从过去“结构决定性质,性质决定用途”这条明线,转变为通过科学研究的方法,学习物质的性质及在自然界和生活、生产中的存在、应用和影响。教材不再采用线性结构编排这些知识,但将“物质的组成与分类”穿插其中,隐含渗透了比较的方法和相似思维。因此,利用物质组成、性质等方面的相似,从已知联系未知,由点及面、层层铺开、循序渐进,可实现新旧知识的整合,由感性到理性再到实际应用,形成扎实、牢固的知识体系。这样,才能对社会生活、生产中的问题进
6、行综合分析,真正地由化学走向社会。如苏教版必修化学1中《碳酸钠的性质与应用》的教学中,学生已经在初中学习过碳酸钠的性质和用途,在此基础上,从碳酸钠和碳酸氢钠组成上的相似(都属于碳酸盐和钠盐)人手,探究性质上的相似性,同时发现并探究其差异,再归纳总结碳酸钠和碳酸氢钠的物质类别和性质,将有利于掌握和区分这两种重要的钠盐。[1][2][3][4]下一页ok3l澄清石灰水和氯化钙溶液,再分别向上述两支试管中滴加碳酸钠溶液,振荡,观察实验现象。4.与沾有油污的铜片作用,比较效果。最后,再组织学生从物质类别、物理性质、化学性质及用途各方面对碳酸
7、钠和碳酸氢钠进行归纳(step3)。在对碳酸钠和碳酸氢钠相似性质对比的探讨过程中,学生可能会得出这样的预测:(1)从组成来看,两种盐都属于钠盐,应该能够溶于水。但是不知道溶解性哪个更好。(2)从组成来看,两种盐分别属于碳酸相应的正盐和酸式盐,水溶液应该都呈碱性。但是不知道哪个碱性更强。(3)从组成来看,两种溶液中分别有CO2-3和HCO-3,能与酸反应生成二氧化碳。但不知道反应的速率和放出气体的多少有何差别。(4)碳酸钠中含有CO2-3,能与氢氧化钙溶液中的钙离子形成白色沉淀,而碳酸氢钠中主要含有HCO-3,所以不能与氢氧化钙溶液反
8、应形成沉淀。通过,实验(1)(2)(3)均得到了验证和确定。通过该过程的思考和学习,加深对碳酸钠和碳酸氢钠的性质的了解。但是实验4的现象却与推断(4)矛盾,两溶液中均出现了沉淀。经过进一步的讨论明确:碳酸钠中含有CO2-3离子,能与氢
