培养学科思维 克服“瓶颈效应”(一)

培养学科思维  克服“瓶颈效应”
 
摘要：学生从初中进入高一，大多认为化学难学，他们尽管投入了大量的时间和精力，但收效甚微，成绩停滞不前，有的甚至出现了倒退，呈现出明显的“瓶颈效应”。本文从学生思维能力的现状入手，阐述了 “瓶颈效应” 对高一学生学习化学的阻碍，以及如何有效的是培养、优化学生的学科思维，疏通“瓶颈效应”。
关键词：学科思维  培养  思维能力  瓶颈效应

1.何谓“瓶颈效应”
 俗话说：“万事开头难”，近几年，特别是新课程实施以后，高一学生在化学学习中真真切切地体会到了这句话。学生从初中进入高一，认为化学“深”，化学“杂”，化学“难”的占多数。有的学生认为化学不易懂；有的学生化大量的时间在化学知识的记忆上；有的学生因为化学难学，买了各种各样的课外资料，埋头做题……大多学生进入高中后虽然通过努力学习，但是化学成绩始终没有质的提高，甚至出现了滑坡，其中不乏在初中化学学得非常好的学生。这种现象在本校的每届高一学生中都普遍出现，一直让我们化学教师担心。本人把这种现象称之为“瓶颈效应”。
 瓶颈，本义是指瓶子的颈部，瓶颈就像是一个关口，制约着整个事物的发展。“瓶颈效应”用来形容事业发展中遇到某一因素或环节跟不上，像瓶子的颈部一样卡住了整个活动使之处于停滞不前的状态。广义上是指制约某一事物发展的最大症结所在，抓住了“瓶颈”，就意味着抓住了主要矛盾，也就找到了解决问题的突破口。
 高一学生学习化学的“瓶颈效应”是指学生尽管投入了大量的时间和精力，但收效甚微，成绩停滞不前，甚至倒退的状态。教师首先应该针对这一现象，从各个角度进行分析、思考，找出症结所在，抓住“瓶颈”，并研究出疏通“瓶颈”的对策。
 “瓶颈” 的形成，在于初、高中化学教学内容、方法上存在较大差异，初中化学要求学生掌握的化学知识内容少且简单，只要求学生“知其然”。而高一化学学习内容繁多，特别是新课程实施以后，高中化学的教科书发生了翻天覆地的变化，课程设计思路是“螺旋式”上升，因此虽然难度、深度有所降低，但是知识内容比老课程的高一化学多得多：化学必修一包括了“物质的量”、“离子反应方程式”、“氧化还原反应”等等理论性强，抽象程度高的知识（难）；以及高中阶段所有的元素知识（“杂”）；必修二包括了原子结构，化学反应原理（难），有机化学的全部知识。可以说，高一两册必修教材包括了整个高中的所有化学知识，化学理论。
 因此，高中化学学习在知识层次上要求学生不仅要“知其然”，还要“知其所以然”；从能力层次上则要求学生的学习方法和思维能力都有较大的提升。而事实上，学生的学科思维能力水平还很低，或者说思维水平的提升与知识水平的跨度严重脱节，从而形成了学生学习化学的“瓶颈”。
2.学生思维水平现状
 学生经常跟老师说的一句话就是“听你一讲很简单，但是我做题就是不知道要这么想。”“不知道这么想”是没有思路，没有头绪的表现，也是缺乏思维的表现。思维能力水平低，已经成为阻碍学生解决问题的一大难题。高一学生的思维能力主要存在以下问题：
2.1.形象思维多，抽象思维少
 大多学生还是“学什么就是什么”，仅仅是一个学的过程。他们只从事物的表象上、形式上思考问题，“看见什么就是什么”，当学生看到铜与浓硫酸共热，试管中出现黑色物质时，认为黑色物质是炭的同学居然还不少。缺乏想象力，不能透过“看见”去抓住其中的本质和规律，是高一学生的通病。都缺少对知识的加工分析、综合处理的能力，更缺乏把“陈述性知识”转化为“程序性知识”的能力。
2.2.无序思维多，有序思维少
 学生对一些概念性的知识模糊不清，记忆的知识混乱，不能形成体系，也找不到内在联系。都知道将热的黑色CuO放入乙醇中，可以还原成Cu，但是将乙醇换成甲醇就不知道怎么反应了。在遇到稍复杂、综合性的问题时，容易思维混乱，找不到头绪。
2.3.定式思维多，创新思维少
 思维呆板僵化，习惯于从某一角度，用某一种思维模式想问题，很难突破已有的思维习惯。典型的例子：必修一化学作业本中一填空题，钠、镁、铝各0.3mol分别投入100mL 1mol/L H2SO4溶液中，产生气体的体积比是         。大多的同学通过判断：金属都过量，气体按照H2SO4的量计算，因此气体体积比为1：1：1。极少有学生会跳出这个思维模式，去想想，钠在这里的特殊性：与水反应，同样能产生氢气。
 “妨碍我们学习的最大障碍，并非未知的东西，而是已知的东西。”有些已知的东西已经成为了学生的经验，当遇到问题时，这些经验就像“条件反射”一样，从学生的脑海里“蹦”出来。当然，思维定式对某些问题的解决也许有利，但是定式思维缺乏灵活性，变通性，往往面对稍复杂的问题就会束手无策，对很多问题的解决造成困扰。
3.培养化学学科思维，克服“瓶颈效应”
 “瓶颈效应”是初高中衔接中必然出现的过程，但是严重影响学生学习化学的兴趣、信心。如果学生在高一化学学习中就失去了兴趣和信心，那么在以后高二高三的学习中将无法弥补。如能越早疏通这个“瓶颈”，对学生的学习就越有利。因此，作为学习的主体，学生应该积极地去适应学习上的这种变化，不能就此失去学习信心；作为高一的化学教师、学习过程的主导者，在抓住“瓶颈”的同时，还应针对学生的实际情况，在平时的教学活动和习题设计中重视对学生思维能力的培养，提高学科思维水平，疏通“瓶颈”，从根本上减轻学生的学习负担，激发学生学习化学的兴趣和热情，提高学习效率。
3.1.由“此”及“彼”，培养类比思维
 类比就是根据两种（或以上）物质在某些方面的相同或相似的属性，推断出它们在其他方面也具有相同或相似的方法。用化学规律解释：结构决定性质。
 
 由“此”及“彼”，“此”——已学的知识，是学生已掌握的知识；“彼”——未知的知识，是学生将要去学习的知识。在元素化合物的教学中，结构相似、性质相似的物质我们多用类比法展示，以培养学生的类比思维。
 例1： Cl2与NaOH反应，Cl2 + 2NaOH == NaCl + NaClO + H2O；
 Ca(OH)2也是碱，因此推断：Cl2与Ca(OH)2有类似的反应：
 2Cl2 + 2Ca(OH)2 == CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O。
  又如：Cl、Br、I原子的结构相似：最外层电子都是7个，因此推断：Cl2、Br2、I2有相似的性质。
 Br2 + 2NaOH == Na Br + Na Br O + H2O ；
 I2 + 2NaOH == Na I + Na I O + H2O等。
 高中化学学习的物质仅仅是各个范围内的某些代表，不可能将所有物质的性质都学到，所以大多物质的性质需要用类比思维去推测。使用类比推理的关键是从我们所学知识中找到能彼此联系的物质。
 例2： SO2性质的学习，首先从我们已学的知识中找到与其相似的物质作为类比对象：CO2。“彼”“此”均属于酸性氧化物（二元弱酸的酸酐），然后可以通过CO2性质的复习，推断SO2的性质。
 CO2 SO2
与水 CO2  + H2O == H2CO3 SO2  + H2O == H2SO3
与紫色石蕊试液 石蕊试液变红色 石蕊试液变红色
与Ca O  CO2  + Ca O == CaCO3 SO2  + Ca O == CaSO3
与Ca（OH）2 CO2  + Ca（OH）2 == CaCO3 + H2O SO2  + Ca（OH）2 == CaSO3 + H2O
 最后通过实验活动验证以上性质，并总结SO2的其他性质。
 初学有机化学时，所有的学生都认为物质种类多，性质又都不同，太难记。如果在有机化合物教学中多采用类比法，有助于学生的理解、记忆。
 例3：大多学生都容易将乙烷的性质与乙烯的性质混淆。因此，在乙烯性质的教学中应用类比法展示性质。
 比较乙烯与乙烷组成和结构上的异同，“结构决定性质”推出乙烯的性质：
 乙烷 乙烯
结构 同 均只含C、H两种元素（属于烃类）
 异 乙烷含C—C、乙烯含C=C，乙烯分子中比乙烷少2个H原子

性质 可以燃烧 是否可燃？
 发生取代反应 是否发生取代反应，或是其他类型的反应？
 热分解 
 然后用实验验证推测是否正确，最后总结乙烷和乙烯性质上的异同。
 类比思维过程，是旧知识和新知识联系的过程，当学生在学习过程中熟练掌握旧知识后，对新知识会产生一种似曾相识的亲切感，便于理解。培养学生的类比思维，不仅可以在学习新知识时减少记忆容量，还可以促使学生逐渐掌握物质间的联系，使元素化学知识形成一个系统的知识网络。
3.2.化繁为简，培养有序思维
 元素化学与其他化学知识相比，有“三多”：物质多，性质多，反应方程式多，“多”势必会引起“杂”。高一学生觉得化学难学、难记，找不到其中的顺序、规律。学到的知识杂乱无章，遇到问题时容易思维混乱，不知从哪里开始思考，缺乏思维的有序性。
 其实，在化学学科中有很多知识和反应原理都有特定的顺序：由表及里、由强到弱、由浅入深等。这就需要教师是教学过程中，多设计相应的问题情景，引导学生归纳整理各个规律与顺序，学会沿着这个特定的顺序、规律有序思考问题，培养有序思维。
3.2.1.反应过程有序性
 化学反应过程是有序的：一个体系中，加入碱时，酸性最强的物质最先反应；加入氧化剂时，还原性最强的物质最先被氧化；原子核外电子排布，总是从内层开始排；……
 例1：苏教版化学必修1作业本30页：向溴化钠、碘化钠的混合液中通入足量氯气后，加热，再将溶液蒸干、灼烧，最后得到的残留物是
 A、NaCl                       B、NaCl、NaBr、NaI
 C、NaBr、NaI                  D、NaCl、I2
 该题在初练时，错误率50%以上，做错的学生基本原因相同：不知道怎么去思考，充分暴露了学生缺乏有序思维。
 要解决该问题，教师应先引导学生根据已学知识，将题中所涉及的各个微粒的反应顺序进行排列：氧化性由强到弱的顺序：Cl2＞Br2＞I2；还原性由强到弱的顺序：I-＞Br-＞Cl-。学生自然就能判断：若向含有Cl-、Br-、I-的混合溶液中加入某强氧化剂，则最先反应的是I-，其次是Br-，最后才是 Cl-。掌握了该反应顺序后，问题就迎刃而解了。

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