莊后鋒（南師附中新城初級中學(xué)　江蘇南京　210019）

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問題解決中培養(yǎng)學(xué)生的原點(diǎn)思維

莊后鋒
（南師附中新城初級中學(xué)江蘇南京210019）

摘要：問題解決需要進(jìn)行充分的問題表征，找到問題本質(zhì)，使問題得到最大限度的解決。問題解決是思維能力的具體體現(xiàn)，也是培養(yǎng)提升思維能力的重要過程。作者嘗試在物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化的化學(xué)教學(xué)中，回歸問題原點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的原點(diǎn)思維能力。

關(guān)鍵詞：問題解決；原點(diǎn)思維；問題表征

原點(diǎn)思維，就是指以某一事物為原點(diǎn)，圍繞其所進(jìn)行的繼承借鑒，發(fā)掘深化，尋找原因和解決問題的一種思維形式。古希臘哲學(xué)家伊壁鳩魯說過：“人類不是被問題本身所困擾，而是被他們對問題的看法所困擾?！眴栴}的復(fù)雜性，通常不是來自于問題本身，而是因為解決問題的方法遠(yuǎn)離思維原點(diǎn)的緣故。原點(diǎn)思維可以提醒我們回到問題的起點(diǎn)進(jìn)行思考、進(jìn)行狀態(tài)對照，糾正偏差，不斷向目標(biāo)前進(jìn)，實現(xiàn)問題解決。

2011年版《全日制義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（修訂稿）在課程性質(zhì)中指出：化學(xué)課程一方面要提供給學(xué)生未來發(fā)展所需要的最基礎(chǔ)的化學(xué)知識和技能，使學(xué)生從化學(xué)的角度初步認(rèn)識物質(zhì)世界，提高學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識、科學(xué)方法分析和解決簡單問題的能力；另一方面，要幫助學(xué)生體驗科學(xué)探究，在活動中激發(fā)學(xué)生交流討論，啟迪學(xué)生的思維。

20世紀(jì)80年代末吉克等人提出問題解決的四階段：理解與表征問題、尋求解答、嘗試解答、評價，強(qiáng)調(diào)了對問題解決的理解與表征：

在問題理解和表征時，將問題逐步“分解”成更加簡單明確的子問題，層層深入，找到問題的原點(diǎn)，進(jìn)而選擇有效的策略?！胺纸狻眴栴}的過程是逐步思考問題，在這個過程中，就是原點(diǎn)思維的形成過程。

在問題解決的教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的原點(diǎn)思維能力，筆者做了一些嘗試和思考。

一、物質(zhì)組成的測定中發(fā)展學(xué)生的原點(diǎn)思維

物質(zhì)組成和測定的復(fù)習(xí)，也是初中教學(xué)的難點(diǎn)，從定性分析到定量分析，從混合物的組成和純凈物的組成，學(xué)生不能領(lǐng)會物質(zhì)測定的思路和方法——即思維的原點(diǎn)，故在問題解決中出現(xiàn)了障礙?；旌衔锝M成的測定主要是提純物質(zhì)，純凈物元素組成的測定時主要是分解物質(zhì)，用燃燒法測定物質(zhì)組成時主要依據(jù)是質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類和質(zhì)量不變。在教學(xué)中筆者設(shè)計了如下復(fù)習(xí)思路，讓學(xué)生的原點(diǎn)思維能力得到發(fā)展。

案例1“物質(zhì)組成的測定”的教學(xué)片斷

【問題1】1000g的黃豆、花生豆混合在一起，如何測定其中黃豆的質(zhì)量？

【學(xué)生1】可以將黃豆一顆顆揀出來，稱量其質(zhì)量。

【學(xué)生2】可以把花生豆一個個吃掉，稱量剩下的黃豆的質(zhì)量。

【教師】大家思考，你們測定其中黃豆質(zhì)量的思路是什么？

【學(xué)生3】將混合物分離，轉(zhuǎn)化為純凈物進(jìn)行分析。

【教師】你能想到哪些分離的方法呢？

【學(xué)生】討論歸納。

……

【問題2】如何測定100L空氣中氧氣的體積呢？

【問題3】如何測定銅鋅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

【問題4】如何測定鋅和鐵的混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

【問題5】如何測定雞蛋殼中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

【問題6】如何測定某溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

案例2《物質(zhì)組成的測定》的教學(xué)片斷

【問題1】如何測定水的組成，你的思路是什么？

【問題2】酒精在氧氣中充分燃燒，生成了CO2和H2O，請你分析酒精的元素組成。

【問題3】若4.6g的酒精在氧氣中充分燃燒，生成了8.8g CO2和5.4g H2O，請你分析酒精的元素組成。

【問題4】一定量的酒精在一定量的氧氣中燃燒生成CO、CO2、H2O，它們的總質(zhì)量為13.8g，其中H2O占5.4g，試計算酒精的質(zhì)量，產(chǎn)物中CO的質(zhì)量。

二、理解物質(zhì)的性質(zhì)中提升原點(diǎn)思維

關(guān)于物質(zhì)性質(zhì)的學(xué)習(xí)中，要讓學(xué)生逐級體會到“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)的性質(zhì)反映其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在復(fù)習(xí)中要讓學(xué)生體會到：元素的性質(zhì)，特別是化學(xué)性質(zhì)與其原子的最外層電子數(shù)有關(guān)；物質(zhì)的性質(zhì)與其構(gòu)成的粒子種類和粒子的結(jié)合方式有關(guān)，由分子構(gòu)成的物質(zhì)，保持其化學(xué)性質(zhì)的自然是其分子；混合物中還和物質(zhì)的組成、溶液中離子的濃度有關(guān)。找到了思維的原點(diǎn)，就從微觀的角度理解了物質(zhì)的性質(zhì)，提升了學(xué)生的原點(diǎn)思維。

案例3“物質(zhì)的性質(zhì)復(fù)習(xí)課”的教學(xué)片斷

【問題1】氫元素和氧元素化學(xué)性質(zhì)不同的原因是什么？

【問題2】氫氣和氧氣、鐵和硅、氯化鈉和硫酸銅溶液化學(xué)性質(zhì)不同的原因是什么？

【問題3】酸和堿性質(zhì)不同的原因是什么？稀鹽酸和稀硫酸性質(zhì)相似的原因是什么？性質(zhì)不同的原因是什么？

【問題4】濃硫酸和稀硫酸、生鐵和鋼性質(zhì)不同的原因是什么？

【問題5】金剛石和石墨物理性質(zhì)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、掌握物質(zhì)的變化中應(yīng)用原點(diǎn)思維

化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成，同時伴隨著一些反應(yīng)現(xiàn)象，表現(xiàn)為顏色改變、放出氣體、生成沉淀等，化學(xué)變化還伴隨著能量的變化，這種能量變化常表現(xiàn)為吸熱、放熱、發(fā)光等。而在部分化學(xué)反應(yīng)中，常常沒有明顯的現(xiàn)象，如何證明無明顯現(xiàn)象的反應(yīng)的發(fā)生呢？回到思維的原點(diǎn)，其實就是兩點(diǎn)，證明有新的物質(zhì)生成，或者是證明反應(yīng)物消失。繼續(xù)分析，如何證明新物質(zhì)的生成呢？就是找到一種物質(zhì)能和新物質(zhì)反應(yīng)，且產(chǎn)生明顯現(xiàn)象的物質(zhì)，從而歸結(jié)到物質(zhì)的性質(zhì)。證明反應(yīng)物的消失亦是如此。

案例4“酸堿中和反應(yīng)”的教學(xué)片斷

【教師】氫氧化鈉和稀鹽酸的反應(yīng)沒有明顯的現(xiàn)象，如何證明該反應(yīng)發(fā)生了呢？

【學(xué)生】加入酸堿指示劑。

【教師】石蕊和酚酞都可以嗎？

【學(xué)生實驗】

【教師】我們?yōu)槭裁纯梢杂盟釅A指示劑證明呢？

【討論小結(jié)】因為溶液的酸堿性發(fā)生了改變，從微觀上，是因為溶液中的氫離子和氫氧根離子發(fā)生了改變。

【提出問題】能否用其他方法證明溶液中離子的消失呢？

【學(xué)生】利用離子的有關(guān)化學(xué)性質(zhì)，也就是酸和堿的化學(xué)性質(zhì)，并且是能有明顯現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)。可以用鋅粒、碳酸鈣、氧化銅、氫氧化銅、硫酸銅。

【追問】能否用硝酸銀溶液證明鹽酸的消失呢？

【學(xué)生】硝酸銀溶液主要和氯離子作用，而溶液中氯離子一直存在，故無法證明。

【小結(jié)】我明白了，為什么二氧化碳和水反應(yīng)時用了紫色石蕊浸泡過的干燥紙花，主要是想證明有碳酸生成，前面學(xué)過的二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)也可以用類似的方法。

案例5“空氣”的教學(xué)片斷

【學(xué)生實驗】測定空氣中氧氣的含量。

【教師】氣體的體積為何會變小呢？有哪些可能？

【學(xué)生3】氣體的體積和溫度有關(guān)，但打開止水夾時恢復(fù)到室溫，應(yīng)該和溫度無關(guān)。

【學(xué)生4】集氣瓶中的氣體逸出了，可是裝置的氣密性良好??？

【氣體5】氣體可能從彈簧夾處逸出，彈簧夾開始時沒有夾緊，導(dǎo)致部分空氣受熱膨脹逸出。

【學(xué)生6】裝置的氣密性良好，但放入燃著的紅磷時，部分瓶內(nèi)的氣體可能會逸出。

【學(xué)生7】會不會是紅磷和空氣中的其他物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)呢？

……

【教師】為準(zhǔn)確測定空氣中氧氣的含量，你想對裝置做如何改進(jìn)？

四、化學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的原點(diǎn)思維

從心理學(xué)的角度看，概念是一種思維形式，它反映著客觀事物最一般的本質(zhì)屬性。化學(xué)概念常具有抽象性和概括性的特點(diǎn)，可以說是化學(xué)知識的“骨架”。抽象的化學(xué)概念是教學(xué)的難點(diǎn)，往往使學(xué)生望而生畏。如何認(rèn)識化學(xué)概念，筆者認(rèn)為：教學(xué)中要從學(xué)生熟悉的身邊的真實問題導(dǎo)入，使學(xué)生先感知概念，在感性材料的基礎(chǔ)上，形成初步認(rèn)識，再由表及里，找到問題的原點(diǎn)——即抓住概念的本質(zhì)與內(nèi)在聯(lián)系，形成正確的內(nèi)涵和外延。

案例6“元素”的教學(xué)片斷

【學(xué)生匯報1】生活中的化學(xué)元素——補(bǔ)“鐵”、高“鈣”……

【學(xué)生匯報2】化學(xué)中的元素知識——門捷列夫、元素周期表、112種元素……

【教師】什么是元素？不同元素的區(qū)別在哪里？

【學(xué)生】元素好像就是原子，原子在宏觀世界的代言人就是元素。不同種類的原子中的質(zhì)子和電子數(shù)不同，元素是否如此呢？

【小結(jié)】不同元素的區(qū)別是質(zhì)子數(shù)不同，元素是質(zhì)子數(shù)（即核電荷數(shù)）相同的一類原子的總稱。

【問題1】鈉原子和鎂原子屬于同種元素嗎？

粒子　質(zhì)子數(shù)　中子數(shù)　電子數(shù)鈉原子　11　12　11鎂原子　12　12　12

【問題2】組一和組二屬于同種元素嗎？

粒子　質(zhì)子　中子H 1 0 O 8 8 H2O　10　8 Ne　10　10

【問題4】下列哪種說法是正確的？

1.水是由氫、氧兩種元素組成的。

2.水是由二個氫元素、一個氧元素組成的。

通過討論，學(xué)生由表及里認(rèn)識到元素定義中的三個核心關(guān)鍵詞，學(xué)生也學(xué)會從原點(diǎn)思維的角度思考問題，通過層層辨析，理解化學(xué)概念。當(dāng)然，化學(xué)概念本身是發(fā)展的，應(yīng)在認(rèn)識過程中逐步深化。目前無法給出嚴(yán)格的科學(xué)定義或?qū)W生難以理解的概念，只需用泛指、列舉或比喻的手段去說明，以降低思維的難度。

問題總是由問題情境引起的，問題解決的過程就是尋找和達(dá)到目標(biāo)的過程，也可以說是找到問題的原點(diǎn)，問題情境消失的過程。筆者認(rèn)為，問題解決的最終目的并不只是為了解決某一個具體的問題，而是通過問題解決的過程來激發(fā)學(xué)生的原點(diǎn)思維，改善其認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而培養(yǎng)學(xué)生的原點(diǎn)思維能力。

參考文獻(xiàn)

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[4]陳凱安.原點(diǎn)思維[J].思維與智慧，2006，（01）

【問題3】質(zhì)子數(shù)相同的粒子一定是同種元素嗎？

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.008

文章編號：1008-0546（2016）01-0023-03

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B