思想模型在化學(xué)教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生能力中的作用

【摘要】思想模型是抽象思維和形象思維的統(tǒng)一，是某種極限特征的理想客體。在教學(xué)中運(yùn)用思想模型是常用的科學(xué)方法和教學(xué)手段。

思想模型的運(yùn)用有助于基本概念的建立，基本理論的理解，對(duì)提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力和思維能力以及科學(xué)方法論的訓(xùn)練無(wú)疑是十分有益的。

本文就思想模型在化學(xué)教學(xué)及培養(yǎng)學(xué)生能力的作用方面進(jìn)行了初步探討。

【關(guān)鍵詞】思想模型 化學(xué)教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生能力 作用

【中圖分類號(hào)】G42【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）03-0024-02

模型就是理論的本質(zhì)部分之一，它對(duì)于理解科學(xué)理論是必不可少的。運(yùn)用模型是我們常用的科學(xué)方法和教學(xué)手段，模型的運(yùn)用，可以使抽象的概念具體化，深?yuàn)W的理論名瞭化；可以使教學(xué)內(nèi)容更加形象生動(dòng)，對(duì)于提高學(xué)生認(rèn)識(shí)能力、思維能力、分析問題和解決問題的能力大有好處。教學(xué)的實(shí)踐使我們深深感到，善于運(yùn)用模型也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法論的訓(xùn)練。

人們一般把模型分成物質(zhì)模型和思想模型（也稱思考模型、觀念模型）兩大類。物質(zhì)模型是以幾何上的相似原理為基礎(chǔ)，模仿原型按比例擴(kuò)大或縮小而制造的物件。思想模型是指人的頭腦中經(jīng)過思考建立起來(lái)的非物質(zhì)的觀念性的東西。是為了便于研究而建立的高度抽象的，具有某種極限特征的理想客體。這種模型可以用語(yǔ)言、文字表述；也可以用符號(hào)、圖解、圖表、示意圖等形式體現(xiàn)出來(lái)。

對(duì)于物質(zhì)模型的運(yùn)用，在中學(xué)或大學(xué)運(yùn)用還比較普遍。但對(duì)于思想模型的運(yùn)用，人們還很不自覺，尤其在專科教材或教學(xué)中很少滲透運(yùn)用思想模型。作為一個(gè)教師，不僅要給學(xué)生傳授知識(shí)，更重要的是要傳授獲取這些知識(shí)的方法。因此，在醫(yī)學(xué)文化課中滲透科學(xué)方法論教育乃是至關(guān)重要的，而模型正是常用的科學(xué)方法之一。

物質(zhì)模型的作用是顯而易見的。采用物質(zhì)模型，通過新異、鮮明、強(qiáng)烈的外界刺激來(lái)刺激學(xué)生的多種感官，進(jìn)行綜合性的信息傳輸，為學(xué)生獲得大量的感性知識(shí)創(chuàng)造了條件，這是在教學(xué)中必不可少的一步。例如，解剖課的教學(xué)，就是通過真實(shí)的人體——尸體和解剖圖形、標(biāo)本等物質(zhì)模型。然而它決不是學(xué)生理解知識(shí)過程的全部，教育者應(yīng)把重點(diǎn)擺在生動(dòng)的直觀向抽象的思維過渡。思想模型是抽象思維和形象思維的統(tǒng)一，是教學(xué)過程中的一個(gè)必經(jīng)環(huán)節(jié)。為了認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)，我們應(yīng)該自覺地運(yùn)用各種抽象的思想模型。本文就思想模型在化學(xué)教學(xué)及培養(yǎng)學(xué)生能力中的作用做些初步的探討。

一、思想模型有助于基本概念的建立，提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力

人們對(duì)自然的認(rèn)識(shí)是以生動(dòng)的直觀到抽象的思維，再?gòu)某橄蟮乃季S到實(shí)踐的過程。生動(dòng)的直觀是人們運(yùn)用直觀的方法獲取對(duì)自然的感性認(rèn)識(shí)的階段，是對(duì)自然認(rèn)識(shí)的起點(diǎn)。在化學(xué)教學(xué)中，教師為引入基本概念就要利用某些思想模型和物質(zhì)模型互相轉(zhuǎn)化的關(guān)系，把那些學(xué)生不能看到的思想模型轉(zhuǎn)化成讓學(xué)生看得見的東西，從而能使學(xué)生通過物質(zhì)模型建立思想模型的輪廓，便于學(xué)生接受。如講構(gòu)象這個(gè)概念時(shí)，將某化合物的結(jié)構(gòu)式制成物質(zhì)模型（如球棍模型和比例模型），使某個(gè)烴基沿σ鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)，得到了各種可能的構(gòu)象模型。這樣使構(gòu)象這個(gè)思想模型形象化，便于學(xué)生理解構(gòu)象這一概念，從而提高了認(rèn)識(shí)能力。

通常學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)，掌握基本概念有如下四個(gè)過程：首先，是學(xué)生接受信息。而思想模型的引入，會(huì)使學(xué)生在頭腦中產(chǎn)生有形的輪廓，這不僅使學(xué)生獲得了“感知對(duì)象的信息”，而且也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，從而使學(xué)生能更好地理解和掌握化學(xué)基本概念、物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)等內(nèi)容；其次，是學(xué)生將接受的信息同化。這一過程對(duì)學(xué)生消化理解所學(xué)的知識(shí)尤為重要。教師若采取思想模型進(jìn)行教學(xué)，將會(huì)激發(fā)學(xué)生的想象力，學(xué)生會(huì)把模型與其它有關(guān)的知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，這對(duì)消化知識(shí)、理解概念起到了拋磚引玉的作用；然后，是運(yùn)用這些知識(shí)或概念，進(jìn)行各種練習(xí)，將所學(xué)的知識(shí)鞏固起來(lái)；最后，是學(xué)生將這些知識(shí)進(jìn)行自我反饋，使其與初始接收的信息發(fā)生共鳴，進(jìn)一步升華，提高他們的理解知識(shí)和解決問題的能力。在講解羧酸的有關(guān)知識(shí)時(shí)，我們首先讓學(xué)生理解好羧酸的思想模型（如乙酸的結(jié)構(gòu)模型），羧酸中羧基上的原子與原子之間的價(jià)鍵，每個(gè)原子吸引電子的能力，電子云的分布等情況。通過生動(dòng)的語(yǔ)言或形象的示意圖表達(dá)給學(xué)生，使他們的頭腦中形成了羧酸的結(jié)構(gòu)圖象，這就為學(xué)好羧酸的性質(zhì)等內(nèi)容打下了牢固的基礎(chǔ)。當(dāng)學(xué)生理解、消化、鞏固羧酸的有關(guān)知識(shí)時(shí)，羧酸的思想模型始終起著作用，使學(xué)生在認(rèn)識(shí)問題和解決問題的過程中就有了靈感和動(dòng)力。

教學(xué)實(shí)踐表明，思想模型對(duì)學(xué)生掌握基本概念，增強(qiáng)認(rèn)識(shí)理解能力起著重要作用。只要教者結(jié)合教學(xué)的具體內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)好教學(xué)程序，在課堂上善于使用好思想模型，一定能收到良好的教學(xué)效果。

二、思想模型有助于基本理論的理解，提高學(xué)生的思維能力

思想模型是為了便于研究而建立的高度抽象的客體，它體現(xiàn)了抽象思維和形象思維的統(tǒng)一。它是我們建立化學(xué)基本概念、基本理論的基礎(chǔ)，也是我們化學(xué)教學(xué)必不可少的一環(huán)。為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的想象力和創(chuàng)造性思維能力，深入理解化學(xué)的基本理論，教者應(yīng)該把抽象思維能力的培養(yǎng)寓于思想模型的建立、深化與應(yīng)用之中。要善于介紹前人是怎樣提出問題、思考問題和解決問題的。并把這種方法應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。

1.建立思想模型要以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。只有對(duì)客體進(jìn)行深入細(xì)致的考察，抓住支配現(xiàn)象最基本的東西之后，才能用模型去反映它，這就需要我們從研究的問題出發(fā)，對(duì)經(jīng)驗(yàn)材料進(jìn)行比較、分析、排除其中的次要因素，抽出重要特征加以概括。

我們?cè)诮榻B乙醇的分子結(jié)構(gòu)時(shí)，根據(jù)已經(jīng)得到的實(shí)驗(yàn)事實(shí)（乙醇的分子組成是C2H6O，C、H、O的化合價(jià)分別為4、1、2），給學(xué)生介紹人們對(duì)乙醇的分子結(jié)構(gòu)提出的兩種可能的思想模型，既可能是CH3—O—CH3，也可能是CH3—CH2—OH，然后，提出實(shí)驗(yàn)證明只有1/6的氫原子被鈉原子置換，故人們最后得出乙醇的分子結(jié)構(gòu)為CH3—CH2—OH的結(jié)論。把這種思想模型建立的簡(jiǎn)要過程及其方法介紹給學(xué)生，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的好奇心和強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣，而且使學(xué)生從中學(xué)到了思想模型的建立需要抽象這種方法。在確定了乙醇的結(jié)構(gòu)式后，再對(duì)官能團(tuán)部分的思想模型進(jìn)行剖析，分析-■-O-H價(jià)鍵之間的電子云分布，價(jià)鍵的極性，鍵能的大小以及原子與原子之間的相互影響等情況，初步找出易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)鍵。通過分析乙醇的結(jié)構(gòu)，使學(xué)生的思維進(jìn)入了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系之中。在今后遇到類似的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生就可以通過分析結(jié)構(gòu)找出未講授的物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。這樣在教學(xué)過程中，注意引導(dǎo)學(xué)生基于實(shí)際情形，在思維中排除次要因素，抽出重要特征并加以概括，使基本概念和基本理論達(dá)到理性的高度，不致使學(xué)生感到一些概念似乎完全是主觀設(shè)想的結(jié)果。有助于培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)或?qū)嶋H材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行正確思維，抽象出科學(xué)概念的能力。

2.建立思想模型需要豐富的想象力。這就需要構(gòu)思。構(gòu)思是形成概念，提出假說(shuō)，建立模型的重要思維方法。思想模型的建立往往需要人們發(fā)揮形象思維的功能，構(gòu)造出唯象的圖形模式。

在給學(xué)生介紹盧瑟福的原子模型時(shí)，教師不僅介紹了盧瑟福原子模型本身，還介紹了原子結(jié)構(gòu)模型形成發(fā)展的過程，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到思想模型具有流動(dòng)性、互補(bǔ)性和條件性。同時(shí)介紹了盧瑟福的構(gòu)思過程：他想實(shí)驗(yàn)中竟然有少量α粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，個(gè)別的發(fā)生反彈，一定是遇到了大質(zhì)量荷正電的障礙物，把這部分叫作原子核，另一部分即電子繞核運(yùn)動(dòng)，中間有廣闊的空間，這樣構(gòu)成了原子的整體結(jié)構(gòu)。像這樣的模型是在思維中建立，未被實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)以前，具有假說(shuō)的性質(zhì)，但具有一定的形象，有一定的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過不斷補(bǔ)充、修改，可以逐步發(fā)展成為成熟的理論。在以后我們講到模型或用到模型時(shí)，注意引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用抽象和構(gòu)思這種思維方法，使學(xué)生對(duì)基本理論的理解比以前容易多了。

3.建立思想模型還需要大量猜測(cè)和推斷。猜想是科學(xué)思維創(chuàng)造性的突出表現(xiàn)?！皼]有大膽的猜測(cè)，就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)”。

在建立思想模型過程中，有時(shí)可以從較少的科學(xué)事實(shí)出發(fā)先猜測(cè)一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，然后通過實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)，對(duì)模型的近似程度進(jìn)行估計(jì)和修正，逐步去逼近真實(shí)的原型。

教師在講苯的結(jié)構(gòu)式時(shí)，著重介紹了凱庫(kù)勒提出苯分子結(jié)構(gòu)式的“夢(mèng)”。指出這種結(jié)構(gòu)式既不是簡(jiǎn)單抽象的結(jié)果，也不是直接構(gòu)思的產(chǎn)物，而是做夢(mèng)“猜”出來(lái)的。這是由于他善于獨(dú)立思考，平時(shí)總是苦思冥想有關(guān)原子、分子以及結(jié)構(gòu)等問題，才會(huì)夢(mèng)其所思；更重要的是，他懂得化合價(jià)真正意義，善于捕捉直覺形象；加之以事實(shí)為依據(jù)，以嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度進(jìn)行全方面的分析和探討，這一切都為他取得成功奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)然這種猜想，不是胡思亂想，而是在大量實(shí)驗(yàn)和感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。誠(chéng)然，學(xué)生的學(xué)習(xí)不同于科學(xué)家的研究，但他們?cè)趯W(xué)習(xí)前人的成果時(shí)，同樣需要猜想，這無(wú)疑對(duì)學(xué)生理解和把握本質(zhì)大有好處。

綜上所述，思想模型在化學(xué)教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生能力中的作用是十分重大的。在教學(xué)中，學(xué)生可以憑借教師的口頭講解，教材上的文字描述、圖表、流程圖、示意圖、模型圖、化學(xué)符號(hào)以及物質(zhì)模型等，在頭腦中形成新的形象，想象出物質(zhì)結(jié)構(gòu)的形態(tài)，某個(gè)平衡的可能狀態(tài)，某種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，某種變化發(fā)生的過程和可能產(chǎn)生的結(jié)果等。這無(wú)疑對(duì)于學(xué)生基本概念的建立和基本理論的理解是行之有效的。教師在教學(xué)過程中介紹思想模型建立的方法和過程無(wú)疑對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)能力的提高，思維能力的增強(qiáng)十分有益。

作者簡(jiǎn)介：

張珍平，男，漢族，1988年畢業(yè)于內(nèi)蒙古大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)系，化學(xué)專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，2001年評(píng)為高級(jí)講師（副教授）。所在學(xué)校在2009年元月經(jīng)教育部批準(zhǔn)升格為烏蘭察布醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校。2013年本人擬評(píng)教授。