試論化學(xué)教學(xué)中學(xué)生逆向思維能力的培養(yǎng)

蘇菲男 王后雄

（華中師范大學(xué)化學(xué)教育研究所 湖北 武漢 430079）

逆向思維也叫求異思維，它是對(duì)司空見慣的似乎已成定論的事物或觀點(diǎn)反過來思考的一種思維方式。眾所周知，思維是智力的核心，心理學(xué)認(rèn)為“思維的基本過程是分析與綜合”，這種雙向思維是“彼此相反的，同時(shí)彼此又是緊密地聯(lián)系著的”；教育學(xué)認(rèn)為雙向思維“在教學(xué)中結(jié)合起來使用，才能夠使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更加全面深刻”。

逆向思維的作用不僅僅能說清楚問題，而且更重要的是，作為思維的一種形式，逆向思維孕育著創(chuàng)造性思維的萌芽，是創(chuàng)造性人才必備的思維品質(zhì)之一。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和良好的思維品質(zhì)一直是化學(xué)教學(xué)重要的目標(biāo)之一。在化學(xué)課的教學(xué)中，重視對(duì)學(xué)生逆向思維能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練，不僅能夠幫助學(xué)生拓寬解題的思路、完善知識(shí)的結(jié)構(gòu)，而且有助于養(yǎng)成學(xué)生對(duì)雙向思維的習(xí)慣，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

一、課堂教學(xué)中逆向思維的培養(yǎng)

1.培養(yǎng)興趣激發(fā)學(xué)生的逆向思維

興趣是學(xué)生最好的老師，因此在化學(xué)教學(xué)中教師應(yīng)想方設(shè)法激發(fā)學(xué)生思維的興趣，增強(qiáng)學(xué)生逆向思維的積極性。在教學(xué)過程中的任何時(shí)候都要切記教師是主導(dǎo)，而學(xué)生才是學(xué)習(xí)過程的主體，只有真正確立學(xué)生的主體地位，使學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中，不斷地探索和研究，才能真正使學(xué)生有學(xué)習(xí)的興趣。此外，教師可以列舉一些貼近生活的相關(guān)化學(xué)逆向思維的例子，比如金屬的銹蝕與防護(hù)、水（或CO2）可滅火亦可助燃等發(fā)生在身邊的例子來說明逆向思維的重要性，從而激發(fā)學(xué)生思維的興趣，增加學(xué)生逆向思維的主動(dòng)性和積極性。

2.創(chuàng)設(shè)問題情境引發(fā)逆向思維

新的教學(xué)理念倡導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué)，實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)的關(guān)鍵在于創(chuàng)設(shè)問題情境，有意識(shí)的創(chuàng)設(shè)能夠引發(fā)學(xué)生逆向思維的問題情境，培養(yǎng)學(xué)生逆向思維的習(xí)慣。

（1）精心營造問題情境

在化學(xué)課堂中，針對(duì)某些內(nèi)容直接地設(shè)疑提問，能夠有效地啟發(fā)學(xué)生聯(lián)系已有知識(shí)思考新的問題，激發(fā)學(xué)生探究知識(shí)的欲望，培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)。

案例1：在進(jìn)行“金屬與非金屬的反應(yīng)”教學(xué)時(shí)，金屬鋁無論是否用砂紙打磨，加熱后鋁箔都融化且失去光澤，但并不滴落，好像有一層膜兜著（因?yàn)樵诳諝庵杏袑又旅艿难趸じ采w在鋁的表面，即使是打磨過的鋁箔，在空氣中也會(huì)很快生成新的氧化膜），此時(shí)教師逆向提出問題：“氧化膜保護(hù)著鋁不能被燃燒，那么，怎樣才能使性質(zhì)活潑的鋁燃燒起來呢？”

教師充分地分析、挖掘教材的隱性知識(shí)，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知心理特點(diǎn)，通過營造恰當(dāng)?shù)膯栴}情境來引發(fā)學(xué)生進(jìn)行逆向思考、推理、判斷、研究和探索，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，不僅鍛煉學(xué)生的逆向思維品質(zhì)，而且增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（2）引導(dǎo)并鼓勵(lì)學(xué)生提出問題

沒有問題的課堂是無趣的課堂，老師不僅要提出問題，更要引導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，對(duì)于學(xué)生提出的問題，無論合理與否，均以肯定的態(tài)度接納。

案例2：在進(jìn)行“水的組成”教學(xué)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電解水生成氫氣和氧氣，此時(shí)學(xué)生產(chǎn)生疑問，自己提出逆向問題：“那么氫氣和氧氣混合通電能否生成水？如果不能生成水，什么條件下才能生成水？”

（3）認(rèn)真探討學(xué)生提出的問題

討論對(duì)于激發(fā)學(xué)生的思維活動(dòng)是一種最有效的方法，重視學(xué)生提出的問題并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行集體討論（頭腦風(fēng)暴），使思維相互撞擊，迸發(fā)火花，便可達(dá)到集思廣益的效果。

3.發(fā)揮教材中互逆因素的作用

教師在教學(xué)的過程中應(yīng)設(shè)法挖掘教材中的互逆因素，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行逆向思維，比如：化合反應(yīng)與分解反應(yīng)、氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)、可逆反應(yīng)、沉淀的生成與溶解、原電池與電解池、燃燒與滅火、金屬的活潑性與穩(wěn)定性等等。此外，在教學(xué)過程中教師應(yīng)及時(shí)歸納各章節(jié)知識(shí)的互逆關(guān)系，幫助學(xué)生理順教材的邏輯關(guān)系，以便培養(yǎng)學(xué)生的正逆思維能力。

4.直觀教學(xué)為學(xué)生提供逆向思維的基礎(chǔ)

感性認(rèn)識(shí)是理性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，理性認(rèn)識(shí)依賴于感性認(rèn)識(shí)。在化學(xué)教學(xué)中利用必要的教具、模型、幻燈和多媒體等進(jìn)行直觀教學(xué)可以逼真地展現(xiàn)某個(gè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、某個(gè)反應(yīng)過程和現(xiàn)象的全貌，獲得較多的感性認(rèn)識(shí)，使學(xué)生的雙向思維更加清晰明了；另一方面，多媒體等現(xiàn)代教學(xué)手段可反向呈現(xiàn)某些活動(dòng)或過程，有利于學(xué)生進(jìn)行逆向思維。

二、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中逆向思維的培養(yǎng)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中有著舉足輕重的作用。在教學(xué)中有計(jì)劃、有目的、有成效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力，對(duì)學(xué)生智力的發(fā)展有極大的促進(jìn)效果。

案例3：“Cu與稀硝酸的反應(yīng)”的演示實(shí)驗(yàn)用于說明稀硝酸的強(qiáng)氧化性和還原產(chǎn)物是NO，按課本上的裝置進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生觀察到的卻是紅棕色的氣體，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較差，而且產(chǎn)生的有毒氣體有損學(xué)生的健康，此實(shí)驗(yàn)適宜在封閉的環(huán)境中進(jìn)行，以防污染空氣，由此充分發(fā)揮逆向思維能力，設(shè)置出適合課堂演示、效果明顯的實(shí)驗(yàn)裝置：

首先，在空塑料瓶中加入約1／2稀硝酸；然后手握瓶身，慢慢擠壓瓶壁，使液面與瓶口留少許空間，再用帶銅絲的橡膠塞迅速塞緊瓶口，銅絲與稀硝酸即可在封閉式裝置內(nèi)反應(yīng)，此時(shí)可觀察到溶液由無色漸漸變成綠色，有氣泡產(chǎn)生，產(chǎn)生無色氣體，塑料瓶慢慢鼓起，稀硝酸液面下降，最終與銅絲分離，反應(yīng)停止（如果將塑料瓶倒置，銅絲便可繼續(xù)與硝酸反應(yīng)）；最后將塑料瓶瓶口向上，微微松開橡膠塞，讓極少量的NO溢出，馬上塞緊橡膠塞，便可看到紅棕色氣體。

經(jīng)過逆向思維改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)不僅現(xiàn)象明顯，衛(wèi)生環(huán)保，而且裝置簡單，可反復(fù)使用?？梢姡瑢?shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生思維的發(fā)展是十分重要的，在教學(xué)中無論是通過實(shí)驗(yàn)獲得化學(xué)知識(shí)，還是驗(yàn)證化學(xué)規(guī)律，也無論是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，還是演示實(shí)驗(yàn)，所有這些實(shí)驗(yàn)活動(dòng)都必須通過思維活動(dòng)。

三、習(xí)題訓(xùn)練中逆向思維的培養(yǎng)

1.一題多解，激活逆向思維

逆向思維是發(fā)散思維的一種形式，有的化學(xué)習(xí)題并不是只有一種解題方法，教師若能夠在正向思維的基礎(chǔ)上有意識(shí)地、經(jīng)常地、適時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一題多解，開展發(fā)散思維，則學(xué)生的逆向思維能力便可得到顯著的提高。

案例 4：已知：2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；ΔH＝－571.6 kJ／mol；C3H8（g）＋5O2（g）＝3CO2（g）＋4H2O（l）；ΔH＝－2220 kJ／mol。設(shè)有氫氣和丙烷的混合氣體5 mol，完全燃燒時(shí)放出的熱量3847 kJ，則在混合氣體中，氫氣和丙烷的體積比是（ ）

A.1∶3 B.3∶1 C.1∶4 D.1∶1

解析：解法一：十字交叉法

解法二：設(shè)混合氣體 H2，C3H8分別是 x mol，y mol。

解法三：前面的兩種方法都經(jīng)過繁瑣的計(jì)算過程，作為選擇題比較浪費(fèi)時(shí)間，本題如果我們從體積比出發(fā)，反方向想一想，假設(shè)二者的物質(zhì)的量之比為1∶1混合，則2.5 mol丙烷燃燒放出的熱量已經(jīng)大于3847 kJ，則A、C、D三個(gè)選項(xiàng)均不正確，答案為B。

2.案例警示，克服思維定勢(shì)

化學(xué)解題一般都是遵循著由原因到結(jié)果、由已知到未知的思維過程，在解答一些特殊的化學(xué)問題時(shí)，由于受到思維定勢(shì)的影響，通常不能簡捷、迅速、靈活地解答各類習(xí)題。此時(shí)，學(xué)生需要克服思維定勢(shì)的消極影響，訓(xùn)練逆向思維，拓展學(xué)生的思路，靈活解決問題。

案例5：將Mg、Cu組成的m g混合物投入適量稀硝酸中恰好完全反應(yīng)，固體完全溶解時(shí)收集到的還原產(chǎn)物NO氣體為0.896 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），向反應(yīng)后溶液中加入2 mol／L的NaOH溶液60 mL時(shí)，金屬離子恰好完全沉淀，則形成的沉淀質(zhì)量為______________。

3.精煉試題，訓(xùn)練逆向思維

在日常教學(xué)中重視培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維，之后便可通過復(fù)雜的綜合性試題鞏固學(xué)生的逆向思維能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生思維的雙向性、廣泛性、深刻性和靈活性，它往往能使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)的飛躍，對(duì)復(fù)雜問題獲得突破性的理解。

案例 6：（2010 課標(biāo)全國，26，14分） 物質(zhì) A－G 有下圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系（部分反應(yīng)物、生成物沒有列出）其中A為某金屬礦的主要成分，經(jīng)過一系列反應(yīng)可得到B和C。單質(zhì)C可與E的濃溶液發(fā)生反應(yīng)，G為磚紅色沉淀。

解析：此題若正向推理，則無從下手?！癎為磚紅色沉淀”是本題的突破口，所以此題可以用逆向推斷的方法做。不難看出，F(xiàn)生成G的反應(yīng)是醛基的檢驗(yàn)，所以，G為 Cu2O，F(xiàn) 為銅鹽；又由 C（單質(zhì)）＋E（濃）→F＋B，此反應(yīng)可能為Cu與濃硫酸或Cu與濃硝酸的反應(yīng)，從B→D→E，可推斷為 NO→NO2→HNO3或 SO2→SO3→H2SO4，因?yàn)锽→D的轉(zhuǎn)化需要高溫、催化劑的條件，可判定B為SO2、C 為 Cu、D 為 SO3、E 為 H2SO4、F 為 CuSO4；由 B、C 則可判定A為Cu2S。

總之，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，必須以學(xué)生扎實(shí)的“雙基”為前提，同時(shí)教師應(yīng)及時(shí)更新教育觀念，因材施教，精心設(shè)計(jì)課程，激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力以及雙向思維能力，為學(xué)生的創(chuàng)造性思維打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 孫塞琴.在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生逆向思維的思考 ［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011，（4）：40－41

［2］ 沈國強(qiáng).銅與稀硝酸演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn) ［J］.教學(xué)與管理，2009，（9）：73

［3］ 黎斌.培養(yǎng)逆向思維能力提高學(xué)生綜合素質(zhì)化學(xué)教學(xué)［J］.化學(xué)教學(xué)，2001，（5）：34－35