在初中化學(xué)教學(xué)中滲透量化思維方式

王坤

近年來，化學(xué)教育的發(fā)展逐漸走向量化，意味著化學(xué)學(xué)科將逐漸走向成熟。然而在很多初中化學(xué)課堂教學(xué)過程中，都采用定性思維來進(jìn)行“教”與“學(xué)”，課堂教學(xué)效率較低。如何在初中化學(xué)教學(xué)過程中轉(zhuǎn)換學(xué)生的思維方式，將量化思維方式貫穿于化學(xué)教學(xué)中，讓學(xué)生逐漸形成一種量化思維意識，并用量化思維方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、完成練習(xí)，從而培養(yǎng)科學(xué)精神，是廣大化學(xué)教師應(yīng)該深思的問題。

一、培養(yǎng)學(xué)生量化思維意識的積極意義

在定性思維的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師只能幫助學(xué)生從宏觀的角度了解一些物質(zhì)的元素構(gòu)成以及事物發(fā)展和變化的規(guī)律，學(xué)到的東西都是較為淺顯的，教學(xué)效果不理想。而采用量化思維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則能夠挖掘自然現(xiàn)象中物質(zhì)的量的特征，并且能夠發(fā)現(xiàn)物質(zhì)中不同因素的數(shù)量關(guān)系，確定其中各個因素的數(shù)值?？偟膩碚f，對自然現(xiàn)象的量化認(rèn)知，是一種高層次、有深度的認(rèn)知。因此，在化學(xué)教學(xué)過程中，教師應(yīng)該將定性思維與定量思維相結(jié)合，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加深入，讓學(xué)生了解事物的內(nèi)在性質(zhì)。

初中階段的化學(xué)內(nèi)容較為簡單，其目的是為高中乃至以后的化學(xué)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。但是在學(xué)生升入高中，乃至以后的工作和生活中，量化思維都是必不可少的，并且會逐漸取代定性的思維方式。教師在初中階段積極培養(yǎng)學(xué)生的量化思維意識，讓學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，有助于學(xué)生以后的深入學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

二、培養(yǎng)學(xué)生量化思維意識的對策

1.通過化學(xué)史的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的量化思維意識

在初中化學(xué)課堂教學(xué)中，無論就內(nèi)容而言，還是就教學(xué)形式而言，都更偏向于定性思維，很少有教師會在化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究中采用定量的思維方式?；瘜W(xué)家傅鷹曾經(jīng)說過：化學(xué)本身帶給人類的是知識，而通過化學(xué)史的學(xué)習(xí)，才能得到真正的智慧。

以“空氣成分的發(fā)現(xiàn)”為例，從定性的角度來分析，學(xué)生只需要了解空氣中都有哪些成分，它們有什么性質(zhì)，在空氣中含量的比例以及所發(fā)揮的作用等。對于這些成分，很多學(xué)生都沒有更加深入的了解。我們在教學(xué)中可通過對化學(xué)史的講解貫穿量化思維。例如，教師可以通過講述瑞利發(fā)現(xiàn)氬元素的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神?！皻濉笔且环N惰性氣體，這種氣體很難跟其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因此最初在對空氣成分粗略的估測中并沒有發(fā)現(xiàn)該種氣體。瑞利通過不斷實(shí)驗(yàn)，從空氣成分的質(zhì)量、密度等角度不斷研究，將研究中的數(shù)據(jù)不斷精確化，最終發(fā)現(xiàn)，原先被認(rèn)為是“氮”的氣體中，含有一種“氮?dú)馀荨?，這種“氮?dú)馀荨奔炔蝗苡趬A溶液，也不會和氧氣發(fā)生反應(yīng)。瑞利提出猜測，“氮”是兩種氣體的混合，但究竟是已知?dú)怏w還是未知?dú)怏w，還需要進(jìn)行深入研究。最后，瑞利通過將“氮”中的氮?dú)膺M(jìn)行吸收，并不斷提純剩余氣體，最終發(fā)現(xiàn)該種氣體的質(zhì)量與其他元素質(zhì)量均不相同，最終將其定名為“氬”。

“氬”的發(fā)現(xiàn)故事告訴我們，在進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)，如果只停留于表面或者是粗略的數(shù)字計(jì)算，通常會忽略很多細(xì)微事物的存在，唯有精確的計(jì)算和認(rèn)真的態(tài)度才能求得真知，找到一個全新的世界。在化學(xué)史上有許許多多的化學(xué)家的故事，例如居里夫人經(jīng)過千辛萬苦的研究，最終發(fā)現(xiàn)了鐳，并精確測定了其原子量；英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了苯；等等。這些故事都表明化學(xué)是一門嚴(yán)謹(jǐn)、精密的學(xué)科。通過向?qū)W生講述類似的故事，讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，從而培養(yǎng)學(xué)生的量化思維。

2.通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的量化思維意識

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的重要手段，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠直觀地看到事物發(fā)生變化的過程，從而驗(yàn)證或者發(fā)現(xiàn)一些化學(xué)原理。但是很多教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中習(xí)慣采用定性思維，只追求讓學(xué)生了解物質(zhì)的變化過程，掌握實(shí)驗(yàn)的操作技能，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的原理（物體由這一種物質(zhì)變成了另一種物質(zhì)）以及體驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)本身的樂趣等，從而培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)興趣，并沒有對實(shí)驗(yàn)對象本身進(jìn)行過深入研究。

例如，在氧氣的制取中，如果采用定性思維的方法展開教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容是：掌握氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取方法（包括儀器的裝配方法、氣密性的檢查、物質(zhì)的加熱、氣體的收集），通過實(shí)驗(yàn)對氧氣的性質(zhì)（助燃性）進(jìn)行探究，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)學(xué)習(xí)化學(xué)的樂趣。在這個過程中，學(xué)生掌握了一些操作技能，并能夠了解到氧氣具有可燃性的性質(zhì)，但是學(xué)生并沒有了解到分子數(shù)量發(fā)生的變化及其原因。也就是說，該種教學(xué)方式重視的是實(shí)驗(yàn)本身，而不是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。如果采用量化思維進(jìn)行教學(xué)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生觀察氣體體積的變化，通過計(jì)算和比較，分析化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的過程中分子量的變化，從而發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)過程中各數(shù)量的變化規(guī)律。通過將化學(xué)方程式進(jìn)行配平，學(xué)生可以認(rèn)識到，在2H2O2=2H2O+O2↑這個方程式中，公式左邊氫的個數(shù)和氧的個數(shù)都是4，等號右邊也應(yīng)該是4個氫和4個氧，從而將“質(zhì)量守恒定律”滲透進(jìn)來，在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，除了讓學(xué)生掌握一些實(shí)驗(yàn)操作技巧，了解事物的屬性之外，還可適當(dāng)滲透量化思維，從更深層次展開教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生從微觀的角度看待分子之間的相互轉(zhuǎn)換，并從定量的角度來了解物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的量化思維意識。

3.通過習(xí)題強(qiáng)化學(xué)生的量化思維意識

在化學(xué)教學(xué)過程中，有相當(dāng)一部分習(xí)題是邏輯思維計(jì)算題，學(xué)生通過推理和計(jì)算才能得到最終的答案。因此，教師在教學(xué)過程中，可精選這類習(xí)題讓學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，通過對習(xí)題的分析解答逐步強(qiáng)化學(xué)生的量化思維意識，讓學(xué)生在推理和計(jì)算過程中形成嚴(yán)密的邏輯思維。初中化學(xué)計(jì)算題一般都是對化學(xué)公式中分子質(zhì)量的計(jì)算，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)各種物質(zhì)發(fā)生變化的規(guī)律。以下題為例：

明明的爸爸辦了一個碳酸鈣精粉廠。為檢測當(dāng)?shù)厥沂刑妓徕}的純度，他在實(shí)驗(yàn)室用6g石灰石樣品（雜質(zhì)不參加反應(yīng)）與19g稀鹽酸恰好完全反應(yīng)，測得殘留物為22.8g。求：

（1）依椐質(zhì)量守恒定律，該次化學(xué)反應(yīng)生成二氧化碳質(zhì)量為多少；

（2）樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

（3）所用稀鹽酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

在這一題目中，采用量化思維方式進(jìn)行分析可知， 稀鹽酸和石灰石發(fā)生反應(yīng)（CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑）前質(zhì)量總和為25g，反應(yīng)后生成氯化鈣、水和二氧化碳，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，結(jié)合題干中“殘留物為22.8g”可知，CO2的質(zhì)量為2.2g。通過CO2的質(zhì)量計(jì)算出發(fā)生反應(yīng)的碳酸鈣與稀鹽酸的質(zhì)量，從而推導(dǎo)出它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在這個過程中，教師應(yīng)該提醒學(xué)生，雜質(zhì)是不發(fā)生反應(yīng)的，因此在計(jì)算的過程中要謹(jǐn)慎小心，不要將石灰石的質(zhì)量當(dāng)成碳酸鈣的質(zhì)量來計(jì)算。

在初中化學(xué)教學(xué)中這一類型的習(xí)題很多，教師應(yīng)該充分利用練習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的量化思維。通過對這些習(xí)題的分析和解答，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維。同時(shí)，教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析題干所給的信息，通過題干中各信息的內(nèi)在聯(lián)系來解決問題，使學(xué)生的量化思維能力得到提升。

量化思維方式是一種相對于定性思維而言更深層次的思維方式，定性思維更加偏向于對概念的理解和認(rèn)知，注重研究事物的性質(zhì)和屬性；而量化思維則更重視事物的內(nèi)在聯(lián)系，不直接對事物進(jìn)行簡單的定性，而是通過對數(shù)量的分析結(jié)果進(jìn)行判定，更加具有科學(xué)性和可靠性，從而可以打破日常生活中的偏見。人的思維發(fā)展是可以由定性思維逐漸發(fā)展為量化思維的，隨著學(xué)習(xí)難度的不斷提升，量化思維的作用在學(xué)生的學(xué)習(xí)中將變得更加重要，因此，化學(xué)教師在初中階段就應(yīng)該對學(xué)生的量化思維能力進(jìn)行有意識的培養(yǎng)，將量化思維貫穿于初中化學(xué)教學(xué)中，為學(xué)生日后的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。