論高中化學(xué)中的數(shù)學(xué)思維

李青英

摘 要： 思維是一種非常復(fù)雜的意識(shí)活動(dòng)，生活、工作、學(xué)習(xí)都離不開(kāi)思維，數(shù)學(xué)作為人類最基本的思維方法不僅是研究數(shù)學(xué)的思維，還是研究客觀世界普遍的思維。因此，要提高高中化學(xué)學(xué)科教學(xué)的有效性，必須重視化學(xué)思維與數(shù)學(xué)思維的構(gòu)建。鑒于此，本文詳細(xì)闡述了高中生思維品質(zhì)的培養(yǎng)及如何在化學(xué)問(wèn)題解決過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)思維，以期為一線教育工作者提供有益參考，逐步提高化學(xué)教學(xué)水平，加快素質(zhì)教育進(jìn)程。

關(guān)鍵詞： 高中化學(xué) 思維品質(zhì) 數(shù)學(xué)思維

1.高中生思維品質(zhì)的培養(yǎng)

教師的教學(xué)任務(wù)不僅是傳授學(xué)科知識(shí)，提高考試成績(jī)，還包括對(duì)學(xué)生思維品質(zhì)的培養(yǎng)。當(dāng)前素質(zhì)教育要求高中階段學(xué)生要具備以下五種思維品質(zhì)。

（1）廣闊性思維。廣闊性思維指學(xué)生考慮時(shí)既關(guān)注整體又關(guān)注細(xì)節(jié)；既關(guān)注事物本身又關(guān)注事物與周邊環(huán)境及因素的聯(lián)系。培養(yǎng)廣闊性思維要以豐富、全面、深入的知識(shí)掌握為基礎(chǔ)，只有擁有大量知識(shí)存儲(chǔ)，才能避免思考問(wèn)題片面、狹隘。對(duì)此，首先要加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，其次要引導(dǎo)學(xué)生善于思考，運(yùn)用化學(xué)思維的形象性看問(wèn)題的表象，運(yùn)用數(shù)學(xué)思維的抽象性和邏輯性看事物的本質(zhì)。

（2）批判性思維。批判性思維要求學(xué)生勇于質(zhì)疑，并讓自己的思維在事實(shí)中經(jīng)受檢驗(yàn)。批判性思維是以廣闊性思維為基礎(chǔ)，只有具有廣闊性思維，學(xué)生才能提出問(wèn)題和假設(shè)，學(xué)會(huì)客觀地看待問(wèn)題，虛心自我檢查，并勇于向錯(cuò)誤思維提出挑戰(zhàn)。培養(yǎng)批判性思維時(shí)，教師要為學(xué)生創(chuàng)造出矛盾的問(wèn)題情境，并引導(dǎo)學(xué)生不斷推翻、驗(yàn)證自己，在這個(gè)過(guò)程中既結(jié)合化學(xué)思維的直觀性，又結(jié)合數(shù)學(xué)思維的演繹、歸納、類比等。

（3）深刻性思維。思維的深刻性要求學(xué)生看待問(wèn)題時(shí)能夠深入本質(zhì)，把握核心，深刻性思維以批判性思維為前提，學(xué)生在提出質(zhì)疑、不斷驗(yàn)證的過(guò)程中，摒棄錯(cuò)誤認(rèn)知，充分理解知識(shí)，做到知其然，知其所以然。擁有深刻性思維的學(xué)生更擅長(zhǎng)鉆研問(wèn)題，他們看待問(wèn)題時(shí)不會(huì)被簡(jiǎn)單的表面現(xiàn)象迷惑，而是可以透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，在深刻性思維的培養(yǎng)中，重在引導(dǎo)充分利用數(shù)學(xué)的分析、類比法進(jìn)行思考。

（4）靈活性思維。思維的靈活性不是耍小聰明，不是投機(jī)取巧，不是毫無(wú)原則地見(jiàn)風(fēng)使舵，而是機(jī)智應(yīng)變，根據(jù)客觀事物及時(shí)變化調(diào)整自己的思維。靈活性思維要建立在扎實(shí)的學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)上。要想提高思維的靈活性，就是使學(xué)生既能靈活運(yùn)用化學(xué)思維的形象性和直觀性，又能靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)思維的抽象、概括、邏輯推理等思維形式，且將二者有效結(jié)合、自由轉(zhuǎn)換。

（5）敏捷性思維。思維的敏捷性指學(xué)生面對(duì)化學(xué)問(wèn)題時(shí)反應(yīng)迅速，能夠在最短時(shí)間內(nèi)找出問(wèn)題的解決方案，擁有敏捷思維的學(xué)生做事果斷、準(zhǔn)確、不拖沓。敏捷思維是所有優(yōu)良思維品質(zhì)的集中表現(xiàn)，因?yàn)閺V闊性思維使學(xué)生更細(xì)致、周全地思考問(wèn)題；批判性思維使學(xué)生勇于質(zhì)疑，摒棄不合乎規(guī)律的想法；深刻性思維使學(xué)生把握問(wèn)題的核心；靈活性思維則讓學(xué)生學(xué)會(huì)隨機(jī)應(yīng)變，而兼具上述品質(zhì)后，才能具有敏捷性。

2.在化學(xué)問(wèn)題解決的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)思維

（1）在高中化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)學(xué)概括、總結(jié)、對(duì)比等思維方法對(duì)知識(shí)進(jìn)行橫向和縱向的統(tǒng)攝整理，這是化學(xué)問(wèn)題解決中培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維的第一步。橫向和縱向統(tǒng)攝整理有助于形成系統(tǒng)化網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，方便學(xué)生記憶儲(chǔ)存，也有利于尋找知識(shí)間的聯(lián)系，使學(xué)生應(yīng)用知識(shí)時(shí)融會(huì)貫通。

比如，在講授每一主族元素相關(guān)課時(shí)內(nèi)容時(shí)候，筆者就要求學(xué)生尋找元素的單質(zhì)及其化合物以族為線索的一般規(guī)律與特殊規(guī)律，之后再以一般規(guī)律與特殊規(guī)律為出發(fā)點(diǎn)，利用數(shù)學(xué)思維的概括性、歸納性及比較分析性，把之前學(xué)習(xí)的同類物質(zhì)從頭做一遍考察、研究，最后整理出完整的知識(shí)體系，儲(chǔ)存于腦海中，在這樣的思維引導(dǎo)下，知識(shí)不再是雜論無(wú)章的，且能在日后生活和學(xué)習(xí)中不斷深化、發(fā)展。

（2）在高中化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)學(xué)抽象、邏輯、演繹、推理等思維方法尋找化學(xué)知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，并總結(jié)規(guī)律、按照規(guī)律進(jìn)行合理想象和科學(xué)推理。這種思維的構(gòu)建能力要求層次相對(duì)較高，學(xué)生必須并對(duì)化學(xué)知識(shí)有深入的把握和理解，否則難以完成?？v觀最近幾年高考試題得分情況，凡事需要學(xué)生自己總結(jié)統(tǒng)攝規(guī)律的考題，得分率都很低，能夠拿滿分的學(xué)生少之又少。

比如，筆者帶領(lǐng)學(xué)生做課外練習(xí)時(shí)就遇見(jiàn)這樣一個(gè)問(wèn)題：依據(jù)現(xiàn)有元素周期表中各周期元素的種類，請(qǐng)推斷出20周期有多少種元素。解答這個(gè)問(wèn)題時(shí)，通過(guò)書寫核外電子排布式推斷第20周期容納的元素種類，是非常困難的；若學(xué)生能夠先分析1、2、3、4……周期所能容納的元素種類，畫出表格，對(duì)比數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律就很容易看出。這道題目不僅是一個(gè)化學(xué)問(wèn)題，而且是一個(gè)數(shù)列問(wèn)題，能夠分析到這一步，答案呼之欲出。

（3）在高中化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)學(xué)中的分析和綜合、比較和論證等思維方法，對(duì)化學(xué)問(wèn)題解決方案優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)評(píng)判?！霸u(píng)價(jià)”代表了認(rèn)知領(lǐng)域的最高水平。

以下題為例：通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定某酸HA是弱電解質(zhì)。課堂上，同學(xué)A、B各給出一個(gè)解決方案。

同學(xué)A：第一步，量取一定量的某酸HA配制出濃度為O.lmol/L的溶液100mL；第二步，通過(guò)pH試紙測(cè)試溶液的pH值，證明某酸HA是弱電解質(zhì)。

同學(xué)B：第一步，用已知物質(zhì)的量濃度的HA溶液、鹽酸，分別配制pH=1的兩種溶液各100mL；第二步，從兩種溶液中各取出mL，加水稀釋為100mL；第三步，取出同等體積的兩種稀釋液分別放入兩個(gè)試管中，之后再放入同樣的鋅粒，根據(jù)現(xiàn)象反應(yīng)就能夠證明某酸HA是弱電解質(zhì)。

上述題目的兩個(gè)解決方案貌似都有道理和依據(jù)，但乙方案中存在諸多不妥之處，可操作性并強(qiáng)。一個(gè)化學(xué)問(wèn)題往往有多種解決方案，這個(gè)時(shí)候，學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)多角度分析，選擇最優(yōu)解決辦法。美國(guó)著名的心理學(xué)家、“掌握學(xué)習(xí)”學(xué)派創(chuàng)始人布魯姆認(rèn)為，在各類學(xué)習(xí)目標(biāo)中，“評(píng)價(jià)”是一項(xiàng)最復(fù)雜、最深刻的思維過(guò)程。

馬克思曾說(shuō)：“一種科學(xué)只有當(dāng)它在成功運(yùn)用數(shù)學(xué)時(shí)，才算達(dá)到真正完善的地步?！背浞终f(shuō)明了數(shù)學(xué)是科學(xué)的工具、語(yǔ)言，最重要的是數(shù)學(xué)是科學(xué)的思想。相比于其他學(xué)科，數(shù)學(xué)的應(yīng)用范圍更廣闊、認(rèn)識(shí)問(wèn)題更深刻，是客觀世界的普遍思維，將數(shù)學(xué)思維融入化學(xué)學(xué)習(xí)意味著化學(xué)學(xué)科正在不斷成熟；而將化學(xué)問(wèn)題轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)問(wèn)題，即代表著思維建構(gòu)的一種飛躍。

3.結(jié)語(yǔ)

高中化學(xué)中的數(shù)學(xué)思維是新課程改革的要求，也是促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)全面提升的有效策略。化學(xué)思維和數(shù)學(xué)思維的構(gòu)建及融合應(yīng)該貫穿高中化學(xué)教學(xué)始終，作為一項(xiàng)長(zhǎng)期、系統(tǒng)工程規(guī)劃，教師必須周密安排，循序漸進(jìn)。首先要提高對(duì)學(xué)生思維培養(yǎng)的意識(shí)；其次要科學(xué)執(zhí)行，把思維的培養(yǎng)灌注到每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中；第三，教師自身要不斷發(fā)展自己思維建構(gòu)的能力。相信在一線教育工作者的不懈努力和奮斗下，各學(xué)科教學(xué)實(shí)效定將有所改善。

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