逆向思維在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

湯方喜

(安徽省利辛縣第一中學(xué),安徽 亳州 236700)

逆向思維是一種特殊的思維方式,又叫求異思維,是對(duì)司空見慣、已成定論的事物或者觀點(diǎn)展開反方向思考,使思維指向?qū)α⒚姘l(fā)展,基于問題相反視角展開深入探索,促進(jìn)新思想的樹立與新形象的創(chuàng)立.在高中化學(xué)解題教學(xué)中,當(dāng)遇到一些比較特殊的問題時(shí),假如使用正向思維難度較大,容易出錯(cuò),這時(shí)教師可引領(lǐng)學(xué)生應(yīng)用逆向思維,從問題結(jié)論往回推導(dǎo),進(jìn)行反向思考,從求解過渡至已知條件,將問題變得簡(jiǎn)單化,繼而提高他們的解題效率.

1 逆向思維的作用

在高中化學(xué)解題訓(xùn)練中應(yīng)用逆向思維,一方面能夠有效提高學(xué)生的解題效率,他們通過逆向思維的應(yīng)用,能夠掌握題干中的關(guān)鍵知識(shí)要素,梳理出清晰的解題思路,明確找到解題方向,把握好重點(diǎn)信息,使其學(xué)會(huì)辯證的思考與分析問題,靈活使用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行解題,達(dá)到學(xué)以致用的效果,在逆向思維中促使自己將學(xué)過的化學(xué)知識(shí)要點(diǎn)聯(lián)系起來(lái);從另一方面來(lái)講,能夠促進(jìn)學(xué)生深層分析與理解化學(xué)試題的含義,達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的,使其在解題訓(xùn)練中慢慢形成知識(shí)遷移的能力,讓他們的思維不僅停留在題目表層,還形成深度發(fā)掘題目?jī)?nèi)涵的意識(shí)和能力[1].此外,隨著新一輪教育改革的持續(xù)推進(jìn)與不斷深化,高中化學(xué)教學(xué)應(yīng)突出拓展性與延伸性,在解題教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維是相當(dāng)有必要的,使其掌握解答化學(xué)試題的方法與竅門,拓展學(xué)習(xí)的廣度和深度,讓他們結(jié)合假定條件、逆向思維與尋找矛盾點(diǎn)等多種方式真正提高自身的解題水平[2].

2 逆向思維在高中化學(xué)解題中的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 運(yùn)用逆向思維分析題干,快速處理客觀化學(xué)試題

客觀題主要包括選擇題、判斷是非題等題型,在處理客觀題時(shí),因?yàn)闊o(wú)需進(jìn)行詳細(xì)、完善的解題流程,與逆向思維有著極強(qiáng)的適配性,學(xué)生可以根據(jù)題干中的關(guān)鍵信息迅速找準(zhǔn)做題突破口,使其確定解題方法,讓他們很快地求出結(jié)果.在高中化學(xué)客觀題解題訓(xùn)練中,教師可指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用逆向思維分析題干中提供的已知條件,使其回憶與搜索知識(shí)庫(kù)中儲(chǔ)備的信息,讓他們通過逆向分析在較短的時(shí)間內(nèi)就把這類試題處理掉[3].

例1以下說(shuō)法正確的是( ).

A.金屬陽(yáng)離子只具有氧化性,不存在還原性

B.離子化合物中有可能存在共價(jià)鍵

C.某種化學(xué)元素在一種化合物中只會(huì)顯示出一種化合價(jià)

D.共價(jià)化合物中不可能存在離子鍵

分析針對(duì)選項(xiàng)A,要想盡快判斷出這一說(shuō)法是否正確,如果運(yùn)用正向思維短時(shí)間內(nèi)很難判斷出來(lái),而基于逆向思維視角切入,可以這樣思考,只要找到一種陽(yáng)離子既有還原性,還有氧化性,就能夠推翻這一說(shuō)法,其中Fe2+就具有這種特性,由此證明A選項(xiàng)是錯(cuò)誤的;針對(duì)選項(xiàng)B,通過正向思維就可以判斷出說(shuō)法正確;針對(duì)C選項(xiàng),仍然可以使用逆向思維,找出一種元素在同一種化合物中具有多種化合價(jià),學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí),找到在NH4NO3這一化合物中,氮元素的化合價(jià)有-3和+5,據(jù)此說(shuō)明是一個(gè)不正確的說(shuō)法;針對(duì)選項(xiàng)D,同樣可以使用正向思維分析題干信息,發(fā)現(xiàn)這一說(shuō)法是正確的.

2.2 應(yīng)用逆向思維重新審題,確定各個(gè)信息之間聯(lián)系

針對(duì)高中化學(xué)解題教學(xué)來(lái)說(shuō),審題不僅是學(xué)生做題的第一個(gè)環(huán)節(jié),還是極為關(guān)鍵的一環(huán),只有把題意審清才可以透徹理解題目?jī)?nèi)容,才能夠把頭緒理清,明確解題的基本方向與思路,使其準(zhǔn)確、快速地得到結(jié)果.綜合題是高中化學(xué)解題訓(xùn)練中一種比較常見的題型,學(xué)生處理這類題目時(shí)需具備較強(qiáng)的審題能力,教師可提醒他們應(yīng)用逆向思維重新審理題目?jī)?nèi)容,確定題干中各個(gè)信息的聯(lián)系,使其精準(zhǔn)把握題目中的核心內(nèi)容,從而得到正確答案[4].

例2有一種沒有驗(yàn)證過的液體,經(jīng)過測(cè)量后發(fā)現(xiàn)總量是1 L,密度是11 g/mL,發(fā)現(xiàn)在這一液體中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是8.64%,氧元素的為85.6%,剩下的都是氮元素,請(qǐng)判斷出這種液體具體是什么?并求出該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與物質(zhì)的量的濃度.

分析在解答這類題目時(shí),學(xué)生要先根據(jù)氫、氧、氮三種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)求出物質(zhì)的量的比,即為n(H)∶n(N)∶n(O)=8.64%/1∶85.6%/16∶5.76%/14=21∶13∶1,針對(duì)這一比值較為陌生,能夠判斷出這種液體并非純凈物,題干中又涉及到質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量等化學(xué)概念,據(jù)此判斷出屬于水溶液的一種,之后借助逆向思維展開推斷,因?yàn)樗芤褐泻袣?、氧、氮三種化學(xué)元素,結(jié)合高中化學(xué)知識(shí)范疇,該種溶液可能是亞硝酸溶液、硝酸溶液與氨水,代入相關(guān)信息進(jìn)行反向推理以后,由于氨水的密度比1小,同題干信息不相符,這說(shuō)明不是氨水;假如是亞硝酸溶液,氫、氧、氮這三種元素的比例不符合題干描述,由此說(shuō)明只能是硝酸溶液,如果把1 mol的硝酸溶入到10 mol的水中,通過驗(yàn)證能夠證明這一答案是正確的,然后通過計(jì)算就能夠求出該硝酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與物質(zhì)的量的濃度.

2.3 巧妙運(yùn)用逆向思維方式,助推學(xué)生掌握解題技巧

與正向思維相比,逆向思維則是對(duì)常識(shí)、慣例、常規(guī)進(jìn)行挑戰(zhàn),能夠突破傳統(tǒng)思維定勢(shì)的束縛,擺脫由經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣所導(dǎo)致的固定思維認(rèn)知與模式的禁錮,突顯新穎和個(gè)性.在高中化學(xué)解題訓(xùn)練中,教師需要指引學(xué)生學(xué)會(huì)使用逆向思維的方式分析題目?jī)?nèi)容與解題,使其產(chǎn)生煥然一新的感覺,借此助推他們掌握更多有用的解題技巧[5].

例3一位同學(xué)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究時(shí),選取質(zhì)量是4 g的鐵粉、鎂粉、鋅粉混合物,把它們與一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)是25%的稀硫酸進(jìn)行反應(yīng),剛好可以完成反應(yīng),然后將水全部蒸發(fā)出來(lái)后,固體物質(zhì)的質(zhì)量是100 g,則在這一反應(yīng)過程中生成的氫氣質(zhì)量是( ).

A.2 g B.3 g C.4 g D.5 g

分析處理這道題目時(shí),假如運(yùn)用正向思維的方式進(jìn)行運(yùn)算,顯得計(jì)算量比較大,而且還會(huì)涉及到等式中的化學(xué)變量,使用逆向思維時(shí),學(xué)生可以依托代入法把四個(gè)選項(xiàng)中的數(shù)值逐個(gè)代入到化學(xué)方程式之中,并借助質(zhì)量守恒定律得出在100 g的固體物質(zhì)中,能夠判斷出鐵粉、鎂粉與鋅粉的總量仍然為4 g,其它成分是SO4,那么可以生成的氫氣質(zhì)量為2 g,所以說(shuō)選項(xiàng)A是本題的正確答案.

2.4 使用逆向思維的靈活性,學(xué)生梳理正確解題思路

從相反的視角進(jìn)行思考,是逆向思維的體現(xiàn)與應(yīng)用,通常能夠起到意想不到的效果,同傳統(tǒng)的正向思維相比表現(xiàn)得更加多變與靈活,有利于解題思路的確定.針對(duì)高中化學(xué)解題教學(xué)來(lái)說(shuō),教師指導(dǎo)學(xué)生使用逆向思維分析題意時(shí),思維將會(huì)變得更為靈活,使其形成準(zhǔn)確的解題流程,盡量把計(jì)算步驟進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,降低他們出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率[6].

例4已知存在兩種質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的硫酸溶液,將這兩種質(zhì)量相同的硫酸溶液進(jìn)行混合,得到的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)是a%,把這兩種體積相同的硫酸溶液進(jìn)行混合,得到的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)是b%.將兩種質(zhì)量相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的乙醇溶液進(jìn)行混合,得到的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)同樣為a%,把這兩種體積相同的乙醇溶液進(jìn)行混合,得到的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)是c%,則a、b、c之間的大小關(guān)系是( ).

A.a>b>cB.b>a>c

C.c>a>bD.a>c>b

分析學(xué)生可以根據(jù)已學(xué)的化學(xué)知識(shí)展開分析,知道當(dāng)硫酸溶液的濃度變大時(shí),密度也會(huì)隨之變大,乙醇則有著相反的特性,濃度越大,密度就越小,他們可使用逆向思維展開解析,當(dāng)把兩種體積相同的溶液混合時(shí),假如需讓混合之后的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于a%,只有多取一些濃硫酸才可以實(shí)現(xiàn)要求,同樣的,當(dāng)把兩者體積一定的乙醇溶液進(jìn)行混合時(shí),溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定會(huì)比a%小,這樣能夠判斷出b>a,a>c,即為b>a>c,故正確答案是選項(xiàng)B.

2.5 借助逆向思維進(jìn)行發(fā)散,有效拓展學(xué)生解題空間

在一般情況下,正向思維比較習(xí)慣于單方向的思考,追求的是唯一的正確結(jié)果,有著明顯的收斂性特點(diǎn),逆向思維發(fā)散性特點(diǎn)十分顯著,能夠?yàn)轭}目的處理帶來(lái)新的思路與方向.在高中化學(xué)解題教學(xué)中,學(xué)生不僅要學(xué)會(huì)運(yùn)用正向思維處理一些常規(guī)題目,教師還要指引他們解答部分特殊題目時(shí)充分借助逆向思維優(yōu)勢(shì)進(jìn)行發(fā)散性思考,使其基于問題的結(jié)論進(jìn)行倒推,反過來(lái)思考,拓展自身的解題空間,將復(fù)雜問題處理的簡(jiǎn)單化[7].

例5甲烷中存在的氫原子會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),然后替換成其它原子或原子團(tuán),像當(dāng)用氯原子替代時(shí),將會(huì)產(chǎn)生四種不一樣的物質(zhì),即為CCl4、CHCl3、CH2Cl2、CH3Cl,而且在以上四種產(chǎn)物當(dāng)中,只有其中一種產(chǎn)物的生成可以驗(yàn)證甲烷分子的平面結(jié)構(gòu)并非正方形,而是一種正四面體結(jié)構(gòu),請(qǐng)問是四種物質(zhì)中的哪一種?

解析由于甲烷中只有C與H兩種原子,生成物具有相同的C—H鍵,那么在空間分布中將會(huì)存在兩種不同的形態(tài),也就是平面正方形和正四面體,將之替換為數(shù)量不相同的氯原子之后,自然會(huì)出現(xiàn)不相同的C—Cl鍵.此時(shí),學(xué)生可使用逆向思維法來(lái)解題,如果甲烷的結(jié)構(gòu)為平面正方形,CCl4、CHCl3、CH3Cl都可以繪制出一種結(jié)構(gòu),但是CH2Cl2具有兩個(gè)不相同的結(jié)構(gòu)形態(tài),如圖1所示,由此可見與題目中給出的四種物質(zhì)有著明顯不同,從而證明甲烷的結(jié)構(gòu)不是平面正方形,即根據(jù)CH2Cl2可以說(shuō)明甲烷的結(jié)構(gòu)為正四面體.