新课程下学生发散思维能力的培养

作者: 来源: 发布时间:2017年11月13日 点击数:

新课程下学生发散思维能力的培养

陈继泽

(浙江省岱山中学  舟山市  316200)

摘要  习题教学是教学的一个重要环节,教师在习题教学中要把握好两个方面,这对于提高学生的思维能力是很重要的。

关键词    化学习题教学  能力培养  解题发散

 

发散思维又称扩散思维,就是沿着各种不同的方向去思考、重组当前信息和记忆中的信息,产生新的信息。这是创新活动中既重要又必须发生的第一步思维。

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中明确指出注重学思结合。激发学生的好奇心,培养学生的兴趣爱好,营造独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境,帮助学生学会学习。

化学习题是学生理解和消化所学化学知识内容、学会用化学知识解决实际问题,达到提高学生素质、培养能力的有效途径。学生在审题、分析、解答的过程中,逐渐提高理解和分析问题、运用知识解决问题的能力。习题教学是教学的一个重要的环节,除了巩固知识的基本功能外,教师通过启发、引导、激发学生的思维,使学生形成科学的思维方式,从而获得能力上的提高,这更为重要。

在化学习题教学中,教师应把握好两个方面:

一、精选习题

   长期以来,由于应试教育根深蒂固的影响,化学习题的设计更多的偏向应试,形式单一,对于学生的分析问题、解决问题和创新能力的培养得不到多大的帮助和提高。

为适应课程改革的需要,体现新课程的理念,化学习题同样需要进行改革和创新。化学习题作为课堂教学的延伸和补充,必须符合教育发展的要求,要不断充实新的内容,创设新的形式、新的题型,让习题发挥应有的功能。

所以教师要根据自己的教学经验,结合学生的实际和兴趣爱好,而尽可能多的设计适合学生个性化发展,提高创新能力和自主学习能力的化学有效性习题。这样在掌握知识的同时,学生得到了思维的训练,体验到思考的乐趣,激发了学习的兴趣,可谓一举多得。

二、讲解得法

    有些教师由于在习题教学中没有明确的目的性和针对性,没有有效的教学策略和教学方法,使得教学秩序混乱,往往出现就题论题,只注重答案,而忽视过程方法,忽视对解题思路、方法和技巧的讲解。

教师在讲解习题时应侧重于培养和训练学生的思维,侧重于讲方法,特别应注意从学生的水平和角度出发,引导学生进行分析和思考,并进行适当的拓展和挖掘。

解题中的发散主要包括:解法发散、分析发散、变化发散、比较发散、巧解发散等。

1.  解法发散

解法发散是指一题多解,从不同的角度解决同一个问题,能提高对这个问题的认识,从而通过比较选择最佳的解法,快捷而又准确地解答此类问题。

[例1]  有一在空气中暴露过的KOH固体,经分析知其内含水7.62%、K2CO32.38%、KOH90%,若将此样品1g加到1 mol•L—1的盐酸46.00mL里,过量的盐酸再用1.07mol•L—1的KOH溶液中和,蒸发中和后的溶液可得固体多少克?

解析:按照常规的方法,有些同学拿到题目后往往直接根据1gKOH样品先计算出K2CO3、KOH的质量,然后和盐酸反应计算出生成的KCl的质量和消耗盐酸的量,再根据剩余盐酸和KOH溶液反应计算出生成的另一部分KCl的质量,两部分加和起来就是最后得到的固体KCl的质量。显然,由于本题化学反应复杂,数字处理繁琐,花费时间长,不是一种好的方法。如果我们能总体分析一下,就可以发现,其实蒸发溶剂所得KCl固体中的Cl,全部来自于盐酸中的Cl,因此根据Cl守恒,即生成的n(KCl)=n(HCl).

解法一:1g样品中:

n(K2CO3)= 1g×2.38%/138g•mol—1=1.725×10—4mol

n(KOH)= 1g×90%/56g•mol1=1.607×104mol

消耗盐酸的物质的量:n(HCl)消耗=2×1.725×104mol+1.607×104mol=5.057 ×104mol

生成KCl固体的物质的量:n(KCl)1= n(HCl)消耗=5.057×104 mol

过量盐酸与KOH反应生成KCl固体的物质的量:

n(KCl)2= n (HCl)剩余=4.600×102mol—5.057 ×104 mol=4.545×102 mol

所以生成KCl固体的总质量:

m(KCl)=(5.057×104 mol+4.545×102mol)×74.5 g•mol1=3.43 g

解法二:因此根据Cl守恒,即生成的n(KCl)=n(HCl).= 4.600×102mol

所以生成KCl固体的总质量:m(KCl)= 4.600×102mol×74.5 g•mol1=3.43 g

对比以上二种解法,显然第二种解法最好,深入揭示了反应的实质,从而快速地得出KCl固体的总质量,数据处理简单,花费时间少,计算简洁。从而也让学生在做题过程中,培养了分析问题、解决问题的能力,以及学习兴趣的提高。

2.分析发散

分析发散是指在题中条件不足或答案不唯一时,考虑各种情况进行讨论,这样的问题有利于提高学生全面地考虑问题、分析问题的能力。

[例2]  某金属单质与一定浓度的硝酸反应,假定只产生一种单一的还原产物。当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2:1时,还原产物是(     )

A.NO2     B。NO    C。N2O    D。N2

解析:本题的解题依据显然是利用“氧化还原反应得失电子相等、化合价升降相等”,但数据不足,即不知道金属元素的化合价的变化情况。需要通过对金属化合价进行讨论来解题,例如一个金属原子从0价上升到+1价,则一个N原子从+5价降到+3价,这样按照两者物质的量之比为2:1化合价升降才相等。讨论如下:

金属元素化合价变化

N元素化合价变化

还原产物

单质化合价

氧化产物中化合价

硝酸中N化合价

还原产物中化合价

0

+1

+5

+3

N2O3

0

+2

+5

+1

N2O

0

+3

+5

-1

答案为C。

3.变化发散

   变化发散是指将题目从题型、条件、数据等方面加以变化,从而变换考查点或加大思维的容量,使学生对该问题认识更深刻或相关问题认识更全面。比如将选择题改为填空题,题目难度将增大学生将不能猜测答案;将涉及计算的天空题改为计算题,要求学生写出计算过程,难度和要求也将进一步提高。

[例3]  CO2与NO的混合气体VmL,反复通过足量的Na2O2,气体体积变为V/2mL,则原混合气体中CO2与NO的体积比可能是                           (     )

A. 1:1         B. 2:3        C. 8:7        D. 任意比

解析:CO2与NO的混合气体在通过Na2O2时发生如下反应:2CO2+2Na2O2=2 Na2CO3+ O2,O2+2NO=2NO2 。两反应合并得:CO2+NO +Na2O2= Na2CO3+ NO2,(1)若V(CO2)>V(NO),气体体积刚好变为原来的一半;(2)若V(CO2)=V(NO),过量的CO2继续与Na2O2反应,体积仍旧变为原来的一半;(3)若V(CO2)<V(NO),过量的NO与Na2O2反应,剩余气体体积比原来的一半大。因此正确答案为A和C。

(变式1)CO2与NO的混合气体VmL,反复通过足量的Na2O2,最后剩余气体体积可能为(     )

A.  V/2mL      B. V/3mL         C. 3V/4mL        D. VmL

解析:在上题分析的基础上我们可以直接得到结论:CO2与NO的混合气体VmL,反复通过足量的Na2O2,剩余气体体积肯定等于或大于V/2mL。所以正确答案为A和C。

(变式2)将VLCO2与NO的混合气体通过足量的Na2O2后,再通过足量的水,剩余气体体积将会因两者含量不同而有所不同(体积在相同条件下测定)。

(1)若V为100,则当CO2为        L时,剩余气体体积为零;当CO2体积大于该体积时,剩余气体是        ;当CO2体积小于该体积时,剩余气体是        。

(2)当CO2为XL时,试证明剩余气体体积y随x的变化关系式。

(3)根据(2)的证明结果,画出剩余气体体积y随x而变化的关系图。

解析:(1)VLCO2与NO的混合气体通过足量的Na2O2后,再通过足量的水,根据计算式4NO+3O2+2H2O=4HNO3,当剩余气体为零时,则V(O2):V(NO)=3:4,从而得到V(CO2):V(NO)=6:4,V(CO2)=60L;当V(CO2)>60L时,O2剩余;当V(CO2)<60L时,则NO剩余;

(2)y=V—5x/3  (x≤60); y=(5x—3V)/4  (x>60)

(3)见右图

4.比较发散

比较发散是将两个或多个相近或相反的问题列举在一起,使学生在对比中拓宽和加深对知识的领悟,更有效地掌握解题的思路和方法。

[例4]  问题一:用式量为43的烷基取代甲苯的苯环上的一个氢原子,所得芳香烃产物的数目为           。

解析:式量为43的烷基为—C3H7,包括—CH2CH2CH3、—CH(CH3)2两种,这两种取代基与苯环上的甲基有邻、间、对三种关系,故产物共2×3=6种。

问题二:分子式为C5H10O的醛有       种。

解析:分子式为C5H10O的醛由两部分组成:—C4H9和—CHO,问题的实质为丁基共有几种同分异构形式,包括:—CH2CH2CH2CH3,—CH2CH(CH32、—CH(CH3)CH2CH3、—C(CH33共4种,则此答案为4。

问题三:对位上有—C4H9的苯胺可能有4个异构体,它们是

、                               、

                          、                             。

 解答略。(注:以上解答只考虑了丁基的异构化问题,若考虑丁基在苯环上的位置可以不同,加之苯胺本身也可参于异构,异构体的种类还会增加,可让学生展开讨论训练发散思维能力。)

5.巧解发散

有些问题,用常规的解法可以解答,但往往费时费力,如果巧妙地抓住其中已知和待求量的内在联系,利用守恒法(质量守恒、电子守恒、原子守恒等)、图象法、极限法、变换法等巧妙的方法则能轻易地解出。

[例5]  在一个6L的密闭容器中,放入3LX(气)和2LY(气)在一定条件下发生下列反应:4X(气)+3Y(气)                         2Q(气)+nR(气),达到平衡后,容器温度不变,混合气体压强比原来增加5%,X的浓度减小1/3,则该反应式的n值是                                      (     )

A.  3        B. 4       C. 5        D. 6

解析:解法一:常规解法

设原来X和Y气体的物质的量分别为4mol和3mol,

4X(气)+3Y(气)                         2Q(气)+nR(气)    △n

4          3                 2          n          n—5

4 ×1/3                                            7×5%

解答:n=6

解法二:巧解法(估算法)

根据反应的化学方程式可知,混合气体压强比原来增加5%,说明反应的正反应方向是体积增大的反应,即:4+3<2+n,n>5,所以选项中n>5的只有D。

6.逆向发散

逆向发散是将问题从相反的角度提出来,从而引发可能更广泛的思考。

[例6]  写出硫酸溶液和氯化钡溶液的离子方程式

解答:SO42+Ba2+=BaSO4

思考:哪些物质间的反应可以用这个离子方程式表示?

解答:

(1)       可溶性钡盐与可溶性的硫酸盐的反应

(2)       可溶性钡盐与硫酸溶液的反应

(3)       氢氧化钡溶液与部分可溶性的硫酸盐的反应

总之,在新课改大潮中,教师在积极探索化学课堂教学实效性的同时,化学习题课的教学也是有机构成部分之一,教师通过启发、引导、激发学生的思维,使学生形成科学的思维方式,从而获得能力上的提高。

 

 

                            参考文献

1.  吴国庆。化学创造性思维培养方略。海口:南方出版社,2001.7

2.  周鑫荣。化学教学中题组训练和思维发展的整合。化学教育,2009,(30),4

3.  孙天山。新课程背景下化学书面习题作业向创造性作业的扩展,化学教育,2009.4

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