略论化学教学中类比思想的运用

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  类比,即根据两个对象在某些属性上的相同或相似之处,推论两者在其他属性上也有相同或相似之处。为了发现新旧问题之间的联系,更快、更好地接受、理解和掌握新知识,使教学达到事半功倍的效果,教师应在教学过程中引导学生进行各种类比。那么,教师如何在教学中引导学生对知识进行比较、归纳、总结、升华,怎样教导学生主动学习、探索真理,这既是教学改革中教师共同关注的重要话题,也是实践新课程教学理念的重要思路。为此,我就类比思想在化学教学中的运用,谈三方面感想。
  一、在新知识教学中的运用
  数学教育家波利亚说:“类比就是一种相似。”把两个化学对象进行比较,找出二者的相似之处,推出它们的一些其他属性也有相似之处,这是学生学习化学概念及性质时常用的方法。因此,教师在教学新的、抽象的化学概念时,运用类比的方法,有利于促进学生调动原有的知识框架,积极学习和理解新知识,最终达到良好的教学效果。
  例如在教学“物质的量”一课时,学生普遍感到难以理解。“物质的量”在课本中的表述为“表示含有一定数目粒子的集合体”。由于这个概念在课本中没有直观的感性素材,因此对于“粒子的集合体”这一表述,学生们感到不知所云。为了帮助学生理解“物质的量”这一概念,我列举了生活中的一些事例与“物质的量”进行类比。首先,我列出表1并提出问题:
  你到超市购买下列物品,准备购买多少?
  首先,通过这个问题让学生对电视机、餐巾纸、大米等物质的计量单位进行思考。其次,经过分析发现:较大的物体以个体来计量,较小的物体以集合体来计量,通常会把多个个体组成一个集体,再给它一个新的量词。例如:餐巾纸30张为一包,大米10千克为一袋等。然后,我再引导学生理解粒子是微观物质,非常小,单独说多少个某粒子时数值会很大。为了方便,学术界就把很多个粒子组成一个集合体,并给这个集合体冠以新的名称——“物质的量”。
  由此可见,在化学教学中,教师可将一些比较抽象的化学概念巧妙地进行类比,帮助学生深入浅出地理解并掌握化学概念。
  二、在技能拓展中的运用
  运用类比思想解决化学问题,其基本过程如图1所示。例如,在进行元素周期律教学时,碱金属元素和卤素的性质的变化规律是同主族元素性质的典型代表,碱金属和卤素的性质在教学时可进行类比迁移。首先,根据课本提供的材料,观察碱金属元素的结构特点,从核电荷数、电子层数、最外层电子数、原子半径等方面可得出的相同点包括:最外层电子数相同,递变性表现为核电荷数、电子层数、原子半径逐渐增大。根据结构决定性质的原理,可知碱金属元素的化学性质相似,即容易失去电子(最外层电子小于4),电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,因此原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小,从而可知碱金属元素随着核电荷数的增加,失电子能力逐渐增强。卤素也是同主族元素,教学时可将其与碱金属元素进行类比,引导学生总结出卤素原子的结构特点和递变性,并推出卤素元素的性质。通过类比,学生可较为熟练地推测出元素周期表中同主族元素的结构特点、性质的相似性和递变规律。
  三、在发展创新思维中的运用
  类比不是简单的模仿,而是一种创造。当问题情境发生了根本性变化时,教师应引导学生以发散的思维观察和分析问题。也许两个化学对象在表面上毫无共同之处,但通过观察,创造条件,便可找到解决化学问题的有效方法。例如:
  已知下列反应都能发生,完成并配平反应方程式:
  ①NH4C1+KNH2= ②K+NH3=
  这道试题看似陌生,对于高中生来说似乎无从下手。其实,此题正确的解题思路应是将已知信息进行类比联想,即从“氢化物”的角度进行分析:氨为氮的氢化物,水为氧的氢化物,它们在性质上有许多相似之处。氨与水相当,NH4+与H30+(常简写作H+)相当,NH2-与OH-相当,NH2-与O2-相当。若NH3分子接受一个氢离子即成为NH4+,H20分子接受一个氢离子即成为一个H30+;若NH3和H20各失去一个氢离子,即分别为NH2-和OH-;若各失去两个氢离子,即分别为NH2-和O2-。所以,NH4+=H30+,NH2-=OH-,NH2-=O2-。这样一来,便把问题转化为酸、碱、氧化物间以及金属与水的反应。
  虽然化学问题需要通过实验的验证才能得出结论,但也不能忽视通过合理类比进行有理有据的推测。事实上,许多化学知识都是基于这种大胆的想象(先假设,再验证),才被我们认识和了解。因此,在解决化学问题时,教师要注意引导学生进行知识的类比迁移,让学生学会解决化学问题的方法,最终培养学生的学习能力和独立解决问题的能力。值得注意的是,在进行类比时,很容易只看到类比对象的共性而忽视了其特殊性,从而得出错误的结论。例如,若由Cl2+H2O=HCl+HClO,推出F2+H2O=HF+HFO,就大错特错。所以,在化学教学中教师应引导学生恰当运用类比思想。
  归根结底,类比思想对于学生的化学学习具有重要意义,既能帮助学生迅速而有效地理解和掌握新知识,提高其自主学习的能力,又能锻炼学生的创造性思维,增强其综合实践的能力。
  (作者单位:广东省阳山县南阳中学)
  (责任编辑:万驰 梁金)
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