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高三化学中论学生思维能力的培养

思维能力是诸种能力的核心。思维能力与观察能力、实验能力和自学能力密切相关。
思维能力是人才结构中极为重要的组成部分。思维能力的素质包括:思维的敏捷性(灵活性、针对性、适用性),思维的严密性(科学性、精确性、逻辑性和深刻性),思维的整体性(广阔性、综合性),思维的创造性等等。
可以从不同的角度,对思维进行分类,可分为逻辑思维和形象思维,也可以分为发散思维和收敛思维,还可以分成横向思维和纵向思维,求同思维和求异思维,正向思维和逆向思维,定势思维和非定势思维等等,这一事实清楚地表明,思维本身也是有结构的,劳动创造了人,劳动也创造与发展了人的思维,有结构的思维作用于以各种不同运动形式存在着的、五彩缤纷的物质世界,就形成了人的认识过程,并且进一步将认识与思维更高度地结合起来,从而改造了客观世界。
正是基于这种原因,作为选拔未来高级建设者预备队伍的高考,从来都把对考生思维能力的考查放在极为重要的地位上。我们所选拔出来的考生,应该成长为科学技术的创造者,为此,他们一定应具有较高水平的思维能力。
思维有自己特定的操作过程,思维操作过程包括感知、理解、巩固和应用4个基本环节。思维是信息加工的过程,因此对信息加工的思维步骤就可能包括观察、吸收、排除、整理、贮存、检索、调用、分解、筛选、联想类比、相似借用、模仿创造、迁移、转换、重组、试算(估算)和校正(修正),此外还包括具体问题抽象化、抽象问题具体化、比较评价等等。所有这些,考生都应该在中学阶段的学习过程中受到适当的训练,并且能够在高考化学试题所设置的各种情境中充分地反映出来。
学生思维能力的培养是依靠中学各个方面的协同来完成的。化学学科以化学知识为载体,部分地承担着思维能力培养的功能。高考化学试题所考查的思维能力,既有适于各个不同学科的共同性的能力,也有化学学科所独具的、有自己特点的思维能力。
高考化学试题所考查的思维能力,可概括为5项:
1.对中学化学应掌握的内容能融会贯通,将知识横向和纵向统摄整理,使之网络化,有序地贮存,作“意义记忆”和抽象“逻辑记忆”,有正确复述、再现、辨认的能力。
这是思维能力的第一个层次,也是其他各项思维能力的基础。
这种能力的形成有一个重要的基点,即中学化学知识并不是靠教师灌输给学生的,而是靠学生在教师的帮助下通过自己的独立思考而最终取得的,靠他们灌输形成不了这种能力。
例如,在学习氮元素及氮族时,不但要领会氮、磷这些单质及其化合物以元素族为线索的一般规律与特殊规律,还需要结合学习进程分别领会它们以周期为线索的一般规律与特殊规律。然后以此为出发点,将已学习过的同类物质(如都是非金属单质、都是气态氢化物等等)作进一步考察、对比和研究,把所得结论整理成规律贮存于记忆中,以便在进一步的学习中,再作深化与发展,这样得到的知识将不再是散装的、凌乱的,而是网络化、结构化的知识。在使自身知识网络化的过程中也就培养与提高了这方面的能力。并为记忆、复述、再现和辨认建立了较为牢固的基础。
从上述例子可以看出,学生思维能力的形成关键在于平时学习过程中充分发挥自我的主动性,充分调动自己大脑的思维活动。在这一过程中,教师的指导当然也起着必不可少的作用。
也可以这样说,学生的学习活动是在一种浓郁的自我思维活动氛围内形成的,应试教育永远不可能形成这样的氛围,这是素质教育与应试教育的重要分别。
2.能将实际问题(或题设的情境)分解,找出应答的关键,以选择和调用自己贮存的知识,将它们加以分解、迁移、转换(联想、类比、模仿和改造)、重组,使问题得到解决;并能用文字(或语言、图表)来表达自己答案的应用能力。
这类能力涉及到两个分解,即:题设情境的分解和知识块的分解。
一个题目的题设情境往往是由多因素构成的。将这些因素一一分解,便于找出解题的关键,确定解题的步骤,安排解题的程序,从而使全题顺利地得到解签。这是一种思维能力。
为解题需要调用贮存于知识网络中的不同知识块。一种很常见的情况是,解答某一个题设情境时,需要用几个不同知识块中的若干组分的组合。对答题者来说,首先应明确解答问题涉及到哪些知识块,然后将有关的知识块分解,调出有关的组分使它们重新组合,有时为了将它迁移到题设情境中去,还需要作出必要的转换,上述过程是一个在很短时间内就应完成的思维运作过程,是一种操作速度很快的思维能力。
接下来就是表达这种思维运作的结果了。无论用文字或用图表等形式表达,都反映出考生的能力状况。
3.能将化学知识(含实际事物、实验现象、题目指定的各有关数据,还包括由题目中自己可能得到的各种信息),按内在联系抽象归纳,逻辑地统摄成规律,并能按此规律进行推理和想象(发散和收敛)的创造能力。
这类能力事实上包括了两种重要的科学思维方式,即:归纳思维和演绎思维(这是各门自然学科都要考查的思维方式)。它与第一项能力密切相关,而且在一定意义上以后者为依托。不可能想象,自己的知识都靠从别人灌输而来,在平时的学习中不会将知识横向和纵向统摄整理的学生,可以在高考的有限时间内,能够迅速地将题设信息逻辑地统摄成规律。
这类思维能力的层次较高,它要求学生必须具备一定水平的科学素质,近年来高考的实践表明,凡是需要考生自己统摄成规律的试题,得分率都不高,只有少数人能够得全分。在这些答对的考生中文字表述也还并非称得上完美,大多是由于阅卷教师“高抬贵手”才得分的。然而,正因为如此,这类试题的区分度一般地都比较高,远远超出高考一般题目的区分度。这个事实也表明,当前我国部分中学的化学教学改革已取得了令人可喜的佳绩,现在的问题是应大面积推广这种改革。
4.通过分析和综合、比较和论证,选择解决问题最佳方案的评价能力。
美国著名的心理学家、“掌握学习”学派创始人布鲁姆(BloomB)在他的学习目标分类中,把“评价”作为认知领域中最高的水平。
当解决一个具体问题可以采用多种方案时,通过从各个角度的评价,选择出最佳方案,在科学实践中这是一类很复杂、很深刻的思维过程。分析和综合、比较和论证都是较高层次的思维活动。其中,分析和综合又是比较和论证的基础。
高考化学试题中的一题多解现象是屡见不鲜的,在多种解法里,有的十分简洁,有的就相当繁琐,绕了很大的弯子才得出答案。目前在评分标准上还未能对这些不同方法有效地给以应有的区别,原因是多方面的,有待于研究改进。但是,那些不能采用最佳方案解决问题的考生会在一个题目上花费了过多的时间,从而会导致答不完全卷,这也形成了一定的区分。
近年高考化学试题也有意地组织了考查这类思维能力题目。前面在关于化学实验题型分析里曾提及的以氮化镁为素材的试题(MCE94.28),就是这种尝试。它对考生思维能力的考查有一定的深度。
5.将化学问题抽象成数学问题,利用数学工具,通过计算(结合化学知识)解决化学问题的能力。
数学是众多门类学科的工具。数学进入了某一个学科,就意味这门学科从定性发展到定量阶段,意味着这门学科的成熟,化学学科就是这样的。
数学已成为现代化学中不可缺少的重要工具。将化学问题抽象成数学问题,是思维的一种飞跃,因而这也是一种高层次的思维能力。
历年高考化学试题对化学计算都给予了应有的重视。前已指出,有的化学计算的设置是为了考查考生的思维敏捷性,有的则是全面考查考生的思维过程和全面的思维能力。高考化学试卷中有些计算题是典型的拉分题(拉开考生分数档次的题目),相当一部分考生不能作答,只好放弃,其主要原因之一就是因为没有这种理想的抽象思维能力。
思维是智力的核心。智力与能力既然作为个性心理特征,当然是分层次的。智力的超常、正常和低常的层次,主要体现在思维水平上。所以,学生思维能力的培养是我们中学教育工作者深入研究的一个重要性课题。