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化学中的类比法范文

发布时间:2023-10-13 15:36:42

导语:想要提升您的写作水平,创作出令人难忘的文章?我们精心为您整理的13篇化学中的类比法范例,将为您的写作提供有力的支持和灵感!

化学中的类比法

篇1

关键词 类比法;高中;化学教学;应用

1.类比法在高中化学教学中的应用现状

通过研究高中化学教材找出了22处类比,其具体的数据如表1,其中涉及微观粒子及其结构方面(包括原子结构、分子结构和晶体结构等方面的内容)11处,占总数的50%;而元素化合物性质方面仅有1处。

2.类比法在高中化学教学中的积极作用

2.1加强对化学概念和规律的理解

在“化学平衡状态”中有这样的描述:“如果把溶质在溶液中形成饱和溶液时的状态称为溶解平衡状态,那么对于化学反应体系来说,就应当称作化学平衡状态。溶解平衡所具有的一些特征,在化学平衡体系中都可以找出对应点。又如,在反应体系中同时存在着正逆反应两个过程,当这两个过程的速率不相等时,常常只能观察到某个方向的变化。”可以看出,教材是从学生已熟悉的知识“溶解平衡状态”作为类比对象,将“化学平衡状态”作为目标概念,使学生在原有的知识基础上建立起目标概念,从而理解化学平衡也具有类似溶解平衡的许多特征。

实践表明,将类比法应用于化学教学,不但可以增强化学教学效果,也可以有效提高学生解决问题、分析问题的能力。掌握科学思维方法可以提升人的科学素养,知识可以遗忘,素养却伴随一生,这才是最宝贵的财富。

2.2追求计算综合能力的迁移

立意新颖的习题能很好地考查学生的学习潜能、创新能力和文化素质,也有利于实施素质教育和选拔人才。命题专家也常常将科学家思考和解决问题的思路进行概括整理而提炼出一些开放型的试题,以训练学生的科学思维能力,而这类问题的解答一般都要经过联想、估计、类比、验证等途径,其中类比法又恰恰是最主要的方法。这一创新为试卷注入了生命力,激活了化学课堂的教学,也增强了学生学习化学的兴趣,又较好地考查学生从题设背景中获取和处理信息、运用信息解决问题的能力。

例:

NO2、NO和O2混合气体溶于水的计算。解NO2、NO和O2混合气体溶于水的关系量的确定,要抓住两个基本反应以及由它演变的两个反应,即:

2NO+O2-----2NO2···················……①

3NO2+H2O=2HNO3+NO··············……②

②×2十①,得

4NO2+O2+2H2O-----4HNO3··············……③

①×3+②×2,得

4NO+3O2+2H2O--------4HNO3·········……④

由上述方程式可以得出:当混合气体是NO2和O2,且体积比等于4:1,因为发生反应:4NO2+O2+2H2O=4HNO3,则混合气体通入足量水中恰好完全反应生成HNO3,无气体剩余;同理,若二者的体积比大于4:1时,剩余NO2,再由②式知,若二者的体积比小于4:1,最终剩余O2。

总结

论文阐述了类比法在化学基本概念和基础理论教学、习题教学、实验教学、化学反应教学等中的应用,探讨了类比法应用于化学教学的具体化学教学案例。

参考文献

[1]吴海洋.类比法在“化学反应原理”教学中的应用[J].新课程学习.2012(06)

篇2

当需要分类讨论的问题涉及到若干个体时,如能把若干个体视作一个整体处理,即采用整体代换这种常用的换元技巧,往往可使讨论得到简化.

例1已知函数 f(x)=cos2x+asinx-a2+2a+5有最大值2,求实数 a的取值.

分析 运用整体思想可知,一元二次函数在闭区间的最值只能在区间端点处取得,若分别令端点值或顶点值等于2,即可优先求出字母参数 ,再检验求出的 a值是否与前提矛盾就不难了,这样就避免了对字母参数 a的分类讨论.

解 f(x)=1-sin2x+asinx-a2+2a+5

=-(sinx-a2)2-34a2+2a+6

令 sinx=t,t[-1,1] .

f(t)=-(t-a2)2-34a2+2a+6(t[-1,1] ).

(1)令 ymax=f(1)=2,即 -a2+3a+5=2,则 a=3±212.当a= 3-212时,关于t 的一元二次函数的 f(t)的对称轴 t0=a2[-1,1] ,此时应有ymax=f (a2),矛盾,舍去;当 a=3+212时,函数 f(t)的对称轴 t0=a2>1,此时 ymax=f(1),满足题意.

(2)令 ymax=f(-1)=2,即 -a2+a+5=2,则 a=1±132.当 a=1-132时,关于 t的一元二次函数 f(t)的对称轴 t0=a2>1,此时应有 ymax=f(1),矛盾,舍去;

(3)令 ymax=f (a2)=2,即 -34a2+2a+6=2,则 a=-34或 a=4.当 a=-34时,关于t 的一元二次函数f(t) 的最大值应为 f(a2),满足题意.当 a=4时,函数 f(t)的对称轴 t0=a2>1.此时应有ymax=f(1) ,矛盾,舍去.

综上,当 a=3+212或a= -34时,能使函数 f(x)的最大值为2.

评析 这种放眼全局、避重就轻的做法解决了受局部牵制的被动,抓住了最大值的本质,也就占据了“至高点”.

(二)挖掘隐含条件

在解分类讨论问题中,如利用显条件解题比较繁杂时,不妨调整思维角度,着力挖掘题目中的隐含条件,变隐含为明显,常常能突破解题难关,开辟解题捷径,这对于培养学生思维的广阔性和灵活性必然有益.

例2 已知函数 f(x)=-12x2+x,是否有实数 m,n(m<n)使得函数 f(x)的定义域、值域分别是[m,n] 和 [2m,2n]?若存在,求出m , n的值;若不存在,说明理由.

分析 定义域、值域都是两个动态的区间,按常规做法需讨论对称轴与所给区间的相对位置关系,得出函数f(x) 在所给区间的单调性,从而求出函数 f(x)在区间 [m,n] 上的值域,再与所给值域比较即可,这一过程需分三种情况讨论,无法回避一个复杂的程序化的运算过程,但若能从题意中挖掘出“ n≤1”(即对称轴在所给区间右侧)这一隐含条件,则可得出函数 f(x) 在所给区间内单调递增,从而避免繁琐的分类讨论.

解 一方面, f(x) =-12(x-1)2+12在 (-∞,+∞)上的最大值是12 ;另一方面,若存在满足条件的 m,n,则 f(x) 在 [m,n] 上的最大值是 2n.所以[2m,2n] (-∞,1),即有 2n≤12,得 n≤14<1.从而函数 f(x)在区间 [m,n] 上是增函数,

所以

f(m)=-12m2+m=2m,f(n)=-12n2+n=2n,

解得 m1=-2,n1=-2.

或 m2=0,n2=0.

又因为 m<n,所以 m=-2,n=0 .

评析 本题依据“函数在整体区间上的最大值不小于在局部区间上的最大值”这一个基本事实,挖掘出 n≤14<1,从而避免了讨论函数 f(x)在所给区间上的单调性.

(三)逆向思维

有些问题直接讨论可能情况较为复杂,而它的反面情形则较为简单,这时根据“正难则反”的原则,我们应逆向思维,从反面寻找简化或避免讨论的途径.

例3 若函数 f(x)=mx2+(m-3)x+1的图像与 x轴的两个交点中至少有一个在 的正半轴上,试求实数 m范围.

分析 由于要求“ f(x)的图像与 x轴的两个交点中至少有一个在 x轴的正半轴上”,所牵涉到的情况较为复杂,它包括:(1)两个交点都在正半轴上;(2)只有一个交点在正半轴上,且后者又有另一交点在负半轴上或在原点.因此,求解过程显然较繁.故从反面考虑,改求“使交点都不在 轴的正半轴上”的 m的取值范围.

解 先考虑有两个交点,则

m≠0,Δ=(m-3)2-4m>0,

解得 m <1或 m>9且 m≠0.

又当两个交点都不在 x轴的正半轴上时,有

3-mm<0,1m>0,

解得m>3 .

从而可知当 m>9时, f(x)的图像与 x轴的两个交点都不在 轴的正半轴上.那么其反面的结果就是当 m <0或 0 <m<1时,图像与 x轴的正半轴至少有一个交点.

评注 上述方法从反面进行思考,从全集中去掉那些不符合题设的解集,而前提条件 Δ>0及 m≠0在采用这种方法时极易被忽视.

(四)变换主元

有些分类讨论问题中,往往有几个变元,其中常有一个变元处于较为有利的位置,不妨称其为主元.受思维定势的影响,学生在解题时,总是抓住主元不放,结果造成分类复杂,解题过程繁琐.如能采用变换主元,反客为主的策略,则往往化繁为简,避免了讨论.

例4 当 |m|≤1时,不等式2x-1 >m(x2-1)(x≠±1)恒成立,求实数 x的取值范围.

分析 本题若以 x为主元对m 进行讨论,则问题的解决就繁琐得多,若以 m为主元则可避免对 x进行分类讨论.

解 因为 2x-1>m(x2-1),所以m(x2-1) <0.

令 g(m)=m(x2-1)-(2x-1),则g(m) <0在 m[-1,1]上恒成立.

因为 x≠±1,所以 x2-1≠0,故函数 g(m) 为关于 m的一次函数,要使函数g(m) <0 在 m[-1,1]内恒成立,需讨论函数 g(m) 在 m[-1,1]的单调性及其最大值.若能结合一次函数图像,则易知只需端点值恒负,故

g(1) <0g(-1)<0.

由 g(1)<0,得:0 <x<2;

篇3

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)22-0238-02

在材料、化学、化工、生物、制药、冶金等相关专业中,学生对物理化学知识的掌握程度影响到对其他课程知识点的把握。同时物理化学也是诸多大学研究生入学的专业考试课程。但是,在物理化学课程具有课程起点高、知识点密集、知识点抽象、难度大的特点。这也使得物理化学“教”与“学”的难度都较高。如何提升教学效果,一直是物理化学教学中研究的一个重要课题。

在具体教学中,通过联想、分析、比较、归纳,把已经熟悉的知识模型、知识规律与所研究的各种现象和过程相联系,找出它们在某些方面的相似之处,并用类似的方法处理称为类比思维方法。类比思维曾经帮助人类获得大量的知识,很多物理学家如开普勒、牛顿、麦斯伟尔都运用类比思维解决了很多物理学难题,可见,类比思维能力是进行学习和研究的基本素质之一。

根据认知心理学原理,在学生学习新的知识,尤其是比较抽象的知识时,最好能找到新旧知识之间的联系。对于物理化学教学而言,通过相似关系举出学生熟悉的领域中的实例,可以帮助学生对新知识的理解和认知。由于物理化学教学内容相对抽象,类比思维可对学生学习该课程提供直接的指导和启发。另外,类比思维也是一种科学的思维方法,运用类比有助于迅速地把握处理问题的关键,变通物理化学规律,提高分析问题和解决问题的能力。

一、与熟悉的形象化的事物进行类比

物理化学教学内容中有很多抽象的概念,比如焓、熵函数、活度、相律等。这些概念不易理解,但是用学生熟悉的形象化的事物去类比,可帮助学生较快地理解与掌握这些概念的含义。这种类比思维方法的基本过程是,确定要类比的目标问题对象,然后确定类比源对象;之后对目标问题对象与类比源对象进行比较,进而找出他们之间的类似关系;根据目标问题对象的已知信息,对其相似关系进行重整化处理。

例如,学生在学习热力学第二定律章节内容中利用熵判据ΔS≥0来判断隔离系统的方向与限度时,普遍感到不好掌握,我们就类比生活中的现象来进行解释。即让同学试想自己生活的房间,如果平时不注意清洁和整理,用过的东西随意丢弃摆放,用不了多长时间房间就会变得很混乱。这样,同学们在理解熵增加的本质即系统内部自然发生的随机过程打破了原有的状态限制,使得系统内部元素的状态更多,就会感到抽象的内容更加形象化,更易于理解与接受。

所以,利用类比法,使抽象、陌生的概念变为具体、熟悉的知识,降低接受抽象概念的难度,提高了学生学习物理化学的兴趣。这种思维方式通过选取合适的类比源对象和目标问题对象以直观的、形象的图景映入学生脑海中,使其具有形象思维的特征。

二、与其他课程内容进行类比

学习类比思维主要是让学生知道很多知识点之间不是孤立的,而是相互联系、相互促进的。类比思维的培养,既依赖于形象思维,因为只有通过想象作必要的类比示意图,才能将原来不同的两种物理模型、物理规律之间相互联系起来。同时又借助于抽象思维,因为只有抽象思维才揭示出两个事物的共同特征,抓住事物的本质。

在具体的课程实践中,除了与形象化的事物进行对比,物理化学的知识点还可以与很多其他课程内容进行类比,以此来帮助学生灵活地运用已掌握的知识来解决遇到的新的物理化学问题。特别是物理化学与其他课程,比如大学物理、大学化学乃至高中物理和化学之间都有部分相似的教学内容,那么就可以采用类比教学法,利用学生较为熟悉、已经掌握的旧知识,去启迪学生理解和掌握物理化学中新的知识。

例如,热力学第一定律和热力学第二定律是大学物理课程中的内容,同时也是物理化学中的内容;那么,在讲授物理化学中的热力学第一定律和热力学第二定律这两节内容时,就可以采用类比法,指出与大学物理所学内容的相同之处,同时强调二者存在的差异,如此循序渐进同学们更容易接受新知识。

在具体的教学实践中,我们指出,不管是大学物理还是物理化学,热力学第一定律解决的都是系统在变化过程中的能量问题,包括功、热和热力学内能或称内能等。但不同的是,大学物理课程内容中,仅针对理想气体这一简单的系统,计算过程也相对简单;而物理化学的相关内容里,系统不仅包括理想气体还包括液态、固态物质,而且系统经历状态复杂,不仅有恒温、恒压还有相变化以及化学反应等复杂的过程,同时相应的引入了新的概念,如摩尔相变焓Δ■■■H■、摩尔反应焓Δ■H■■等,所以计算过程相对复杂。这样,通过类比就让学生在新、旧知识之间架起了一座“桥梁”,让新旧知识之间互相沟通。

三、对课程内部知识之间进行类比

物理化学课程中有很多非常相似的知识点,这些知识点集中以大量类似的化学方程式来呈现。面对大量的物理化学化学方程式,学生往往感觉记忆困难。巧妙运用类比法,会让方程式记忆变得轻松并且深刻。

例如,范德霍夫渗透压公式被认为是物理化学界的经典理论之一,被写在世界各国的物理化学教科书中,范德霍夫的渗透压方程式表述为ΠV=n■RT,但是其概念不容易掌握。我们可对比学生们所熟知的理想气体状态方程pV=nRT,发现二者具有相似的组成,比例常数与气体状态方程式中的常数R也基本一致,所以可对比这两个公式的特点来帮助同学们进行理解、掌握与记忆。

再比如,物理化学中有些方程式的导出过程也可采用类比的方法进行推导。比如真实气体的范德华方程式(P+■)(V■-b)=RT,就是通过与理想气体状态方程(PV■=RT)进行对比,添加了压力修正项(■)和体积修正项(b)而得出的。类似地,在多相多组分热力学章节中,提出了“偏摩尔量”这一重要概念,解决了体系中多相、多组分的组成变化对体系状态影响的问题。采用类比思维,只要将纯物质的任一广度量替换成偏摩尔量,则可根据纯物质的热力学函数关系,写出多组分系统中任一组分的热力学函数关系。

物理化学课程方程式繁多、复杂,看似难以理解和记忆,然而从整体上去把握,就会发现不同章节的方程式只不过是同一个方程式在不同条件下的演变形式而已。因此,在讲授基本原理和基本方程式的过程中,灵活运用类比或比较的方法,也有助于培养学生的发散思维。另外通过类比来找出各个方程式之间的共同点和关联性,既加深对物理化学本学科知识点的理解,也使学生对自然规律的普遍适用性有了更深入的认识。

四、如何引导学生正确运用类比思维

类比思维是一种富有创造性的思维形式,类比推理的过程是形象思维、抽象思维、直觉思维的辩证统一的过程。从某种程度上讲,类比思维是类比推理过程中的各种思维形式的总称。要引导学生正确运用类比思维,需要从以下几点进行规范。

首先,通过向学生介绍类比思维在科学发展史上做出重大贡献的历史事件,让学生深刻体会到类比思维的重要性。比如爱因斯坦从引力场几何化的成功作类比推理,致力于电磁场的几何化,进而建立“统一场论”的思想,这样的类比案例可以帮助学生树立正确的科学观,以及实事求是的科学态度与科学精神,从而激励并增强学生运用类比思维解决新问题的勇气。

其次,教师在具体的教学过程中,要根据学生的情况选用学生熟悉的“类比源”。虽然类比思维既可以近亲类比,还可以边缘类比。但是教师与学生在生活经验、知识积累等方面还存在着一定的差异。特别在当前的互联网时代,教师与学生的生活环境、成长经历、心理特征都呈现出较大的不同。部分教师在追求专业知识精深的同时却对当前大学生的生活方式和时代背景少有了解,这可能造成教师在进行类比教学时难以找到合适的类比原型。另外,部分学生生活经验的匮乏可能导致他们在理解类比源时产生一定的困难。这都需要教师要主动地积累深厚而广博的知识,尽可能广泛地涉猎目前时展的特征和其他领域的知识。这样类比源的选择范围越广泛,类比的形式越灵活,也越能发挥类比的作用。

最后,类比法中虽然包含了许多辨证的关系,如相似与相同、同一和差异、偶然联系和必然联系,现象相似与本质相似等等,但是教师应该适时地提醒学生,类比思维作为一种形式逻辑思维方法,它不同于从一般到特殊的推理,也不同于从特殊到一般的归纳,它的结论具有偶然性。因此,采用类比思维学习新知识的时候,必须事先提醒学生注意到各种差异对类比结果的影响。教师在物理化学教学中要注意类比法的局限性,引导学生准确地应用类比思维接受新知识,指导学生进行科学类比。

实践证明,采用类比思维教学法,不仅有利于学生对新知识的学习、理解,还有利于对复杂物理化学概念、过程的具体化、形象化,能帮助学生通过类比联想寻求思维的线索,获取理解、掌握知识的方法以及解决问题的途径,对于提升物理化学教学效果具有非常重要的现实意义。

参考文献:

篇4

中图分类号:G622 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2016)05-052-01

所谓类比教学,是指在化学教学中利用类比的方式,通过比较使学生明确具体的概念的一种方式。当前的化学教学中,许多学生容易混淆化学概念,在学习中也无法明确具体的方向。而类比教学的出现是推动教学改革的一个办法,可以极大地改善学生的学习状况。除此之外,类比的方式还可以让学生发现化学之间的内部联系,从而更加透彻地了解这一学科的本质。下面笔者将具体分析类比教学的使用方法。

一、筛选化学信息,选择类比方式

在高中的化学课堂上,化学知识不再是简单的组合,它们之间存在着一些联系。类比教学法就是寻找二者之间的联系,通过类比的方式加强学生的理解。不同于以往的教学办法,类比教学需要教师调动学生以往的学习知识,在这个基础上展开对新知识的探讨。它的性质决定了教师需要花费更多的精力制定教学方法。因此,教师要合理安排备课时间,以求教学计划的有效性。除了教师的努力之外,学生也发挥着十分重要的作用。学生和教师不同,除了化学学习之外,还要学习其他知识。类比教学的理念较为特殊,学生需要有较强的适应性保证学习进度。

在化学学习中,筛选知识是十分重要的一个环节。首先,教师要对即将学习的知识有一个透彻地理解,不仅是对知识有所掌握,而且还要和学生以往的学习知识有所联系,这样才是建立类比的前提条件。其次,类比的方式也要慎重选择。由于学习知识的差异,教师的类比方式也不能一概而论,应当采取具体问题具体分析的方法。类比的方式有联想、对比等,它们都有各自的特点,教师应当根据教学方式的不同合理选择。例如,在学习《金属及其化合物》这个知识的时候,教师可以采取对比和联想的方式教学。金属是生活中常见的,教师可以让学生先列举一些金属,并描述其特性。这是唤起学生对金属的想法的方法。在这之后教师要在这个基础上,用类比的方式加强学生对这些金属的了解,以求让学生更深的知识理解。

二、通过题目之间的对比,加强学生对知识的归纳能力

高中的化学学习,除了提高自身的学习能力之外,主要是为学生的高考服务。因此,教师也要讲类比思想运用到解题过程中。从以往的经验来看,题目之所以具有一些迷惑性,是因为学生无法抓住问题的根本,因此在解决问题的过程中难免会遇到阻碍。笔者认为,教师应当利用一些较为具体的方式,加强学生的对题目的了解。利用类比思想,教师可以训练学生对题目的归纳能力。这是一种良好的思维能力,它可以帮助学生摆脱来自题目的迷惑,从本质看待问题。化学题目同样地可以分为多个类型,在解决问题的时候只需根据题目的类型,按照固定的解题思路即可。

为了锻炼学生的灵活结题思维,教师可以让学生自主地归纳题目类型。这样的好处是不仅锻炼了学生的独立学习能力,还让学生可以从另一个角度看待问题。没有了教师的引导,学生也可以以自己的方式思考问题。值得注意的是,学生的思维能力有限,教师应当利用自身的经验优势,引导学生正确思考。这种方式也可以被应用于教学中。

三、类比教学的改进之处

在类比的教学方法中,教师要注意方式的选择。类比方式应简单且具有代表性,这样的选择才可以辅助教学。在选择方式的时候,教师可以参考以下几点。首先,教师的教学经验丰富,因此教师之间的交流是获取新鲜教学方式的一个有效方法。其次,教师的思维毕竟有限,且无法准确满足学生的需求。因此,在这个要求下,学生的建议也是类比教学方法改进的依据之一。

在高中化学教学中,类比教学虽然十分有效,但并不是所有的课程都可以采用这种方法。在这种情况中,教师应当合理分配类比教学在化学课堂中的比重。用这种方法保证整个教学过程效率的最大化。

结语:类比教学是一种新型的教学思想,它的出现推动了高中教学的改革。在这种大环境中,教师应当有自己的坚持,合理分析这种思想与学科之间的适应性,切忌随波逐流。在高中化学教学中,教师应当利用化学的基本特性,采取相应的类比方式。这是类比教学的基本形态,教师应当带领学生适应这种教学节奏。除了学生的个人学习之外,教师还要加强学生的解题类比能力。利用类比的方式,学生可以锻炼自己的归纳能力,提高解题思维。最后,教师在应用类比教学的时候应当合理分配它在课堂中所占的比重。此外,教师之间的交流和学生的意见也是提高类比教学效率的一个有效方法。

篇5

关键词: 比较思维;类比思维;比较教学法;类比教学法;大学化学

Key words: comparative thinking;analogical thinking;comparative teaching method;analogical teaching method;university chemistry

中图分类号:G642.4 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)02-0221-02

0 引言

思维是人类所特有的心理过程,是人脑根据己有知识经验对客观事物的本质属性和规律进行的间接的、概括的反映。思维方法是人在思维过程中所运用的方法和手段,是在感性认识基础上判断、推理、想象、创造等思维活动运行的规则。纵观科学发展史,很多发现和发明都无一例外地运用了正确的思维方法。因此,培养学生正确的思维方法也毋容置疑地成为院校教育的重要任务。在教学过程中,教师不仅应该是知识的“传道者”,还应该是培养学生思维方法的“授业者”,更应该是教会学生处理现实问题的“解惑者”[1]。这就要求教师要把思维方法运用于教学过程,使其服务教学并助力实现教育的根本目的――培养可持续发展的社会人。在这一背景下,笔者开展了以课程为媒介的思维方法教育研究。

《大学化学》是高等院校重要的基础课程,“内容多、学时少”是其目前面临的最大难题。为此,笔者尝试将“比较”和“类比”的思维方法应用于大学化学教学之中,既提高了教学效益、解决了“内容多、学时少”的难题,又通过“言传身教”培养了学生的思维方法。

1 “比较”与“类比”概述

1.1 比较思维与类比思维

所谓比较思维就是思维主体分析研究对象之间共同点和不同点的一种信息加工方法[2]。比较可以在异类对象之间、同类对象之间以及同一对象的不同方面、不同部分之间进行。而类比则是以比较为基础,通过对两个对象或两类对象进行比较,找出它们的相同点和相似点,并在此基础上把一个或一类对象的已知属性,推演到另一个或另一类对象之中,从而对后者得出一个新认识。因此,可以说类比是一种特殊的比较。当然,类比与比较之间也存在着明显的区别[3]:一是它们分属于不同的逻辑范畴。类比属于思维形式范畴,是一种推理方式;而比较属于思维方法范畴,是一种思维方法。二是它们具有不同的功能。类比是在比较基础上从已知推出未知的推理方式,它要在比较的基础上得出结论;而比较则是一种整理材料的方法,只能对比两个对象之间的异同点,不能得出结论。第三,它们的着眼点不同。类比的着眼点放在两个对象的相同属性上;而比较则对两个对象的相同属性和不同属性都要考虑。

1.2 比较教学法与类比教学法

将比较思维和类比思维运用到教学之中就分别形成了比较教学法和类比教学法。比较教学法就是在教学活动中将两个或两个以上的认识对象放在一定的条件下进行对比,从而确定认识对象属性的异同、地位的主次、作用的大小、问题的难易或认识的正误深浅,以达到辨识、了解和把握认识对象的目的[4]。而所谓类比教学法则是利用类比方式进行教学,即在教学过程中把新知识与记忆中结构相类似的旧知识联系起来,通过类比,从已知对象具有的某种性质推出未知对象具有的相应性质,从而找出解决问题的途径[5]。

在运用比较教学法时,要注意把握比较教学法的“三要素”[6]:一是比较对象,这是教学效果最大化的前提。如果两个或两个以上对象既有相同或相近的特性又有相异的特性,这样的对象才是合适的比较对象。二是比较内容,这是比较教学法的切入点。比较对象的相同和相异就是恰当的比较内容,只有把比较对象的“同”、“异”厘清,才能使学习者对比较对象产生敏锐的鉴别力。三是比较方法,这是取得良好教学效果的关键。表格对比、图形对比以及教师在教学过程中精心组织实施的使比较对象的“同”、“异”更加凸显的方法,都是好的比较方法。而在运用类比教学法时,则要走好“三部曲”[7]:第一步是引入类比泉,即先介绍要学习的新概念、新原理或新算法。第二步是找出类比源,找到学生熟知的生活事例或以前学过的相关知识点,并提示二者之间的相似性。第三步是确定类比知识单元。即确定类比泉和类比源之间的相似属性,便于学生全面掌握新学的知识点。根据类比对象(类比泉和类比源)和属性(类比知识单元)间的关系可以将类比教学法分为简单并存类比、因果类比、对称类比和协变类比。

2 如何运用比较及类比思维方法提高《大学化学》教学效益

《大学化学》作为非化学化工专业学生的公共基础课,具有“三多一少”的特点,即“概念多、原理多、公式多、学时少”。如何在这个庞大的知识体系中发掘内在联系、寻找共同规律并提高教学效益一直是大学化学教师追求的目标。笔者在教学实践中发现,合理使用比较教学法和类比教学法能够在一定程度上提高大学化学课程的教学效益。

2.1 运用比较教学法讲解概念

在讲解概念时恰当使用比较教学法进行新旧概念之间的比较,既有利于新概念的理解,又有利于旧概念的复习。例如,在讲解“标准摩尔生成吉布斯函数”时,先复习“标准摩尔生成焓”的概念,并确定这两个概念为比较对象。然后,再给出“标准摩尔生成吉布斯函数”的概念,同时要求学生找出这两个概念的“异、同点”,从而确定比较内容。最后,再引导学生用图表的形式(比较方法)得出结论。可以用比较教学法讲解的概念还有反应商(与标准平衡常数比较)、离子积(与溶度积比较)和氧化数(与化合价比较)等。

2.2 运用比较法记忆公式

在新老公式之间对比,通过找出“异、同点”加强记忆,也是比较教学法提高教学效益的重要手段之一,表1列出了《大学化学》可以利用比较教学法记忆的部分公式。

2.3 运用类比法描述规律

在讲解某些化学原理时,恰当运用类比教学法可以起到事半功倍的效果。例如,在讲解化学反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算方法时,可以将标准摩尔吉布斯函数变的计算方法作为类比泉,将标准摩尔焓变的计算方法作为类比源,然后再确定它们之间的相似属性,即类比知识单元进行简单并存类比,从而达到温故知新的教学效果。当然,在讲解化学反应的标准摩尔熵变的计算方法时,也可将标准摩尔焓变的计算方法作为类比源,进行相应的简单并存类比。再如,还可以在讲解一元弱碱中OH-浓度的计算方法时,与一元弱酸中H+浓度的计算方法进行对称类比;在讲解利用电极电势判断氧化还原反应方向时,与吉布斯函数变判据进行因果类比;在讲电极电势大小与氧化还原电对中氧化态物质氧化性强弱的关系时,与电极电势大小与氧化还原电对中还原态物质还原性强弱的关系进行协变类比等等。

2.4 运用类比法推导公式

3 结束语

经过几年的尝试,我们高兴地发现,恰当地运用比较教学法和类比教学法不但有利于教学效益的提高,而且还有利于学生思维方法的培养。当然,无论是比较教学法还是类比教学法,都只是一种教学方法而已,必须恰当使用,不能“为用而用”,更不能“滥用”。俗话说,教无定法,贵在得法。因此,希望本文能起到抛砖引玉的作用,以便全体同仁共同探讨教学方法,提高教学质量。

参考文献:

[1]侯臣平,吴翊.在教学中培养学生科学思维的几点认识――以《概率论与数理统计》教学为例[J].高等教育研究学报,2012,35(2):100-102.

[2]卢秋萍.比较思维的方法论探讨[D].武汉:华中师范大学,2008.

[3]王萍.类比思维在化学教学中的应用[D].苏州:苏州大学,2010.

[4]陈玉骥.“比较教学法”在力学课程教学中的运用实践[J].大学教育,2014(13):121-123.

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中图分类号:G424 文献标识码:A

Use of Analogical Thinking in Chemistry Classroom Teaching

ZHANG Wanping

(Gong 'An NO.3 Middle School, Jingzhou, Hubei 434309)

Abstract Analogical reasoning in the middle school chemistry analogies, wide scope of application, and this paper expounds the features of analogical thought from four aspects, and illustrates the application of analogy in chemistry teaching.

Key words chemistry; analogy; classroom teaching

1 类比思维的特点

类比法属于逻辑思维方法,类比是根据两个(或两类)对象之间在某些属性上的相同或相似,类推出它们的其他属性可能相同或相似的一种逻辑方法,其形成结构是“个别个别”,这种方法既借助已有知识,又超越其框架,将两个看似不相干的事物联系起来,进而产生新的信息、提出新的假设。类比推理在中学化学中类比形式多,应用范围广。教师善于类比,可引导学生从已知过渡到解决未知,从熟悉的过渡到解决生疏的,从明显的过渡到解决隐晦的,实现信息转移,从而发现新的原理。

2 类比思维在中学化学教学中的运用

2.1 运用类比思维,培养学生基础类比的能力

善用类比来理解概念。在讲授必修1《氧化还原反应》一节时,为使学生较快建立还原剂和氧化剂的概念,可引导学生回忆初中所学“干燥剂”的概念,刻意从定义和内涵、外延三个层面进行比较。

干燥剂:本身被潮解,能干燥其他物质的物质,例如生石灰因为吸水可以做干燥剂。

氧化剂:本身被还原,能氧化其他物质的物质,例如氧化铜在反应中失氧做氧化剂。

还原剂:本身被氧化,能还原其他物质的物质,例如氢气在反应中得氧做氧化剂。

“剂”作为化学中的特有称呼即物质,在“剂”前面的词,指该物质所具有的特性,如此这般,学生很容易突破了氧化剂与还原剂这个难点。

善用类比来深化概念。在讲到“同系物”这个概念时,已经学习了同分异构体,同素异形体,同位素,此时要把这些概念进行比较,才能使这些概念得到理解和深化,知道概念的内涵及外延。在高三进行复习时,更要把一些相近、相似的概念、定义进行类比,可使学生加深理解这些概念,且能收到较好的复习效果,提高复习效率。如:复习概念:电解质、非电解质,强电解质、弱电解质,四种平衡,五大常数等,这些概念都是成双成对地出现,进行类比复习效果较好。

2.2 运用类比思维,培养学生知识迁移的能力

在元素及化合物的教材编排中,采用了从个别到一般的演绎法。如《碱金属》中安排了钠作为代表物,《卤素》中安排了氯作代表物,知识的安排就是每一章节,先学习代表物的性质,然后根据同主族性质的相似性、递变性,推出其它同族元素的性质。这样就不仅仅学了一种元素的性质,而是整族元素的性质。在学习有机物时,也有类似安排,学习烷烃时,以甲烷性质类推烷烃性质,以乙烯性质类推烯烃性质,基本原理都是根据同系物结构的相似性,类推出其它同系物的性质。

在具体学习元素性质,二氧化硫化学性质的教学中,运用类化推理的方法,CO2与Ca(OH)2这一系列反应,学生是已知的。教师可充分利用从已知知识迁到未知知识。

通过这样知识的迁移,学生在回答“如何区别CO2与 SO2”时,会用澄清石灰水的方法进行检验。

3 运用类比思维,培养学生深化知识的能力

运用类比思维深化知识。在讲解高一化学《钠的性质》,讲解钠与水反应时,往往要补充钠与硫酸铜反应,此时要充分利用学生的已知知识:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,知道在金属活动顺序表中,排在前面的金属可置换出排在后面的金属,为此可设问:“把铁片放入硫酸铜溶液中可置换铜,现在如果把钠块放在硫酸铜溶液中能否置换出铜呢?”学生回答“能”,当学生发现实验结果与预期的结果有很大出入时,引发学生深入思考,自然明白钠与硫酸铜与铁和硫酸铜反应的不同之处,更能理解钠的活泼,若不引入铁与硫酸铜的反应,不会收到理想效果,在讲到《气体摩尔体积》时,先设问:“1L酒精与1L水混合,能不能得到2L 溶液?”再设问:“在标准状况下,1LN2与1LO2混合后,能否得到2L混合气体?”进行类比教学。在讲到浓硫酸的性质时,可列相应表格进行类比。一可通过比较得出浓硫酸的“氧化性”,二可通过比较得出“氧化性酸”,通过这样的类比来深化知识,例子还有很多,只有通过类比教学后,才能把知识深化巩固。

运用类比思维解决习题。不论在高考中,还是在竞赛中,往往会碰到一些题目,是从课本知识深化而来,这些题目从学生熟悉或似曾相似的题目、知识点衍变而来,这需学生用类比的方法解之,且在平时解题更需向学生讲授类比思维。如:

例1.科学实验证明,同主族元素的单质或化合物,其性质相似,例如,硫化物的性质类似于氧化物,过硫化物的性质类似于过氧化物,试写出下列反应的化学方程式:

(1)CS2与Na2S溶液一起振荡,水溶液由无色变为有色:__________________。

(2)As2S6溶于Na2S溶液中:__________________________________。

(3)Na2S2溶液中加入盐酸产生淡黄色沉淀:___________________________。

解析:根据同主族元素的单质或化合物性质相似的规律,运用类比思维即可解决问题。

(1)类比CO2与Na2O的反应得:CS2+Na2S=Na2CS3

(2)类比P2O5与Na2O的反应得:As2S5+3Na2S=2Na2AsS4

(3)类比Na2O2与盐酸的反应得:Na2S2+2HCl=2NaCl+H2S+S

在高考、竟赛中有许多题目是由平时常见的普通题目或课本知识改变而来,培养学生运用类比思维可以避免题海战术。

4 运用类比思维时,要防止知识的负迁移

图1

事物本身往往具有两面性,“类比方法”的使用也不例外,即有时类比的属性恰好是两者的相异点,例如:同族元素性质的递变性和物质的某些特殊性,极易造成类比错误,且这种错误具有强烈的诱导性,学生往往会屡犯不止,因此在对此类问题进行类比时,既要比较问题的共性,又要注意个性和特殊性,从而可以恰当运用类比法,应当指出类比应该符合实际情况。

例2.已知KMnO4与浓HCl在常温下反应能产生Cl2。若用图1所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并试验它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中有错误的是( )

A.①和②处 B.只有②处

C.②和③处 D.②③④处

作为一道新题,很多同学第一反应,这个制取氯气的原理没有学过,对于①只有靠“蒙”了,后续的②③装置还能判断。说明这些学生在分析问题时,抓不住问题的本质(制取氯气的原理本质是氧化还原反应),往往停留在表象(这个反应我没有见过),以上判断很简单,同学不是不会,而是没有想到。本题的隐含信息是:选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否),所以它们的发生装置与教材上介绍的应该相同,对于“常温下”这个信息更是视而不见。说明对有关联的知识或相似性问题进行类比推理过程中,一定要注意问题的差异性,不能忽略其本质特点,否则容易出错。

比如在必修1“硝酸和硝酸的氧化性”的教学中,有些学生利用九年级化学中盐酸的性质作出推断:因盐酸不跟铜反应,所以硝酸也不与铜反应;还有学生类比硫酸的性质作出猜想:浓硝酸与铜会反应但没有氢气产生,而稀硝酸与铜不反应。这是负迁移的极好的例证。通过比较、类推,自主建构硝酸可能具有的性质的猜想与假设。之后通过实验证实其合理性,进而产生新的信息,稀硝酸与稀硫酸的性质又有差异(稀硝酸与Cu却能反应),从而提出新的猜想。整堂课学生始终处于探究的兴奋之中,学习热情很高。

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案例1:化学平衡与水池

在平时教学中,我们感觉“化学平衡”抽象难懂,为突破难点,笔者将“化学平衡”与生活中的“水池”作了如下类比:(1)化学平衡:当一个可逆反应中同一种物质消耗的速率和生成的速率相等时,体系中各物质的浓度和百分含量保持不变,但正逆反应仍在进行(即达到平衡状态),如果正逆反应速率不等,各物质的百分含量将发生改变(平衡被破坏).(2)水池:假设一个水池有进水和出水两个管道,当进水和出水的流量相等时,水位保持不变,但水池中的水是流动的(即达到平衡状态),如果进水和出水的流量不等,水位将发生改变(平衡被破坏).

中学生的思维方式以形象思维为主,抽象思维相对滞后.通过与学生生活中看得见,摸得着的事例作类比,既能激发学生学习兴趣,又能消除知识障碍.

二、与其它学科知识类比,借鉴思维方法

案例2:元素周期律与哲学

按照元素周期律的现代解释,元素的性质随元素核电荷数的递增呈现周期性的变化.同周期从左到右,元素从活泼金属开始,逐渐演变为活泼的非金属,最后惰性元素结束,循环反复.同主族从上到下,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱,元素结构和性质既发生周期性变化,同时又波浪式、螺旋式向前发展.为理解元素周期律的本质,笔者引导学生运用哲学中“量质互变规律”去类比、理解,即物质的量变积累到一定限度,就会引起质变,没有量变就没有质变.物质在新质的基础上又开始新的量变,如此循环往复,不断向前,所以,化学被人们称为是研究物质由于量的构成变化而发生质变的科学.从哲学高度去理解“元素周期律”,学生理解将更加深刻.

在平时教学中,如果善于利用其它学科知识进行类比,既能借鉴其它学科的思维方法,又能拓宽学生思维的深度和广度,锻炼学生优秀的思维品质.

三、与学生已有知识类比,开发思维最近发展区

案例3:二氧化硫与二氧化碳

学生在初中已学过CO2,对其性质比较熟悉,SO2与CO2同为酸性氧化物,所以能和碱发生相似的化学反应.

CO2+2NaOHNa2CO3+H2O;

SO2+2NaOHNa2SO3+H2O

CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O;

SO2+Ca(OH)2CaSO3+H2O

CO2+2NH3・H2O(NH4)2CO3+H2O;

SO2+2NH3・H2O(NH4)2SO3+H2O

新旧知识往往具有某种内在的联系,如果学生能辨认各种知识的相似性,分析、概括出它们的共同本质,学生就能根据已有知识,自主探究未知领域,掌握探究世界的方法.

四、与科学原理类比,建立思维模型

案例4:物质的量与“曹冲称象”

化学上为什么要引入物质的量这个物理量,如何理解1摩尔微粒的计量标准.笔者借鉴了“曹冲称象”的原理与思想.“曹冲称象”的的方法是:先把大象牵上船,在船帮上划一道记号,再把大象换成石块,称出石块的重量,加起来总和就是大象的重量.大象太重,在当时无法称量,所以曹冲采用了化整为零的原理,运用了转化与等量代换的思想(把大象的重量转化为石头的重量).

而微观粒子质量太小、数量太大,以个数计量研究起来很不方便,所以化学家引入物质的量这个物理量,把可称量的宏观物体与一定数目的微观粒子联系起来,把0.012 kg C-12中所含的原子数称作1摩尔,采用了积少成多、聚沙成塔的原理(与化整为零相反).

五、防止类比机械化

案例5:根据类比得出的错误反应

Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3+2HClO(正确);

Ca(ClO)2+SO2+H2OCaSO3+2HClO(错误)

Fe(OH)3+3HClFeCl3+3H2O(正确);

Fe(OH)3+3HIFeI3+3H2O(错误)

Fe(OH)2+2HClFeCl2+2H2O(正确);

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中图分类号:G633.8

习题教学是以巩固知识训练思维方法和技能为目的的,来培养学生的学习能力提高学生科学素养。在实际教学中,习题学习所占的比重极大,是化学教学不可或缺的部分。科学的实施化学习题教学能够加深学生对所学知识的理解和掌握,更好的培养学生学习思考的能力.

在化学教育中不少学者都研究归纳推理和类比推理。我们可以把它运用到对化学习题的探究上。

何为归纳推理?何为类比推理呢?

一、 推理的定义内容

1、 归纳推理(从特殊到一般)

把某类事物中个别事物所具有的规律作为该类事物的普遍规律叫归纳推理。但是因为结论带有一定的猜想性所得的结论可能是错误的。

归纳法在化学教学中应用于(1)讲解概念定理定律(如质量守恒定律,气体摩尔体积,化学价)(2)讲解一些规律性的知识(如检验方法,中和热等)

培养学生科学归纳的能力(1)使学生了解科学归纳的形式规则(2)教师在教学过程中应做好科学归纳的示范(3)教师应为学生创设科学归纳的情境(4)教师应设计好科学归纳方法的习题(5)教师应有意识对学生进行科学方法的教学。①

2、类比推理(从特殊到特殊)

根据两个或两类对象有部分属性相同从而推出它们的其他属性也相同的推理

胡月红在类比方法在化学基本概念教学中的应用研究中:.1、教师都在无意识中使用类比方法教授化学基本概念,部分教师认为使用类比方法教学会产生错误理解,对如何正确使用类比方法存有疑惑。 2、使用TWA类比教学法,可以克服类比教学的一些弊端,取得良好的教学效果。3类比方法的介绍能显著促进学生对原子概念的学习,对优秀学生的促进作用尤其明显。4、类比源的解释能显著促进类比作用的发挥。5、类比中断能避免类比源和目标概念无限类比,减少相异概念的产生,促进对原子结构概念的理解。6、多重类比比单一类比更能促进学生学习。7、类比学习中既有类比方法的介绍。又有类比源!类比中断的解释,能够促进学生对概念的理解。对类比的建构,对概念的保持。②

但是类比不当会产生类比型负迁移,对学生进一步理解知识产生错误的作用。

二、推理的作用目前也是

目前,推理教育能够培养学生的创新思维已经成为共识的普通教育,

高中数学课程标准(实验)指出:在解决问题的过程,推理具有猜测和发现的结论。探索和提供思考的作用,有利于创新意识的培养。除了各种探究用推理来培养学生的创造性思维和研究方面之间的关系正确的想法

陈莉辉认为:利用合情推理,非逻辑思维能培养中学生的创新思维,合情推理可以通过直觉式启发、类比式启发、归纳式启发、猜想式启发、联想式启发等,普通高中数学课程标准(实验)。对学生进行启发式教学并同时引导学生多向思维。推理能培养学生的发散性思维,推理还能培养学生思维的创新性,推理的结论如果和批判的态度相结合可以发展学生的创新思维,推理还可以创设创新教育的情境。③

在数学教育过程中逻辑学有关推理的教育有助于培养中学生创新能力和创新精神的讨论和研究是欣慰的,我猜测推理的教学不仅有助于培养中学生在数学发现的才能,由于化学学科的特点,推理的教育与化学教育相结合将会产生更为令人激动的成果,

基于推理对化学创新的重大关系,化学发展离不开推理,在化学教育中适当展开推理教学是有必要的推理是科学发现的逻辑,虽然归纳推理推出的结论的真实性有待检验,但属于推理的归纳推理从少数的命题推出了多数的命题,它与问题相比产生了内容上的扩展,类比推理推出的命题没有前提的命题多,但是类比推理的结论是问题中所没有的新命题。这说明推理的结论虽然有待检验,但推理产生了新的命题,它们是新的科学探究的起点,由此可以说,是推理推动了科学的进步。

三、运用推理

对于推理的应用,必须一步步运用推理的知识,进行简单而有效的思考,才能使习题变得易于理解。有些推理并不能一下看到推理的过程,只能仔细的推敲,才能明白推理的内容。这种推理就是习题解题过程的推理,下面我们以一道习题为例,展示推理的过程。

1、要仔细审题,抓住要点,一定要了解题目的已知条件是什么?要求什么?

(例题、将某碳酸钠和碳酸氢钠混合2.74g 加热到质量不再变化时,剩余物质的质量为2.12g 求混合物中碳酸钠的质量分数。)

在这道题中我们已知的是混合物的质量和剩余物的质量,要求的是混合物中碳酸钠的质量分数。要解这道题的关键就是先求出碳酸钠的质量,而求碳酸钠的质量必须求碳酸氢钠的质量,而碳酸氢钠的质量又可通过求二氧化碳和水的质量来求出,通过前面一步步的推导,我能知道了求碳酸钠质量分数的关键所在。

2、回忆题目中的知识点、概念、定理公式并运用到解题的过程中

这道题的主要讲的就是有关钠的知识,我们应该好好回想一下有关碳酸钠和碳酸氢钠的知识,在回想中发现加热时碳酸氢钠分解生成碳酸钠、二氧化碳、和水。二氧化碳是气体会放出,剩下的固体就是碳酸钠。那水呢?我们知道题干中告诉我们加热到质量不再变化,其中水会蒸发所以水以水蒸气的形式和二氧化碳一块放出,加热前和加热后质量的变化即是水和二氧化碳的的质量,我们可以通过质量的变化求出碳酸氢钠的质量进而求出碳酸钠的质量既求出碳酸钠的质量分数。

3、进行推理并注意题目的因果关系,写出正确的解题过程。

从题干可知,只要求出碳酸氢钠的质量即可知道碳酸钠的质量,只要求出放出的水蒸气和二氧化碳的质量即可求出碳酸氢钠的质量,水蒸气和二氧化碳的质量就是反应前后的质量之差。通过以上的推理我们就可算出正确的答案。

(设混合物中NaHCO3的质量为x依题意,有:

总之,习题教学,目的是巩固知识,正确认识科学的教学,运用科学的方法组织教学,不仅可以巩固知识,而且可以培养学生分析问题,解决问题的能力,教会学生总结解决问题的规则,掌握解决问题的思路和方法。因此,教师应通过各种手段,激发学生的主动性,通过行使,培训,评估,讨论,启蒙思想,教学方法,培养能力。

参考文献

①石婷婷,李宏伟,胡志刚。(化学教学中的科学归纳逻辑。哈尔滨学院学报2002.23(8))

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【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)09-0094-01

《普通高中化学课程标准》(实验)提出了知识与能力、过程与方法以及情感态度价值观的三维教学目标。要实现化学课程的有效教学,可以有多种方法和途径,其中类比思维有着不可替代的作用。下面结合高中化学新课程教学实践案例,就类比思维的开发利用作一探讨。

一、在化学学科教学中多角度利用类比思维

1.类比思维使化学知识系统化。化学学科的特点是知识零碎,需要记忆的知识多,学生即使记住了,也不一定会运用。为此,老师应该寻找化学知识之间的相似处进行总结,使学生记住一些知识就能回忆起与之相关的其它知识。

案例一:在物质的漂白性教学中,我们发现H2O2、Na2O2、O3、浓硝酸都因具有强氧化性,而能漂白物质。其实,通过类比不难发现,它们在一定条件下都能反应释放出O2,因此,老师可引导学生得出结论:在一定条件下能反应释放出O2的物质一般具有漂白性。

这样,可使学生在学习化学知识时,举一反三,触类旁通。

2.类比思维使化学知识模型化。一般来说,一个研究对象从不同角度看会有不同的特征。

案例二:等效平衡一直是学生学习化学反应平衡的难点,为此,老师可引导学生把诸多等效平衡问题归纳为如下三个模型。

模型。憾ㄎ拢t)定容(v)条件下,对于一般的可逆反应,改变起始加入情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的量与原平衡相等,则两平衡等效。

模型:在定温(t)、定容(v)情况下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,改变起始加入情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的量之比与原平衡相等,则两平衡等效。

模型#涸诙ㄎ拢t)、定压(p)条件下,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相等,则两平衡等效。

师生共同建模后,学生在解决实际问题时,只要通过类比找出问题间的对应特征,然后“对症下药”就可以了。这样,学生在学习等效平衡时就会充满自信,取得事半功倍的效果。

3.联系生活,类比思维使化学知识形象化。根据“最近发展区”学习理论,新知识的学习要以学生原有的知识为基础,因此,在认知学习中新旧知识的类比是必须的。在学习比较难懂的化学原理时,教师如能联系生活经验,就可使深奥的原理浅显易懂,同时增强学生学习化学的兴趣。

4.联系学科间知识,类比思维使化学知识本源化。类比思维不仅可使本学科的知识得到归纳和融合,也可以使学科间的知识进行融合。

案例三:勒夏特例原理指出:改变影响化学平衡的一个因素,平衡将能够减弱这种改变的方向移动。这一高度概括的化学原理,学生往往理解起来比较费力。其实,对于理化班的学生来说,这一原理并不陌生,相似的原理在物理中也存在,就是楞次定律。楞次定律指出:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

两原理都是“由静到动”的规律,在本质上融合得相当完美,教师只要对这两定律稍加点拨,理化班学生就可以很快理解。再如,学生在理解离子键和金属键的强弱问题时,教师可以引导学生联系物理中的库伦定律,阴阳离子(金属阳离子和自由电子)电荷数相当于点电荷的电量,阴阳离子(金属阳离子)半径大小相当于点电荷间距离。这样,学生不难理解,阴阳离子(金属阳离子和自由电子)电荷数越大,阴阳离子(金属阳离子)半径越小,离子键和金属键越强。又如,学生在理解物质所具有的能量越小,该物质越稳定这一规律时,教师可以让学生体会物体累积越高,该物体具有的势能就越大,那么该物体倾倒的可能性也越大。这样,借助物理原理一下子就可以使学生理解上述规律。

通过学科间知识的类比,学生不仅可利用非化学学科的知识加深理解化学学科的知识,而且可使学生体会到化学学科不是孤立的,自然界物质运行规律在本质上有许多相通之处,可启迪学生的思维,提高学生的思维品质,使学生的思维从感性思维上升到理性思维,使学生在哲学层面上深层次理解物质世界,探索物质世界的本源性。

5.类比思维使学生思维更具创造性。培根说过:“类比联想支配发明”,运用类比常会产生新的发现和发明。将两个以上的事物或信息进行对照,交合类比,双方可以是同类,也可以不同类,甚至风马牛不相及,但在两种事物的交界边缘上可能就会取得创造性的突破。如鲁班发明锯子,就是从一棵带刺的小草上得到的灵感。

二、运用类比思维的几点建议

类比思维的运用是以客观事实为基础的,对象之间存在相关性是运用的前提,结论具有或然性,因此需要经过实践检验,具有一定的局限性。在运用类比思维时我们应注意以下几点:

1.要深入实质,力戒机械类比。在运用类比思维的时候,不能机械类比,一定要注意一些物质的特殊性,防止得出错误的结论。例如,已知Fe3+、Al3+与CO3在溶液中均可发生双水解反应,在溶液中Al3+与S2-混合也能发生双水解反应,由此类就推出在溶液中Fe3+与S2-也发生双水解反应。这一推断忽视了Fe3+的氧化性,与事实不符。教师要特别注意事物之间的差异性,切忌仅凭表面的相似甚至假相似就运用类比,否则只能得出错误的结论。

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[中图分类号] G633.8 [文献标识码] A [文章编号] 16746058(2015)260097

化学是一门历史悠久且充满活力的学科,在人们认识和改造物质世界中起到关键作用。当前,我国不断强调素质教育,注重培养学生的思维能力。那么,如何培养学生的思维能力呢?

一、利用提问教学,培养学生的思维能力

在以往的教学中,多以教师讲解为主,学生在学习的过程中只能被动地接受知识,以至于学生失去学习的兴趣。因此,教师应凸显学生的主体地位,促使学生更好地参与、思考和探究化学教学内容,充分调动学生的学习积极性。同时,有效结合提问方式,更好地培养学生的思维能力。

例如,在《硝酸的强氧化性》的教学中,教师可利用课本内容或学过的知识,以巧妙的提问来引发学生思考、探究。如“硝酸与金属之间是否能发生反应?如何验证?”“酸与活泼金属反应会产生氢气,其中有何规律?”通过问题的提出,不仅能够激发学生对实验设置的好奇心,帮助学生巩固旧知识,更好地掌握新知识,还能从表面文字知识过渡到更为深刻的理性思考,有效培养学生的思维能力。

二、通过类比方式,培养学生的思维能力

由于化学科目中有较多的知识点,其中有许多类似的化学概念,大部分学生在学习过程中很容易混淆,极不利于学生学习和运用知识。因此,教师可根据课本内容,改变教学方式,充分利用类比来培养学生的思维能力,并以此加强学生的理解能力和整体学习能力。

例如,在《铁铜及其化合物的应用》的教学中,教师针对教科书中其他相似的概念及观点,利用类比方式进行教学设计。比如让学生在金属的物理通性的学习之后,通过总结课堂所学内容,将铁、铜的物理性质进行类比,并找出其中的相似点和不同点。然后在课堂上与同学们共同分享自己的类比结果,进而加深对铁、铜物理性质的印象和理解。又或者,教师根据铁、铜的其他内容,再结合金属的化学通性,在课堂上设立铁、铜与非金属、氯气、盐溶液、水和酸等物质反应的类比,要求学生找出铁、铜在化学性质上有什么不一样以及在其反应中化合价变化的异同。其次让学生利用氧化还原的概念和观点,通过类比方式,帮助学生完善对铁、铜知识的学习,帮助学生充分理解物质学习的关联性、整体性等,并为学生今后更深层次的知识结构学习奠定基础。在类比的过程中,学生不断挑战自己的思维方式,有效增强了思维能力。

三、重视实验教学,培养学生的思维能力

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在高中化学教学中,教师不但要传授学生知识,更重要的是培养学生的技能,而在技能学习中,认知策略是对学生思维与学习的一种十分重要的技能,认知策略指学生在认知加工中的自我评价、自我觉察以及自我调节,在学习与解决问题中,需通过思维选取一定的手段或方式,以支配学习与思维行为,认知策略的水平不同所选择方式也就不同,而其水平的高低影响着信息加工,进而影响学生的学习效果,因此,在高中化学教学中。教师应重视学生认知策略的培养,促进他们能力的全面发展。

一、利用比较辨析法,加强学生概念理解与记忆

在化学课程中,概念较为抽象、知识点较多,因而学生感觉学习与记忆困难,常常出现概念混淆的现象,究其原因,学生在概念的认识上仅停在知识的感性记忆上,未能理解与把握概念,当学习字意与语意类似的概念,如,原子与元素、化合物与纯净物、电离与电解、同位素与同素异形体等,则会张冠李戴,因此,教师在教学中应指导学生比较辨析,使其理解与掌握相近概念的本质含义、应用范围、相互联系,教学一些意义相反且相互联系的概念时,则可用比较辨析来帮助学生理解与记忆,如,水解与酯化反应、加成和消去反应、氧化和还原反应等。

在学习化学新概念时,若原有的知识不清晰或不稳定,可通过比较辨析法找出新旧概念之间的异同点,这样,不但加深原有概念清晰度与稳定性,还可保持新概念的记忆,如,物质的质量分数与量浓度,这是常见的表示溶液与其所含溶质关系的不同方法,而它们的换算则是一个教学难点,若将其比较辨析,则会发现它们均是表示溶液与溶质的关系,只是溶质的量与溶液的量的表示方式不一样,表示溶液的量:质量分数中,以质量表示;而量浓度中,则以体积来表示,溶质的量的表示也是不同的:质量分数中,以质量来表示;而量浓度中,则以物质的量表示,这样,通过比较辨析,学生便能明确它们的换算实质,从而形成清晰的解题思路。

二、利用认知同化策略,引导学生构建化学新知识

在学生学习过程中,新知识的获得需基于已有知识结构,通过提取与新知相近、有联系的旧知识,并产生相互作用。形成有机联系,然后使新知“固定”与“归属”,从而构建起新知结构,这一过程即认知同化,因此,在教学中,教师应不断向学生示范认知同化策略,促进他们的理解与掌握。

例如,制取气体的装置,在氨气的实验室制法学习时,学生对氧气的实验制法已有了掌握,所以,在氨气制取装置中则可通过氧气制取装置来同化,对其制取装置一样的原因进行比较,然后学生掌握气体制取的反应条件、反应物状态对反应装置的基本要求后,又可同化上升到固体和固体加热反应来制取气体时,怎样选取反应装置,同样,对于液体与固体在不加热或加热条件下相互反应时选取制取气体装置,均可应用同化策略进行学习,这样,不但巩固了原有知识,还有利于新知识的构建。

三、通过类比迁移法,帮助学生知识延伸与巩固

为了促进学生认知结构的发展与完善,教师在教学中应培养学生另外一种认知策略――类比迁移,通过类比法,将所学知识向另一知识迁移,从而降低学习的难度,有利于学习新知识,因此,在教学中,教师应尽量通过类比迁移法帮助学生掌握与体验新知。

例如,“化学平衡理论”的教学,这一内容是较为抽象的基本化学原理,学习难度大,而学生已学习了溶解平衡相关知识,因此,教师可类比溶解平衡,将其迁移于化学平衡中,化学平衡的各影响因素则可迁移反应速率的各影响因素,而在化学平衡的各影响因素认识后,可以类比迁移到盐的水解这一知识点的学习中,让他们分析为何盐的溶液中,其酸碱性会不同,讨论如何抑制或促进盐的水解,在知识迁移中,教师应重视一般原理与基本概念的教学,从而帮助学生掌握原理与迁移策略,另外,教师除了指导学生知识迁移外,还应指导他们技能与策略的迁移,如,卤素性质的认知同化策略,可迁移至碱金属元素、氧族元素性质的探究,类比迁移法既可用于学习课本知识,还可推理与分析未知知识;不但可用于解化学计算题,还可解合成题、推断题等。

四、通过提纲图示法,促进学生形成知识体系

在学生对新知识的学习中,尽管新知识在头脑中已与原有知识建立联系,但这只是纵向的联系,很难构建知识体系,因此,为了让学生将所学内容在记忆中形成知识网络,教师在教学中应隔一定阶段引导学生把孤立、分散的知识进行组织与归纳,并表示出各知识点的相互联系,而提纲图示法则是一个不错的策略,能够把语言方式的信息变为图示的视觉信息,更直观化、条理化、简单化地呈现出知识点的关系。

如,学习完卤素、碱金属或其他物质的各种化学性质,教师可引导学生通过提纲法对其进行总结与概括,学习初期,教师可提供提纲结构,留出一些提纲空位让学生补足,学习中期,只提供给学生小标题与大标题数目,使其完成小标题及其内容,最后,让学生自己概括与总结出提纲,这不但可以帮助学生对知识进行提炼知识,把握它们的共性,还掌握了各知识点的层次及其逻辑关系。

此外,图示法也是表现知识点的联系的一个途径,例如,学习摩尔质量、物质的量、气体摩尔体积等,教师可指导学生通过概念以图示法总结出微粒数、物质的质量及溶液体积或气体体积的联系,这样,不但把零散孤立的各知识点进行横向联系,同时加深他们对知识的理解与记忆。

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【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889(2015)02A-

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初中物理是启发学生思维、引导学生思考的关键学科,学好初中物理,能够为学生学习其他学科知识打下基础,也能够激发学生思维、促进学生探究,引导学生更好地学习和生活。学习物理知识需要讲究学习方法和策略,不能盲目死记硬背,也不能全身心投入到做题中,需要正确运用方法,提升学习效果。而类比教学是一种比较恰当的教学策略,它运用事物之间的联系,寻找事物之间的相似点,通过类比推理,创新思维,获得新的知识。结合建构主义和新课程理念,运用类比教学策略,能够基于学生的认知水平,不断拓展学生的知识网络。

一、新旧知识类比,拓展知识架构

新旧知识类比,就是基于学生的认知基础,了解学生已经掌握的知识和方法,寻找新旧知识的连接点和相似性,引导学生类比分析和探究,促进学生构建新知识网络和框架。基于最近发展区理论和建构主义思想,初中学生处于学习物理的基础阶段,初中物理教学应该基于学生的认知水平和能力,创设合适的教学情境,引导学生互助探究,促进学生的思维拓展,自主学习和体验。运用新旧知识类比,要求教师引导学生思考与互助探究,不断提升学生的学习能力与实践探究能力。

例如,在学习“内能”相关知识时,就可以运用新旧知识类比,引导学生结合“机械能”进行类比分析,深入探讨机械能的宏观层面以及内能的微观层面的不同点,分析其相似点。机械能是宏观层面物体的动能和相对位置具有的势能之和,内能是微观层面分子无规则运动的动能和分子之间引力、斥力产生的势能之和。同样,密度、电阻、比热容的学习也可以运用类比的方法,引导学生加深对理论知识的理解,更好地构建知识网络,提升教学效果。

二、联系生活经验,得出相关规律

联系生活经验,将物理知识与生活实际进行类比,得出相关规律,更好地总结经验,服务于生活。生活中蕴含着丰富的知识和道理,教师应引导学生通过生活实践来完善理论知识,同时,通过理论知识的指导又反过来不断促进生活实践。因此,教师应联系生活,将学生感兴趣的、熟悉的生活现象与物理知识类比,促进学生自主观察与分析,提升学生发现问题、解决问题的能力。

例如,在学习“二力平衡”相关知识时,笔者通过引导学生由生活中常见的杠杆原理出发,分析扁担、天平等常见事物,了解力与力臂的反比关系。在学习“摩擦力”相关知识时,笔者引导学生从生活中常见的现象出发,探讨“将桌子推动前不断增大推力,桌子不动,在推动后,维持一个不变的力,桌子匀速,增加力,桌子加速”等规律。

三、学科知识类比,促进融会贯通

各学科之间存在着相互联通的关系,教师应找出学科知识之间的相似性和契合点,引导学生融会贯通,是提升教学实效,促进学生综合能力提升的关键一环。多学科综合也是新课改理念的指导思想,因此,在进行初中物理教学时需要打破学科界限,运用多学科知识类比的策略,引导学生全方位、多角度地分析和解决问题,形成科学素养。

例如,在学习关于“能源与可持续发展”知识时,结合物理与化学中的环保知识进行类比分析,类比化学中讲述的化学燃料燃烧对环境的危害,探讨寻求清洁能源、再生能源的方法,综合开发和利用可持续发展能源,再运用物理知识进行能量转换效率的学习。“透镜”的学习与轴对称相关知识也可以进行类比分析。通过综合学科类比,提升学生的科学素养和解决问题的能力。

四、理论实践类比,促进自主探索

将理论运用于实践是验证理论的最佳方式,由实践反过来得出理论是拓展理论知识的方式。初中物理教学中,教师可以将理论知识与实践进行类比分析,引导学生结合理论自主探索和实践,不断拓展自身的知识架构,不断完善学生的思维、方法和能力。

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类比推理是数学教学中有效的思维方法,可以使枯燥抽象的数学知识变得具体而生动,这对于学生理解没有生命的数学知识是非常重要的。教学中积极运用类比推理,引领学生思想,注重学生能力培养,不仅可以提高知识的易理解度,还可以使抽象的数学知识变得更易理解,更易掌握。因此,探讨和研究类比推理,对提高高中数学教学质量会产生积极作用。

一、类比推理的概念及价值作用

(一)类比推理的概念

在学生认知过程中,类比推理是核心内容,通过两个对象之间存在的相同属性,对其他相同属性做出相应推理,能够对新概念有更深入的理解,同时将大脑内储存的知识运用到其他环境下,从而找到解决问题的全新思路以及途径。类比推理是数学教学中非常重要的教学方法,在高中数学教学中运用类比推理,能最大限度地提高学生的创新意识和发散思维,能最大限度地开拓思路,激发灵感,对数学产生浓厚兴趣。

(二)类比推理在数学教学中的价值

类比推理在高中数学教学中,可以帮助学生提高新技能、丰富新知识,对于数学教学有极其重要的作用,可以激发学生创造性思维能力,这对于涉及大量琐碎知识的数学学科来说是非常重要的。通过类比推理,教师在教授的时候可以将很多琐碎的知识以类比方式呈现,缩小学生生活与教学内容的差距,这样可以有效降低数学知识的难度系数,提高学生兴趣,让学生可以举一反三,触类旁通。随着新课程改革的不断深入和发展,类比推理在数学教学中受到欢迎,特别是在高中数学教学中越来越得到重视。

(三)类比推理在数学教学中的作用

高中数学和初中数学相比较,最大的不同点在于高中数学的强抽象性和严谨性。然而,从思维角度出发,高中生的思维在逐渐由思维的具体性向抽象性过渡。因此,在学习数学过程中,高中生仍需要在具体对象的基础上,通过利用原有的知识,才能进一步理解和掌握新的概念和定理。所以,教师要科学使用教学方法如列举实例、类比推理等,帮助学生更好地理解抽象性的数学问题。此外,从知识的形成上看,数学学科具有的特殊性就决定了数学知识点之间的内在联系性,也正是因为这种强大的联系使得类比推理在高中数学中得以广泛使用。

二、类比推理教学需要注意的问题

类比推理在高中数学教学中发挥出积极作用,但如运用不当,会适得其反。因此教师必须要有正确的教学方法:第一,教师在授课的过程中,要注意从具有相似点或相同点的事物中提取出学生感兴趣的地方,发散学生思维,培养学生创造力,提高学生的思维能力。第二,教师要及时充电,学习更多相关知识,这样才可以灵活地引导学生,通过对比找出相同或相似的地方,特别是学生感兴趣的地方,进行学习和掌握。最后,学生应该是学习的主体,教师授课应该以充分调动学生积极性为目标,通过类比推理的运用,充分体现学习中的问题,并针对这些问题及时解答,才能及时提高学生接受知识掌握知识的能力和水平。

三、类比推理在高中数学教学中的应用方法

在高中数学教学中,类比推理有着非常重要的作用,教师在课堂上合理运用类比推理,可以启发学生进行思考,培养学生的创新思维。对于课本上的重点,难点,运用类比可以极大地减轻学生的负担,更易于学生理解,提高学生对知识的掌握能力,提高学生的学习兴趣和记忆能力,以及发散性思维。在数学教学中,类比可呈现的方式很多,通过类比可以对新知识加深了解,也可以对学过的知识进行温习,对于死记硬背所储备的知识进行进一步的了解、剖析。教师在高中数学类比推理教学中可以使用以下应用方法。

(一)平面与空间的类比推理

数学是数字和模型组合的一门学科,如从平面到空间的类比,就将简单与复杂的物质进行对比,加上平面元素与空间元素的类比,使原本复杂抽象的空间变得易于理解,这是十分重要的一种教学方法,值得借鉴。

(二)抛物线切线研究中的类比推理

抛物线对于很多高中生来说是非常复杂和难以理解的,如果教师在讲述抛物线切线的时候可使用以下问题来进行引导将会有很不一样的效果。

a.什么叫圆的切线?什么叫圆的割线?

b.能否像定义圆的切线那样给出抛物线切线的定义?

c.过圆上一点的切线是由过这点的圆的割线怎样形成的?

教师通过提出问题引导学生思考,进而让学生进行更为细致的观察和类比,就可以给出比较贴切的抛物线的定义:连接抛物线上的任意两点可以做一条割线,固定的点A不动,逐步移动B向A靠近,割线AB的斜率在不断变化,当B趋向于A的时候,这条线被称为曲线在A点的切线。这样通过不同概念间的类比联系进行区分和记忆,可以让学生直观地了解,更通俗易懂,降低了学生对此概念的抗拒,而且在这个过程中可以增强学生的观察比较能力,加强了所学数学知识的系统性、规律性,可以使所学知识更为连贯地衔接。

总之,类比推理具有直观作用,将陌生的、抽象的东西形象逼真地展示出来,深入浅出,易于理解。因此,高中数学教学,应该将类比推理训练融入到课堂教学中,使类比推理的有效性得到全面发挥,这不仅仅是为了应付各种考试中出现的题型,而是改变学生厌学数学、提升学习热情的最好方法。

参考文献:

[1]杜长.固类比推理在高中数学教学实践中的应用研究[J].中国校外教育:上旬刊,2013(12).

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