高中化學解題中的逆向思維應用路徑探析

摘

要：在高中化學課堂上，隨著學科內容和難度的增加，問題設置變得更加靈活。在解決問題的過程中，學生要通過對問題的分析、總結和歸納逐步提高自己的問題解決能力。學生在解決問題時，需要必須具備一種思維方式——逆向思維。如果學生總是從一個固定的角度進行思考，那么就有可能會走進“思維的死胡同”，從而影響問題解決的效果。同樣地，化學知識可能會有很多種不同的題目，這對學生的思維靈活性是非常大的挑戰(zhàn)，因此高中階段的學生一定要形成逆向思維，這樣才能更好地解決問題。關鍵詞：高中化學；解題；逆向思維；正向思考高中化學知識兼具復雜性、邏輯性和抽象性等特征，學生所學習的化學知識越多，學習難度就越高。但是化學知識同時也具備了規(guī)律性和系統(tǒng)性，各個知識點之間有著密切的關聯(lián)性。基于上述特征，在解決化學問題時，學生運用逆向思維，并適當改變解題的思路，可以讓化學題目的解題流程變得更加簡單。一、通過問題發(fā)散，培養(yǎng)逆向思維逆向思維更利于發(fā)散學生的思維，從而形成與傳統(tǒng)解題方式不同的解題思路，為學生帶來新的思維發(fā)展方向；學生在解題的過程中，能夠在現有結論或已知問題的基礎上進行倒推，以此對猜測的正確性進行判定，從而達到簡化解決問題過程的目的。比如，教師提出問題：“在甲烷中，氫原子可以被其他原子或原子團取代，當氯原子取代時，就會產生四個不同的物質，即ＣＨ３Cl、ＣＨ２Cl２、ＣＨCl３、ＣCl４，并且這四個物質中有一個能夠證明甲烷分子并不是平面正方形結構，而是正四面體結構，請同學們想一想，上述哪個物質能夠證明這個結論？”已知甲烷分子中，有Ｃ、Ｈ兩個原子，它所形成的Ｃ－Ｈ鍵也是一樣的，所以它在空間上有兩種形式，一種是平面正方形，另一種是正四面體。但如果用不同數目的氯原子取代，則會產生不同的Ｃ－Ｃｌ鍵。在解決這道題目時，教師可以發(fā)散學生的思維，指導學生進行逆向思考，即指導學生進行前提假定，假定當甲烷為平面正方形結構時，ＣＨ３Cl、ＣＨCl３、ＣＣl４都只能制造出一種結構，然而ＣＨ２Cl２卻存在著兩種完全不同的形式，這與題干中所提到的四種物質有著顯著區(qū)別，因此可以證實平面正方形的結構是錯誤的，從這里就可以判斷出甲烷本身的結構屬性。由此可見，在這個問題中，有一些知識點已知，在具體分析時，學生要采用逆向思考的思路，先對一個不正確的前提進行假定，然后再根據這個假定判定四種物質的基本結構，這樣就能發(fā)現其中的假定沖突，從而實現反推驗證。二、通過推導，培養(yǎng)逆向思維在高中化學的解題教學中，有些難題要循序漸進地得到解答，部分高中生在思考問題的過程中，可能缺少深入思考與分析，在簡單思考幾步之后，就急于開始解答題目，結果局限了自己的解題思路。為有效解決上述學習問題，在解題時，教師可以引導他們使用推導法，經過一步一步推導，在實踐和思考的過程中，逐漸地發(fā)展學生的逆向思維。推導方法運用的關鍵，在于運用問題中已經明確的題干信息進行逆向推理，逐漸尋找切入點，從而解答問題。在進行邏輯推導的過程中，學生的思維能夠有效擴展，這有助于他們理清問題中的關鍵點，尋找出解決問題的方法，從而提高解題效率。比如，“ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ這五種物質中包含相同的元素，有可能會發(fā)生一些轉化。其中ａ是單質，ｂ是氣體，ｃ和ｄ都是氧化物，ｅ是酸。請同學們想一想，ａ有可能是以下哪種單質？第一種是Cl２，第二種是Ｎ２，第三種是Ｓ，第四種是Ｓｉ。”面對這樣一道推導問題，如果學生在回答時，僅依靠正向的思考方式，解題就會比較困難。此時教師可以引導學生運用逆向思維進行分析和推斷，這樣能很快得出結果。具體而言，教師可以指導學生先假定認為“ａ有可能是Cl２”，則其對應的ｃ和ｄ氧化物這一條件將不能滿足，并且ｂ為ＨCL，也不能保證ｃ物質是氧化物，可以將這一假定的觀點剔除。接下來，由學生沿著這樣的思考模式，繼續(xù)推導剩余的選項。如學生假定認為“ａ有可能是Ｎ２”，則ｂ是ＮＨ３，ｃ是ＮＯ，ｄ是ＮＯ２，ｅ是ＮＨＯ３。在反應中，氨催化氧化產生ＮＯ，然后與氯進行化學反應，產生氮氣，這個結果顯然與推斷的結果不一致，因此也可以排除這一假定的觀點。學生逐個進行推導，有效簡化了推理的整體流程，快速、精確地獲得了答案。三、通過思維轉換，培養(yǎng)逆向思維在過去的學習中，學生已經積累了一些解題經驗和解題技巧，并擁有了一些基本的化學知識基礎，擁有的化學認識體系也越來越完善?；诖耍處熢诮虒W過程中，要側重進行解題思路的點撥、指導、啟發(fā)，幫助學生掌握解決不同化學試題的技巧，再配合化學知識的靈活應用，就能夠獲得較好的學習效果。對此，教師可以主動地對自己的教育模式進行調整、改進，用科學的問題解題練習來培養(yǎng)學生的逆向思維，通過對問題的分析和觀察，讓學生慢慢學會如何用化學知識解決實際問題，從而提高學生的化學問題解決能力。如可以通過設置正反向轉化的化學試題，利用相同的知識設置不同的題目，讓學生通過對這些問題的分析、總結和歸納，達到逆向解題的目的。在正反解題中，需要學生首先要進行正向思考，然后要進行逆向思考，這樣才能更好地培養(yǎng)逆向思維。比如，教師提問：“為了避免水被Ｃｒ２Ｏ７２－污染，通常會添加一種化學試劑，將其變成Ｃｒ３＋。請同學們想一想，這個化學試劑是以下四種中的哪一種？第一種試劑是ＮａＯＨ溶液，第二種試劑是ＦｅＣｌ３溶液，第三種試劑是明礬，第四種試劑是Ｎａ２ＳＯ３和Ｈ２ＳＯ４。”這道問題的重點考查知識點是“氧化還原反應”，在提出問題后，教師需要指導學生的解題過程，之后再進行逆向習題設計，這樣可以轉變學生的思維，使學生進行逆向思考。如“請同學們結合自身生活經驗，思考在真實的生活中，Ｎａ２ＳＯ３和Ｈ２ＳＯ４能夠被用于做什么？”利用逆向問題讓學生展開思考，對逆向問題展開解析，能夠引導學生轉變思路，從與之相反的角進行思考和分析。學生在思維的轉變中，不僅鞏固了基礎知識，還提高了思考能力。四、利用可逆性思考，培養(yǎng)逆向思維逆向思維的特征是解題思路清楚，解題快速，它的應用是以結果為條件，將其視為解決問題的起點，是反向解析化學反應過程的一種解題方法。在化學問題的解題中，許多問題都可以通過逆向思維來高效求解，進而提升學生的化學綜合素質。比如，教師可以提問：“一質量分數為２５％的?。龋玻樱希?，正好與4克鎂粉、鐵粉和鋅粉的混合物發(fā)生反應，在將水蒸發(fā)干凈后，能夠獲得100克的固態(tài)物質，請同學們想一想，其中所產生的氫氣的質量是多少克？”如果用常規(guī)的方法解決這道問題，就必須把鎂粉、鐵粉和鋅粉的量都設置為未知數，然后才能對它們進行單獨的分析和計算，這個過程很煩瑣，而且計算量也很大。如果采取逆向思維，學生就可以從以下角度進行分析：各種元素的質量在反應前后沒有改變，鎂粉、鐵粉、鋅粉都充分地參加了反應，并形成了硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鋅；在蒸發(fā)掉水分后，100克固體物質為硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鋅的混合物，其中4克為鎂、鐵、鋅三種元素的總質量，其余的ＳＯ４２－質量為96克。接下來，學生結合ＳＯ４２－和Ｈ２在反應中的關系，推算出產生氫的質量為2克。總之，解決問題是高中化學教學的關鍵。解決問題的水