如何在化学教学中培养学生的推理能力

张雪龙

摘 要：推理是人类思维活动的基本形式，推理能力是衡量一个人思维能力高低的最重要标志。归纳推理、演绎推理和类比推理是进行科学研究的重要方法，因此化学老师要充分利用现有的教学手段培养学生的推理能力。

关键词：推理能力；化学史；实验教学；新旧知识

一、了解化学史，体会推理在化学研究中的应用

化学史为培养学生科学的学习方法和研究方法提供了丰富而生动的素材，如拉瓦锡通过对大量燃烧反应实验结果的分析，运用推理中的归纳推理，提出了氧化学说，否定了有关燃烧的燃素说。又如哈伯通过大量的实验发明了催化剂，利用类比推理得出：用铁屑固定氮气合成氨，从而制造出大量的化肥，大大提高了粮食的产量，挽救了数以万记的生命。再如俄国化学家门捷列夫 在“元素表”“八音表”的基础上对已掌握的大量化学事实做了对比（类比推理）、根据物质的物理性质和化学性质之间联系做了推理（主要是演绎推理），努力从中探寻各种规律，绘制出世界上第一张元素周期表，为后人研究和发现新元素提供了理论依据。

二、用好教材，发挥教材在培养推理能力中所起的作用

有些化学概念、化学规律（包括定理、公式等）在建立時，用到的思维方法主要是推理。中学化学教材中包含着丰富的推理内容。如中学化学教材必修1中《化学计量在实验中的应用》这一节中，气体摩尔体积的概念是根据标准状况下1 mol气体的质量和密度通过演绎推理和归纳总结得出的。阿伏加德罗定律推论的计算公式是根据克拉贝龙方程通过演绎推理得出的。而对元素周期律及原电池构成条件的研究，则是老师通过演示实验，由学生根据实验现象和元素化合物知识进行归纳推理得出结论。上述内容教材中有的给出了答案，有的没有直接给出答案，不管怎样，教师在讲授这些内容的时候，不能代替学生做出答案，而应正确引导学生自己推理，发挥学生在学习中的主人公作用。

三、在化学实验教学中培养归纳推理能力

归纳在个别事物的考查，抽象出一般规律，然后概括到同类事物中，得到一般结论的推理。化学是一门实验科学，实验是化学研究中运用归纳法的基础。如实验室用乙醇制取乙烯，将实验获得的气体通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液的颜色褪去，但使酸性高锰酸钾溶液褪色的气体不仅仅是乙烯，也可能是二氧化硫气体，原因是乙醇中含有碳、氢、氧三种元素，浓硫酸能使乙醇碳化，在高温下浓硫酸将碳氧化而自己被还原为二氧化硫。由此可以归纳推理出：多数含氧衍生物在高温下遇到浓硫酸会有二氧化硫生成。又如实验室制取氯气用氢氧化钠溶液吸收尾气的装置在中学化学实验教学中是一个重点。但笔者在教学过程中发现氯气的尾气处理的装置有缺陷，氢氧化钠溶液的浓度超过一定数值时会引起倒吸。于是我让学生自己到实验室将能引起倒吸的氢氧化钠溶液的最低浓度确定出来，继而归纳推理出能发生倒吸的条件。这样既可以激发学生探究知识的热情，又可以在实验中培养学生的观察、动手能力。

四、在新旧知识联系和知识运用中培养类比推理能力

类比推理是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。在教学中将新知识与旧知识进行类比，既可以降低新知识的教学难度，起到化难为易的作用，又可以巩固旧知识，加强新旧知识的联系。通过类比，在新旧知识之间架设一座桥梁，让学生从已掌握旧知识顺利地接受和理解新知识。类比推理在高考中也是一种常见的解题方法。下面来看一道高考题：

（2017年新课标Ⅲ卷高考理综化学28题有改动）砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2O3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：

（1）画出砷的原子结构示意图____________。

（2）工业上常将含砷废渣（主要成分为As2S3）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式_____________________________。该反应需要在加压下进行，原因是________________________。

分析：考试大纲中对砷的原子结构不要求掌握，第一问对学生而言是未知的知识，但通过类比推理可知砷与氮同属于ⅤA族元素，最外层电子数是5，又因砷处在P区次外层电子数为18，故可以画出砷的原子结构示意图。第二问是关于复杂氧化还原反应方程式的书写，可以用氧化还原反应方程式的配平规律和质量守恒定律类比完成：两个砷原子由+3价升到+5价失去4个电子，三个硫原子由-2价升到0价失去6个电子，还原剂共失去10个电子；一个氧分子由0价降到-2价得到4个电子，最小公倍数为20。由氢氧原子守恒得各物质前的系数：2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S；加压可以提高反应速率和As2S3的转化率。

学生推理能力的培养不是几堂课就能完成的，我们老师要把它作为教学的目标和终身的追求。著名教育家尼尔·波斯特曼曾批评学校教育：“孩子们入学时像个‘问号，毕业时却像个‘句号，这只能是学校教育的失败。”若每个老师在课堂上都注意培养学生的各种能力，学生毕业时就像个感叹号。

编辑 谢尾合