基于初中化学想象思维的教学策略

王光朝

[摘 要]

在课堂教学中，教师要通过构建化学元素观，促进学生想象思维的形成，丰富学生想象思维的内涵，从而提升学生想象思维能力，提高课堂教学效率。

[关键词]

初中化学;微观想象;学科素养;教学策略

一、问题的提出

想象是创造的翅膀，它可以帮助学生突破现有知识经验的局限，有助于学生深刻理解教材。著名物理学家爱因斯坦说过：“想象力比知识更重要。因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”想象思维是化学学习的基本思维方式。初中化学学科教育本身的特点就是图文并茂，为培养学生的想象思维提供了良好的环境和丰富的素材。猜想和假设是科学探究中重要的环节之一，猜想和假设本身就是想象。但是化学学科的教学，想象思维并没有作为显性教学目标的现象依然存在，在日常的教学过程中，有些教师很少为学生提供想象思维和表达想象的机会，多数是以直接呈现图示的方式或动画的方式代替想象思维，缺乏相应的具有想象力的说明性话语或辅助性话语的启发和引导。出现这样的情况其原因是多方面的，主要还是教师认知结构上的不完善，以及教学理念和方法的偏旧而形成的。

初中生的抽象思维能力较差，化学思维主要集中于形象思维，易发散难集中。这也是处于青少年时代的学生身上最可宝贵的品质，敢想敢做，有很强的求知欲，又不轻易盲从，往往有自己独到的见解。那么作为初中化学教师而言，怎样在教学中充分利用一切可供想象的条件和机会，激发学生的想象力，拓展其思维空间，实现认识能力的飞跃和突破呢？笔者认为，可以通过以下3个教学策略实现学生科学想象思维的培养，仅供同行们参考。

二、想象思维的3个教学策略

（一）构建“化学元素观”，渗透想象思维的思想

“化学元素观”是中学化学的核心观念之一，通过初中化学的学习，学生首先应当建立起“化学元素观”。“化学元素观”是从元素视角对物质及其化学变化本质的深层次理解，它能够统领整个化学学科，对学生分析问题、解决问题能起到至关重要的作用。

然而，初中生对“元素”概念的理解似乎总有“一知半解”的现象存在，元素概念是初中化学教学的难点之一，具体包含以下3个方面：（1）元素的定义本身比较抽象，元素之间按照什么来划分，什么是“同一类原子的总称”，元素和原子有何区别与联系等;（2）从元素的角度来看物质，按照元素组成将纯净物划分为单质、化合物、氧化物，如何理解元素的組成与物质的性质有何关系;（3）从元素的角度来看化学反应，即元素与化学反应是何关系，在化学变化中，元素种类是否发生改变等。初中阶段，从想象思维的角度出发进行教学，能够帮助学生构建“化学元素观”，进一步理解元素的内涵和实质，例举3个想象思维的教学活动案例如下（见表1）：

（二）围绕“化学微粒观”，促进想象思维的形成

初中化学概念中的原子、分子、离子，是初中生第一次接触到的化学微观粒子，这些既无法用肉眼观察，更无法用天平去称量的粒子，对于初中生而言，学习感知的难度比较大，在教学过程中不可能像科学家们那样，使用扫描隧道显微镜或原子力显微镜进行观察，证实其存在。因此要使得处于“信其有，不信则无”飘渺状态的初中生信服，就得引导学生充分发挥微观想象。微观想象既是化学想象的重要内容和特征，也是学习、认识微观化学世界的重要手段和工具。

初中化学微粒观主要涉及到：微粒分为分子、原子和离子;原子构成分子，原子得失电子成为离子;微粒构成物质;微粒具有一定的质量、在不停地无规则运动、相互之间有一定间隙的性质以及原子结构理论等。在建构这些微粒观时，需要建立两种想象思维：（1）推论性想象思维;（2）理论模型想象思维。

建构微粒的性质主要采用推论性想象思维，例如分子的大小，沪教版中的案例：用胶头滴管滴下的1滴水（约0.05g）中约有1.7×1021个水分子，如果把1滴水放大到地球那么大，则1个水分子仅相当于1个乒乓球那么大。但是学生对地球的大小没有直接的亲身感受，因此还很难想象一个水分子的大小。可以补充以下案例：2014年1月，北京大学科学家在学科学领域取得重大突破，通过水分子的亚分子级分辨成像分析得出：水分子的直径只有一根头发的百万分之一，且流动性非常强。由此推论想象，水分子之小。通过对实验现象的观察，推论想象微粒的性质也是一个非常重要的途径。例如：水与酒精等体积混合实验，一定量体积的水V1与相等体积的酒精V2相混合，V总

建构微粒的另一种想象是理论模型想象思维。如：原子结构的探究，想象道尔顿原子模型、汤姆生原子模型、卢瑟福原子模型分别是什么样的？它们又有哪些相似之处和不同点？并将想象的模型在纸上画出来，想象原子内部有较大的空间，电子围绕原子核作高速运转，让学生感受粒子间的关系以及粒子的差异性，深入认识原子的内部结构、原子核外电子的分布及其在化学变化中的表现，形成正确的原子结构微粒观，为高中化学的“电子云”“轨道”等概念打下基础。

想象思维的形成还有利于帮助学生在建构化学理论时，由静态认识方式向动态认识方式转变。例如：学生在认识物质组成和结构时，大多是持有静态的观点，认为单质、化合物就是原子和原子的简单结合，是处于静止状态的。如氯化钠就是氯离子旁边放置一个钠离子，而且有些学生受氯化钠化学式的影响，形成一种定势思维，认为钠离子一定在氯离子的左边，缺少离子是运动的观念。通过想象使学生懂得氯离子和钠离子之间不仅存在着相互作用，而且在一定的平衡位置上振动。

（三）凸显“化学符号观”，丰富想象思维的内涵

化学依靠“中介桥梁”——化学用语和符号构建起研究宏观物质与微观分子的桥梁。在跨越宏观、微观的过程中，丰富的想象力和逻辑思维能力是极其重要的。1991年，苏格兰Johnstone教授首次提出化学学习要从宏观、微观、符号3种水平上进行，从宏观到微观再到符号既是教科书中内容的逻辑顺序，也是学生化学认知发展的轨迹，“宏—微—符”3种水平相结合思维方式的形成需要想象。想象思维在宏观认识和微观认识之间发挥着“桥梁性”作用，想象思维是宏观—微观—符号认识的复合体。

在科学活动中，经常把感觉而来的具体形象抽象为一种几何图形，这就需要學生具有一定的直觉想象力，否则无法理解这里的“电子层”的意思，对于Mg2+、Cl-的含义也就一知半解了。因而构建“智力图像”能够很好地帮助学生深度理解“宏—微—符”三者的关系。所谓“智力图像”指的是具有某种程度抽象的、模式化了的“形象”。它不是一般意义上的具体图形，而是一种形式化的抽象，它具有介于具体形象和概念抽象之间的某种过渡性。如原子结构理论中的“轨道”“电子层”，等等，就是一种具有某种抽象性的智力图像模型，这里并非真有形象性的“轨道”“层次”之类的东西，只不过是电子在原子核外的几率密度分布的智力图像。

任何一个或一类客观事物，在人脑的主观映像中都会有具体形象（宏观）、智力图像（微观）、抽象概念（符号）这3种基本状态。例如：氯化钠的主观映像的3种状态（图2）：

在建立化学符号时要注意三重表征形式的相互渗透，如图3中的单线箭头，从化学方程式联想到文字表达式和物质微观粒子及其变化，从微观粒子变化联想到宏观物质变化。

三、教学思考

想象是激发创新的一种源泉，是促进学生智力发展和身心健康成长的一种酵素，没有丰富的想象经历就不可能理解科学本质。初中化学属于起始学科，学生心目中对化学充满着无限的好奇与兴趣，是培养和发展学生想象力的最佳时期。课堂上多留给学生一些思考、想象的空间和机会，也许起初学生的想象可能是非常地稚嫩可笑，甚至是不可思议的，我们的老师要有宽容的心态，莫用冷嘲热讽的话语伤害学生;莫用鄙视的眼光面对学生;莫认为这是在浪费大家的时间，允许学生大胆表白自己的想象，允许学生将想象的内容叙述完整，允许学生有自己独到的见解或想法，哪怕是“标新立异”，或与教材中结论相悖时，都要给予支持与鼓励。鼓励学生与老师平等对话，容许学生独立思维、自由发表言论，不强求标准、统一的答案。要知道“学生都是朝着教师鼓励的方向发展”。错误是极好的学习机会，失败是成功的基础，最重要的是教师要有“雅量”，要为学生的自由想象营造宽松的环境，为学生的想象力发展“保驾护航”，鼓励学生对微观世界进行大胆想象，克服思维定势、从众心理和权威意识，并提出相对合理的解释。想象力的培养永远胜过一两道书面习题的练习。

[参 考 文 献]

[1]何彩霞.围绕“化学元素观”展开深入学习[J].化学教育，2013（34）.

[2]胡久华.化学课程与学生认识素养发展[M].北京：北京师范大学出版社，2011.

（责任编辑：张华伟）