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关注化学思维研究化学思维

时间:2021-01-20 作者:lylunwen 所属分类:杂志社官网 点击:87次

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摘要:化学思维是化学科学活动的灵魂,是化学素养的核心。21世纪的化学需要强化、发展和创新化学思维。化学思维是搞好化学教学的关键,21世纪的化学课程改革要关注化学思维的训练和水平提升。讨论了什么是化学思维、化学思维方式、化学思维的结构和品质、化学思维研究的内容与方法。
 
  关键词:化学思维;化学思维研究;化学思维方式;化学思维结构;化学思维品质
 
 1为什么要关注化学思维及其教学
 
  11化学思维是化学科学活动的灵魂如果把从物质的组成、结构、性质、制取等角度开展探究、认知以及实践应用活动看作是化学科学活动的“微观”环节,那么,化学发展的各个历史阶段则可视作是化学科学活动的“宏观”环节。
 
  1.1.1从“微观”角度看,化学活动的探究、认知
 
  与实践应用等环节都离不开化学思维观察、实验活动是化学探究的重要手段,是化学思维材料的基本来源。观察和实验任务(课题)的选择与确定离不开化学思维,观察和实验方案的制订离不开化学思维,观察和实验方案执行与实施中的转换、调整、变通、替代和意外处理都离不开化学思维,观察实验结果的处理同样离不开化学思维。认知是人认识客观世界的信息加工活动,是通过形成概念、知觉、判断或想象等心理活动来获取知识的过程:人对客观事物的认知是从感知开始的。例如,当一袋蔗糖作用于人的视觉并引起注意时,意念会引导人关注它的视觉特征、味觉特征、触觉特征等等,引起对蔗糖各种特征信息的回忆和关注,然后将色泽、味道、质感等等细节进行统合与联接,得出具有整体性的蔗糖的统合信息,形成对当前蔗糖的知觉。
 
  随后,还可能回想起记忆中过往跟蔗糖有关的信息,产生对眼前蔗糖的判断或者想象,以及采取进一步活动的意念……意念是思考的结果,是思维的产物。感觉、知觉、记忆、想象、思维等认知活动按照一定的关系组成-定的功能系统,思维则对整个系统的运行起着指挥、组织和调节的关键作用。认知是人对事物的诠释。在认知过程中,思维活动越活跃、品质越高,人对事物的认知就越完整、越深入,对事物的诠释内容就越丰富。
 
  特别是在化学认知活动中,有许多人的感官无法直接发挥作用的事物,有许多抽象的内容唯有通过思维才能认知。由此可以断言,没有化学思维就没有化学认知活动、就没有化学认知;化学思维是化学认知活动的灵魂,是化学科学的“命根子”。前面所谓“化学实践应用活动”是广义的,既包括作为专门学科的应用化学①的活动、也包括化学技术活动甚至化学工艺活动中的有关内容,其共同特点是以满足人对实物材料性质功能等方面的特殊需要为目的,是纯粹化学知识在科学以及生活、生产实践中的实际应用。对实际情境和需要进行考察、发现化学知识实际应用的可能性、构思实际应用的方案、解决实现成功应用的关键问题以及对应用情况进行总结等等,是化学实践应用活动的主要环节,它们都离不开化学思维,有时还需要创造性的化学思维。
 
  1.1.2从“宏观”角度看,化学思维在化学发展各历史阶段都起着无可替代的作用
 
  在化学活动的各个“微观”环节中化学思维都具有重要的作用,是必不可少的。正因为如此,化学思维始终伴随着化学科学发生发展的全部历程,是化学科学发展各宏观阶段必不可少的:在古代和中古时期,化学尚未成为科学,真正的化学思维尚未形成.少数学者哲人初步萌发了对物质本质的直觉和臆测。虽然这些直觉和臆测总体是非逻辑的、缺乏说服力的,因而是不可靠的,但其中隐含着他们的思维努力,可以把它们看作是原始的“化学思维”,或者说化学思维“前奏”。近代化学思维主要是基于对元素、原子、分子及其化学运动的认识展开的,它以经验思维为主,理论思维是局部的、比较肤浅的,特别是对分子的认识刚刚进入起步阶段。受制于对原子、分子的认识有限,近代化学思维远未形成完整的体系。
 
  近代化学思维的分化主要表现为化学的多数重要分支初步形成。批判思维在近代化学思维中显示了重要的作用。现代化学思维的发展特点主要是:化学键思维、结构思维使化学的分子思维丰富和强化;量子思维使化学思维提升到了新的高度;化学科学开启了绿色思维;形成了化学的社会关联思维和学科综合思维。近代、现代的化学思维,它们有着不同的特点,并且表现了水平的逐步提高。一部化学科学史就是化学思维的发展史。化学的历史发展印证了化学思维是化学科学活动的灵魂,是化学素养的核心。综上所述,无论从“微观”角度考察还是从“宏观”角度考察,化学思维在化学科学活动的各个环节中都起着关键的作用。
 
  1.221世纪的化学需要强化、发展和创新化学思维
 
  20世纪的化学科学在保证人们衣食住行需求、提高人民生活水平和健康状态等方面起了重大作用,展望未来,人口、环境、资源、能源以及人类生存质量问题更趋严重。由于化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一、化学在能源和资源的合理开发与高效安全利用中起关键作用、化学继续推动材料科学发展,以及化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障,未来化学仍然是提供解决人类赖以生存、发展和进步的物质基础这一难题的核心科学。化学在21世纪有许多事情要做,有许多问题要解决,等待着人们去研究和发掘,21世纪的化学必定会⑴:(1)深入研究由原子组合成分子的方法和技巧,原子经济性和反应效率成为化学家们重点关注的领域。(2)分子间相互作用及由此构成的多分子体系,如大分子的凝聚态、蛋白质和DNA的空间取向以及分子组装、手性分子的认别等,以及回答分子聚集体系是靠什么作用而存在的、其规律如何等问题,成为重要的研究对象。
 
  (3)化学与其他学科的相互渗透和交叉成为21世纪科学发展的必然趋势。(4)从化学基础研究的重大突破到形成高新技术产业化的周期大大缩短,即科学一技术一生产力的链结缩短,从而加速生产力的发展。21世纪的化学科学面临的最基本的问题是,如何在未来化学以及与相关学科的融合交叉中创新。面临的问题是前所未有的,难度更大、更加复杂、更加深刻,势必要求强化化学思维。面临的问题涉及化学的学科本质、定位与方向。21世纪初的化学思维已进入泛分子思维新阶段,势必要求化学思维进一步发展和创新。研究化学思维已经不仅是化学研究者和化学哲学研究者的紧迫任务,也是化学教育工作者的紧迫任务,是所有“化学人”的紧迫任务。
 
  1.3化学思维是搞好化学教学的关键
 
  随着人类社会的演变以及科学技术的进步,对人的素质的要求越来越高。要搞好21世纪的化学科学,必须大力搞好化学教育,大量培养优秀的化学科学和化学教育后备人才。教育的根本宗旨是培养人,培养什么人是教育的首要问题。培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人是我国教育的根本任务,为此必须深化教育改革,加快教育现代化,全面贯彻党的教育方针,落实立德树人根本任务,发展素质教育,推进教育公平⑵。
 
  1.3.1素质、素养、学生发展核心素养与学科核心素养
 
  素质是人以某些生理基质和心理特性(主要是神经系统、脑,以及感觉和运动器官的基质和特性)为基础通过活动逐渐形成和发展的、稳定的、能长期发挥作用的基本品质,它有着多层次和多方面的内容,能影响人的活动意愿、主体性、能动性、方向选择、活动行为及效果,并最终影响人的思维、意识、行为、体质、品性、修养、成熟程度以及对环境的适应等,能够作为人进一步发展的基础,蕴含着人发展的潜在可能性(潜能),是人适应环境、全面发展、持续发展的前提、基础和核心内容。素质是人进行活动和完成活动任务的基础和条件。人的素质通过活动表现出来,人的素质也只有通过活动才能形成和发展。即使是先天的生理素质,也无不受到后天活动的影响,通过后天活动而得到改善。通常所说的素养,是指人的素质中,除去先天因素所决定的那些成分后剩余的部分,即决定于后天的养育因素和环境影响的那些部分。素养以人的先天禀赋为基质,反映环境和教育对人的影响。
 
  素养这个概念更强调后天修习涵养的作用,强调学习提高的重要性。广义的素养包括遗传素质在内,跟广义的素质同义,是广义素质的同义词。素质教育应该是青少年教育的核心内容。对青少年学生进行素质教育要有序进行,要有轻重缓急,必须首先抓住核心素养、抓好核心素养。在讨论青少年学生的核心素养时,要注意区分学生发展核心素养和学科核心素养。学生发展核心素养是全面培育、测评学生素养发展状况时的内容依据,在不会引起歧义时可简称为学生核心素养。学生必须具备的、能适应其终身发展和社会发展需要的基本观念、必备品格和关键能力是学生核心素养的主要内容。
 
  社会性是人特有的、区别于动物的根本属性⑶,学生核心素养因此理所当然地具有社会性,具有国别性和时代性。根据学生的成长规律和社会对人才的需求,学生核心素养应该强调“社会关爱、家国情怀”以及“合作参与”等等。同时,学生核心素养又具有个体性特点,因而要突出个人修养,注重自主发展以及创新实践等等*"O学科核心素养是在普通高中各学科课程标准修订中出现的一个概念。至今尚无正式的界定,通常被理解为从事学科活动必需的、通过学科问题解决活动形成和发展的、稳定的、能在学科学习或者学科研究活动中长期发挥作用,作为人在学科学习或者学科研究方面进一步发展的基本品质。可见,学生发展核心素养和学科核心素养是两个不同的概念,学科核心素养在学生发展核心素养中只占有一部分。
 
  1.3.2化学思维是化学学科素养的核心成分和基本保证
 
  目前,许多人都认同化学学科素养也包含着基本观念、关键能力和必备品格三方面的内容。就基本观念的养育而言,通过化学思维可以让学生在实物材料层面上从组成、结构、化学变化等特定角度比较全面地了解和认识物质,形成关于物质组成的观念、关于物质结构的观念以及关于物质化学反应和化学性质等等观念,进一步体察世界的物质性与辩证规律,为他们认识、理解和接受辩证唯物主义世界观奠定基础;可以让学生初步学习如何以化学为工具更好地利用自然、改造自然、保护自然,满足人类生存需求,提高人类生活质量和生存安全,服务社会,服务民族振兴,形成正确的价值观、人生观和科学发展观,养成科学精神,提升精神追求,等等。可见,化学思维有助于学生领悟和形成正确的观念。就关键能力的养育而言,化学思维可以让学生提升理性思维能力、形象思维能力和创新思维能力,提升宏观的观察与研究能力和微观的想象与探索能力,提升化学信息能力、化学认知能力和化学实践能力,创新认识物质世界的方式,发展认识世界的能力。这些能力是化学能力的主干成分。
 
  就必备品格的养育而言,化学思维可以培养学生浓厚、持久的化学学习与化学探究兴趣,培养学习的自主性、自觉性和合作互助精神,培养学生严谨的理性、智慧的灵活性和实证精神,敢于质疑、创新,不怕困难的勇气,积极、认真、实事求是的态度,培养学生强烈、持久的社会责任心,对人民群众的关爱心,家国情怀以及国际视野等等。可见,化学思维是化学学科素养的核心成分,也是化学学科素质养成的基本保证。
 
  1.3.3化学思维是学好化学的金钥匙
 
  要学好化学,首先要有学好化学的动机,才可能主动、积极、有效地开展化学学习活动。要学好化学,还必须扎扎实实地掌握化学知识,形成有关的心智技能、化学实验技能、各种化学能力和良好的思维习惯。此外,还必须接受有关的社会规范、修养有关的品德。这些条件的具备都有赖于化学思维。
 
  1.3.3.1化学思维有利于形成化学学习的动机
 
  愿望与热情学习动机是引起学习活动的动力机制,是学习活动得以发动、维持和实现的重要条件,它能影响学习效果,因而也是影响学习效果的重要因素之一。思维“是一种指向问题解决的间接和概括的认知过程”,问题情境更容易引发学习的愿望与热情。运用化学思维解决化学问题不仅有利于学生形成对化学问题解决的了解、熟悉和能力,还会引发化学学习的兴趣和信心,增强学生对化学学习必要性的认识和信念,产生化学学习的愿望,增加对化学学习的推力;运用化学思维解决化学问题的适当难度,会引发挑战困难的兴趣或愿望,增加化学学习的引力。
 
  1.3.3.2化学知识的掌握需要化学思维
 
  在现代社会,化学知识在社会生活中的作用越来越突出,已经成为社会成员必备的一类基础知识,人们需要学习的化学知识越来越多,改进化学知识教学、提高化学知识掌握水平,是现代化学教学研究的重要课题之。
 
  1.421世纪的化学课程改革要关注化学思维的训练和水平提升
 
  教育的本质和目的是传承人类的智慧,包括人类积累下来的对大自然的认识,对人类社会的认识,对人自身的生存与发展的认识。思维是智力的核心,是决定智力水平高低的主要因素,其他因素都要为它服务。思维是创造力的源泉,是影响人一生发展的重要能力,思维培养是教育的本质目的之一。化学思维是认知化学、掌握化学、发展化学的智慧。化学思维的品质、能力和方法决定着化学思维的水平,影响着个体的化学视野、知识水平、实际能力和活动效率。中学阶段是学生化学思维奠基的重要时期,必须大力扭转不重视化学思维训练的现状,积极改革化学课程、改进化学教科书编制。
 
  为此,首先必须系统、深入地开展对化学思维内容、过程、规律、应用、训练及发展的研究。化学思维是化学探究实践活动的灵魂,要重视通过探究实践活动达到训练思维的目的,重视进行化学思维训练的策略研究,不能把这些研究混同于一般的方法研究、混同于解题策略技巧的研究。为此,要坚持化学课程中的探究实践活动,并且努力提升其水平。要继续改进化学教师教育,把化学思维及其训练、教学作为化学教师教育的重要内容之一,逐步推进、提升,长期坚持,抓出成效。我们正处在一个改革、创新的时代,重视研究和推进化学思维教学正是当前推进化学课程改革的重要议题和抓手之一。
 
  2积极开展化学思维及其教学研究
 
  2.1化学思维基础知识
 
  2.1.1什么是化学思维
 
  化学思维应该反映化学的目的、对象、过程、方法等方面的特点,否则就没有必要冠以“化学”二字来限定。这里的“思维”不是简单地只指一种思维方式,而是化学领域内相互联系的多种思维活动构成的体系,这些思维活动的方式具有共同的指向规定性。化学学科的内容与特殊性规定、制约着化学思维的内容及过程方式特点。化学思维是人类在化学研究这个特定领域中的思维活动。在化学知识的形成和掌握过程中,逐步形成了以关于物质组成、结构、性质、变化和相互联系的概念、定律、原理等来间接、概括地反映化学事物的、独具特色的一类思维活动,即化学思维活动。化学思维是关于物质组成、结构、性质、变化和相互联系的思维,化学思维关注物质的组成、结构、性质、变化和相互联系。在化学的探究和学习活动中都需要、也存在着化学思维。
 
  2.1.2化学思维方式
 
  人类的化学思维形式除了化学抽象(逻辑)思维外,还有化学形象(直感)思维和化学灵感(包括顿悟、直觉)。这些思维形式既有共性,又有个性,它们相互区别、相互联系、相互制约,在协调中构成人的整体化学思维活动。化学抽象思维又叫化学逻辑思维,是用形式逻辑、辩证逻辑等逻辑方法对化学事物感性材料进行分析、综合、抽象、概括、比较、分类、判断、推理等思维加工的思维活动,可以分为化学普通(逻辑)思维和化学辩证(逻辑)思维两类。化学普通思维又叫化学知性思维,但通常就称为化学抽象思维或者化学逻辑思维,包括对事物进行分析综合、抽象概括、比较分类、归纳演绎等等以形成化学概念、化学判断、化学推理为目的的思维活动。化学辩证思维又叫化学理性思维,是反映化学现象或化学概念的矛盾、联系、转化、运动和发展的思维活动。
 
  化工师评职知识:化学核心期刊目录
 
  2.2化学思维研究的内容与方法
 
  对思维界定、思维方式、思维操作、思维过程、思维类型、思维功能与品质、思维层次及发展等问题的讨论是从整体角度、通过理论思考进行的,可谓是对思维的“宏观研究”。与此相对而言,对具体思维的研究是对思维的“微观研究”。一般说来,关于化学思维研究的内容主要包括:(1)化学思维要解决什么问题;(2)化学思维的具体操作过程;(3)化学思维类型归属;(4)化学思维的过程;(5)化学思维的训练与提升;(6)化学思维的结果及测量评价等。化学思维研究常常涉及问题解决的外部行为研究、问题解决的主体内在知识经验研究、问题解决的信息加工研究、问题解决的信息加工与建构主义相结合的研究等等。
 
  思维是多种学科研究的对象,哲学、心理学、逻辑学、语言学、神经科学、控制论和信息论等都把它作为研究对象。因此,在思维研究中常常采用不同学科的方法,或者采用多学科、跨学科的方法。在学科思维研究中可采用内省法、思辨一推演法,以及出声思维法(口语报告分析法)、自陈法、任务分析法、反应(行为)模式分析法、作业分析法、反应时分析法,进行一般取向和专家一新手对比研究等等。
 
  参考文献:
 
  [1]王佛松,陈新滋,王夔,彭旭明主编.展望21世纪的化学[M].北京:化学工业出版社,2000:141-146,29~30,序.
 
  [2]习近平.在中国共产党第十九次全国代表大会上的报告[N].人民日报,2017-10-18.
 
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