用系统思维指导高中化学复习教学的实践_系统思维论文

用系统思维指导高三化学复习教学的实践，本文主要内容关键词为：思维论文,化学论文,系统论文,高三论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      高三化学复习的重要目的是使学生逐步完善知识结构、熟练掌握学科的基本规律，并学会用学科特有的思想方法去解决实际问题。所以，我们不仅需要教给学生有着内在联系的、系统化的知识，更需要教给学生一种对当下以及未来生活有重要作用的思维方式和方法。

      系统思维起源于系统论。通常认为，系统思维是把认识对象作为系统，从各要素的性质以及系统和要素、要素和要素、系统和环境的相互作用、相互影响中综合地考察认识对象的一种思维方式[1]。整体性是系统思维的核心思想，它强调把想要达到的结果、实现该结果的过程、过程优化以及对未来的影响等一系列问题作为一个整体系统进行研究。它的主要观点有[2-5]：（1）从整体上认识和解决问题；（2）深入内部细致分析问题；（3）重点解决关键问题；（4）向下要关注到更小的系统；（5）向上要看到更大的系统；（6）跳出系统看系统。

      一、用化学元素的家族特性引领元素化合物知识的复习

      元素化合物知识是高中化学学科大厦的基石，也是高三化学复习的重头戏，在高考中占有较大的比重。尽管这部分知识有其内在的必然性，但由于其知识点和化学反应的繁杂，所以往往成为学生“记忆”的难点，进而也影响到其他模块的复习效率。为了克服这一障碍，提高高三化学复习的效率，可以根据系统思维的观点，用化学元素的家族特性来引领元素化合物知识的复习，让学生先从整体上认识和熟悉每个家族的特性，然后再深入内部细致分析问题。

      

      这样一种“先见森林，再见树木”的教学，实际上就是将整个学科或一部分知识体系视作一个系统，让学生先从整体上感知学科精神、学科面貌和学科特征，然后再探究学科内部具体的知识和内容。这样便有利于学生综观全局、重点突破，学生所面对和掌握的东西也不再是支离破碎的所谓“知识”，而是彼此有着联系的规律性的东西。

      二、用化学反应的系统化行为整合化学反应原理的复习

      化学反应原理是大多数学生普遍感到难学的一个模块。实际上，之所以感到难学，关键是没有从本质上理清这个“理”字。化学反应的发生不是任意的、随意的，而是有其客观存在的道理的，各种“貌似不相干”的反应之间也是有着其原本就存在的、千丝万缕的联系。如果我们能够从各种现象和原理彼此之间的相互联系、相互作用中认识和分析教学内容，用化学反应的系统化行为整合化学反应原理的复习，就会明显提高复习效率。

      如对氧化还原反应的认识，我们从系统的角度就会发现，它只不过是在氧化剂和还原剂之间玩起了传递电子的游戏。在一个系统中，如果多“人”扔电子，得看谁扔得快；如果多“人”抢电子，得看谁抢得快；如果扔和抢在不同的位置，电子通过导线在中间传递，那就构成了原电池，可以对外做功；如果在同一电解系统中，那么扔和抢的能力则变成了离子的放电顺序，电镀锌则是锌离子和氢离子浓度影响其系统行为的结果；如果能力不足以抢到电子，那么跳起来抢，一旦把电子抱到后就立刻飞走（脱离系统），则是根据平衡移动和熵增原理在工业上由钠制备钾的做法；如果金属离子有多种途径抢得电子还原成单质，则需要在反应条件、效率、环境等方面衡量和比较，找到最佳生产方式；扔和抢的能力越强，反应自发进行的程度就越大；如果在食品或药品中加入还原剂去抢得氧气的电子，则可以延长保质期，但是过量的添加剂对人体健康又是有害的。从这个系统的角度看，就会发现化学反应变得有序而有趣，化学反应的发生既是具体物质性质的使然，又是该物质存在于系统中的系统行为的必然结果，对化学反应的认识，也不再是局限于反应本身，而是放在了与自然界相互作用的关系中。[6]这样一种系统化的思考，不仅有利于学生对化学知识体系的整体把握，而且能够帮助他们在系统思考中发现有利于迁移的知识，提升其对世界的整体认知和解决问题的能力。

      三、用结构、性质和转化的相互关系指导有机化学的复习

      有机化学是化学学科的一个重要分支，与生命、环境、医药、材料等有着紧密的联系，在高中化学课程内容体系和高考中均占有较大的比例。对这部分内容的复习，重要的是要帮助学生在有机物的结构、性质和转化的相互关系中理解有机物及其反应的特点，掌握有机化学的学习方法。

      首先我们需要从整体上认识有机物。如果把有机物看做一个研究系统的话，在高中阶段我们主要是围绕着有机物的组成、结构、性质、转化和用途几个方面来学习的，这几个方面是相互作用、相互影响的，主要表现为“根据组成测定结构”、“结构决定性质”、“性质决定转化”，而“转化是为了利用”。其中“结构”是最重要也是最关键的问题，有机物的性质千差万别，有机反应纷繁复杂，归根结底是由其结构决定的。如果我们把结构看成一个更小的系统，那么碳架、官能团、立体构型都影响着结构的不同。如乳酸（α-羟基丙酸）的结构就是由一个羧基、一个α位的羟基以及一个

碳架决定的，正因为如此，乳酸分子中就有了一个手性碳原子，在空间上表现为对映异构体。而如果再把官能团看成一个更小的系统，官能团的种类、数量、位置的细微差别也会对结构产生影响，从而影响到有机物的性质及转化方向的不同。比如在浓硫酸加热条件下α-羟基丙酸生成的主要产物是聚乳酸交酯，而β-羟基丙酸则生成丙烯酸，羟基位置再远点，γ-羟基丁酸则会生成五元环内酯，δ-羟基戊酸生成六元环内酯，而羟基位置如果再远的话，则主要是缩聚成高聚物了。再如常温下乳酸的

，而丙酸的

，显然反映了羟基对羧基性质的影响。再说说转化，如果我们把“转化”看成一个更小的系统，在这个系统中，我们要明白为什么转化？要谁转化？能否转化？如何转化？而“如何转化”中则必须要考虑到条件、顺序和官能团的保护等问题。在高考有机推断与合成的综合题中，所有的问题不外乎是命题人根据有机物结构的不断转化（主要是碳架和官能团）以及在转化过程中的条件、顺序以及官能团的保护来设置的。像这样一种在结构、性质及转化的相互影响、相互作用中复习有机物的方法，不仅能够帮助学生领悟“结构”是解决有机化学问题的关键所在，而且可以帮助他们在解决问题的过程中向下能够关注到更小的系统，向上能看到所从属的更大的系统，从而有助于学生提升分析和解决问题的能力。

      四、用化学工艺的整体性理念优化无机化工流程题的复习

      无机化工流程题是当前各地高考的热点题型，因为它能很好地考查学生的基础知识、基本方法、基本技能以及分析和解决实际问题的能力，但由于其情景新颖、综合性强、信息和思维容量均较大，所以也就成为学生最惧怕的一种题型。可以用化学工艺的整体性理念来优化无机化工流程题的复习。所谓整体性理念，首先是要做到从整体上认识（无机化工流程的基本过程可以用图1简单表示）；其次是抓住化工生产流程的整体性目标是工业生产效益，也就是在较短的时间内、用较便宜的原料、经过较简单的步骤，通过较少的投入，生产出较多、较纯的产品。所有的步骤、操作、条件等归根到底都是围绕着这个整体性目标进行的。比如原料的预处理中“粉碎”是为了增大接触面积、加快反应速率，“酸浸或碱浸”是为了使我们想要的离子尽可能多地进入溶液，而除杂净化是为了除去我们不想要但随之一起进入溶液的离子，所以，除杂净化时所采取的一系列措施，比如控制pH或者温度等，都是为了使得杂质离子除得干净而我们想要的离子尽可能少的损失；再比如核心反应时反应条件的控制是为了尽可能地提高反应物的转化率、减少副反应的发生；对获得的粗产品进行分离和提纯时，不管是降温结晶还是蒸发结晶等操作，也都是为了获得更多的、更纯的产品，从而提高产品的产率；至于原料的循环利用和排放物的无害化处理，则显然是为了提高原料的利用率和自然、社会、环境这样一个更大系统的健康和谐发展。所以，对于无机化工流程题的解答，我们只需要教会学生明白整个流程目的及每步的目的，仔细分析每步的反应及主要产物，自然能够应对自如。

      

      像这样一种用系统思维的整体性理念来优化无机化工流程题的复习方式，不仅能够帮助学生消除对这种题型的畏惧感、提高复习效率，而且可以帮助他们用一种鸟瞰式的眼光来审视高考命题，从整体上把握命题意图和解题思路，从而有利于学生能够跳出高考看高考，帮助他们明白高考仅仅是自己学习过程中的一个重要途径和阶段性目标而已。

      纵观以上实践探索，笔者认为，高中三年是学生基础知识、基本技能、学科素养、思维方式、价值观念等养成的最关键的三年，而高三复习却占了其中1/3的时间，如果我们教师把这一年的时间全部用来瞄准高考、反复操练、低效运行，那么，学生失去的将不仅是考卷上的知识和技能，而更多的是失去了学科素养、思维方式和价值观念的提升机会。所以，对高三的复习教学，我们需要从更深、更远的角度来重新思考和定位，我们教给学生的不能仅仅是解题的技巧和答题的规范，而更应该是一种对当下及未来生活都有重要意义的思维方式、价值观念和学科素养。

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