系统思维、辩证思维在高中化学解题中的应用

基础教育知识
系统思维、辩证思维在高中化学解题中的应用
陈倩群
本文主要应用系统思维方法和辩证思维方法解题为例，研思维方法在培养学生化学核心素养中的应用，帮助学生形成化学学科的思想和方法，促进学生全面的发展。

新课程标准为落实立德树人的根本任务，凝练了化学科的核心素养，其中一项是培养和发展学生的“变化观念与平衡思想”，本文主要以系统思维方法和辩证思维方法为例，研究其在培养学生化学核心素养中的应用，帮助学生形成化学学科的思想和方法，促进学生全面的发展。

1 前言
教师在实际教学中都会不自觉地应用各种思维方法，但是极少将其进行归纳总结，而教师对思维方法的研究有利于培养学生创新思维，在课堂教学或者课后辅导中教师可以对学生进行针对性的指导，教会学生解题思维方法，可以起到举一反三、触类旁通的作用。

物质是运动和变化的，并且遵循一定的规律，我们的教学目的是要求学生能多角度、动态地分析化学变化。

而运用系统思维、辩证思维教学可以达到这一要求，培养学生对解决问题要有一个全局的意识，不能只关注问题的局部而忽略整体。

目前对学生系统思维、辩证思维的培养方法有不少的研究，如丁雯以高三电化学复习为例使用了系统思维方法解决问题，提出了不能让学生低级地刷题、解题，而是要帮助学生学会思维方法、提高思维能力，将知识统整与内化，从而更加有效地提高复习效率，提升化学学科素养。

蔡华裕提出要从创新中学化学教材、营造良好的课堂氛围、发挥化学实验的作用以及鼓励学生探究社会热点话题这些方面培养学生的辩证思维能力。

张军针对前社会对化学学科的偏见，提出通过中学化学教学培养学生的辩证思维能力是正确认识科学和社会的需要 ，也是化学教学应该培养学生的重要思维能力，并提出了三个培养学生辩证思维能力的方法——充分挖掘教学素材，精心设计课堂，鼓励主动探究。

程睦舜以化学平衡知识的实践教学为例，介绍了一般规律递进式“辩证思维”、矛盾特殊和一般的“辩证思维和事物普遍联系的“辩证思维”。

本文则主要介绍系统思维和辩证思维方法，以这些思维方式解题为例，对化学思维方法的教育进行深入理解和思考。

2 思维方法介绍及解题实例
2.1 系统思维方法
系统思维是把认识对象作为系统，从系统和要素、系统和环境的相互联系、相互作用中综合地考察认识对象的一种思维方法。

在实际教学中，学生往往会有这样的感受，课堂上的知识听懂了，但是一做题，却不会应用。

其实，在所有学科的学习中，零碎的、个别的知识作用不大，只有形成结构的知识才具有整体的功能，而我们每一节课的教学内容容量有限，没办法将所有内容在一节课系统完整讲完，所以我们需要教会学生在学习过程中，注意系统思维的运用，将所学知识系统化，综合应用。

例1 ：为了除去KCl固体中少量的MgCl2、MgSO4，可选用Ba(OH)2、盐酸和K2CO3三种试剂，按下列步骤操作： 固体――→
加水
溶液――→
加过量A
――→
加过量B
操作Ⅰ滤液――→
加适量C
――→
加热煮沸
KCl溶液――→
操作ⅡKCl固体
（1）写出三种试剂的化学式：
A__________，B__________，C________。

思维分析：如果考虑去除Mg2＋，可用含OH－的试剂，除SO2－4可用含Ba2＋的试剂，但是要使杂质一一除去，必须考虑到所加试剂是过量的，而且过量的试剂在后面步骤中必须除去，这就要求学生要有系统思维的方法，不能将知识死记硬背套进去。

故先加入Ba(OH)2。

加入的过量Ba(OH)2中的Ba2＋可用K2CO3除去，过量Ba(OH)2中的OH－，以及过量K2CO3中的CO2－3，可用稀盐酸除去，最后加热煮沸可除去HCl。

答案：（1）Ba(OH)2 K2CO3 HCl
例2 ：CO和H2的混合气体共3 g，与足量的过氧化钠置于密闭容器中，通入足量氧气用电火花点燃，则固体的质量增加了 ( )
A．3 g B．3.2 g
C．4.4 g D．5.6 g
思维分析：学生对CO、H2分别与O2的反应非常熟悉，在高一的学习中也掌握了CO2和H2O与Na2O2的反应，但是面对这种题目，学生往往手足无措，如果是单独写出几个
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反应方程式，并没有将其系统联系起来，很难找到突破口，其实只要写出反应的化学方程式后把方程式叠加到一起来观察，很容易得出结论。

所以要培养学生系统思维，将所涉及的反应方程式系统联系综合考虑。

答案：A
2.2 辩证思维方法
辩证思维是指以变化发展的视角去认识事物的思维，从对象的内在矛盾的运动变化中，从其各个方面的相互联系中进行考察，以便从整体上、本质上完整地认识对象。

高中化学知识体系中，有不少内容是体现了对立统一的唯物辩证法，比如氧化还原理论、质量守恒、电荷守恒等，在教学过程中，注重培养和发展学生的辩证思维能力，使学生在获得知识、提高能力的同时，形成辩证唯物主义的认识观和价值观，更好地发展学生化学学科核心素养。

例3 ：针对以下A至D四个涉及H2O2的反应(未配平)填空：
A．Na2O2＋HCl―→H2O2＋NaCl
B．Ag2O＋H2O2―→Ag＋O2＋H2O
C．H2O2―→H2O＋O2
D．H2O2＋Cr2(SO4)3＋KOH―→K2CrO4＋K2SO4＋H2O
H2O2仅体现氧化性的反应是 ，H2O2仅体现还原性的反应是 ，H2O2既体现氧化性，又体现还原性的反应是 ，H2O2既不作氧化剂又不作还原剂的反应
是 。

(填代号)
思维分析：Na2O2和H2O2中氧的化合价是－1价。

A中H2O2是一般反应产物，不是氧化剂，也不是还原剂；B中
H2O2氧元素化合价升高，仅表现还原性；C中H2O2的氧原子既有化合价升高的，也有化合价降低的，既表现氧化性，又表现还原性；D中H2O2的氧元素只是化合价降低，只表现氧化性。

在氧化还原反应中，氧化剂得电子，本身被还原，成为还原产物；还原剂失电子，本身被氧化，成为氧化产物，这就是对立统一，互相矛盾，又互相依存。

过氧化氢-1价的氧，本身既有氧化性又有还原性，至于在具体反应中，体现什么性，要根据具体情况具体分析。

答案：D B C A
例4 ：硫酸镁和硫酸铝溶液等体积混合后，铝离子浓度为0.1 mol/L，硫酸根离子的浓度为0.3 mol/L，则混合溶液中镁离子浓度为( )
A．0.15 mol/L B．0.3 mol/L
C．0.45 mol/L D．0.2 mol/L
思维分析：溶液永远是电中性的，所以阳离子带的正电荷总量等于阴离子带的负电荷总量，这是电荷守恒，这就是对立统一的规律。

用辩证思维方法，可得出2c(Mg2＋)＋3c(Al3＋)＝2c(SO2－4)，即2c(Mg2＋)＋3×0.1 mol/L＝2×0.3 mol/L，解得c(Mg2＋)＝0.15 mol/L。

答案：A
3 教学中思维方法培养的反思
系统思维、辩证思维方法是两种常见的科学思维方法，在教学中渗透这两种思维方法，有利于培养和发展学生的化学学科核心素养中的“变化观念与平衡思想”，帮助学生逐步形成正确价值观念、必备品格和关键能力。

在具体实施过程中，发现存在以下几个问题：
3.1 对教师而言，高中化学知识的掌握和理解是没问题，但是对科学的思维方法了解不够到位。

对于这些思维方法，实际教学中都在不自觉地用着，却缺少归纳和分析，没有深入去了解总结。

3.2 对学生而言，“系统思维”、“辩证思维”这些词感觉太高大上，又缺乏教师有效的引导，所以学生很难将所学的知识在解题应用中熟练使用，比如在方程式配平中，有些学生总是忽略电子得失守恒，如能熟知辩证统一的平衡观，有升必有降、有得必有失，则能很快解决问题。

3.3 新课改推行后，等2020年秋季，一线教师面临一个重大挑战——新教材的使用。

教师已熟悉了实验版的教材，对于新编的教材章节知识点的安排是缺乏了解的，为了更好地熟悉融入新教材，学习新课标，教师可以把高中化学的知识进行分类整理，比如哪一类知识是可以用系统思维进行教学、哪一类可以使用辩证思维方法教学等，这样，有助于学生培养建立高中化学知识体系和思维体系。

参考在朱立峰老师的著作中归纳的二十种思维方法，本文只是选取了其中两种方法示例解题，在今后的教学中，还应该继续深入研究学习，将知识和思维方法融会贯通，促使教师自身成长，帮助学生全面发展，达到立德树人的教育目的。

（作者单位：广东省紫金中学）
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