如何在科学教学中培养学生的思维能力

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思维是人脑对客观事物间接和概括的反映，它包括分析、综合、比较、概括、归纳、演绎、推理等能力，科学教学中，培养学生的思维能力，就是要求学生能把物质及其变化规律，分析综合、比较、概括得出化学概念和化学原理；应用从一般到特殊和从特殊到一般的方法来认识物质及其变化规律；应用有关化学原理来判断、推理得出物质具有何种特征，发生何种变化。
思维能力是在思考过程中发展和提高的，而思考过程是别人所代替不了的。因此，在科学教学中，教师必须强调学生学习的主动性，发挥学生的主体作用，让学生主动的思考获取知识，自觉的训练思维技能，从而达到培养思维能力的目的。笔者在此接合自己的教学实践，谈谈如何培养学生的思维能力。
培养学生思维能力一般要从以下几个方面着手
一、精心设计问题，激发学生思考
现代心理学研究表明：学起于思，思源于疑，疑是思的火种，思以疑为起点，没有问题就无以思维。思维总是从解决问题开始的。因此在科学教学中，教师要通过提出启发性问题或质疑性问题，创设新异的教学情境，给学生创造思维的良好环境，让学生经过思考、分析、比较来加深对知识的理解。例如：在讲硝酸的氧化性时，可提出：酸能跟多种金属反应放出氢气，但是为什么在制备氢气和硫化氢时，却要用盐酸或稀硫酸，而不能应用稀硝酸？在讲述一氧化氮和二氧化氮的性质时，可利用其性质的对比和分析，从而提出除去杂质二氧化氮的方法。在进行硫化氢还原性教学时，启发学生思考：1、硫化氢是酸性物质，为什么不用浓硫酸干燥？2、硫化氢和浓硫酸会发生什么类型的反应？3、硫化氢在反应中作氧化剂还是还原剂？通过设置总是情境，把学生探索的热情激发出来。
设置问题时要抓住教材的重点、难点和关键，问题的内容应潜伏着教材内容的内在联系和符合知识积累的逻辑顺序，一环扣一环，由浅入深，由简单到复杂，叩开学生思维的大门，使学生感到新颖，造成连续的思索，形成持久的内驱力，引起学生思想上的共鸣，活跃课堂气氛，有效地调动每个学生的思维积极性，这样可收到预想不到的效果。
二、采用多种形式训练思维能力
是人们进行科学研究的手段，是使思维运动通向客观真理的途径和桥梁。科学史上大量的事实证明，没有正确的思维往往就没有科学上的新发现。没有分类法和归纳法，就没有门捷列夫的元素周期表；没有理想实验方法和演绎法就没有爱因斯坦的相对论；没有模型方法就没有原子世界微观结构的发现，没有类比和模拟法，就没有维纳的控制论。
掌握了辩证的思维方法，并实际运用于认识和实践，就能使我们的主体思维能力发生层次的飞跃。基本思维方法的训练有：
1、分析、比较思维的训练
在教学过程中新知识不断地涌现，新概念不断的引入，这些知识和要领之间既有联系又有区别。比如：量筒、移液管、滴定管、容量瓶，都是容量仪器，都能量出一定体积的液体，所以学生使用时容易混淆。只有引导他们从容量范围，刻度规格以用形状对精确度的影响等方面进行比较，找出各自的特点，学生才能真正理解每一种仪器的用途，才知道在什么情况下，用哪一种仪器。
教师应经常将易混淆的概念有意识地提出来让学生展开思索，进行比较，注意抓住某些模糊或有错误的认识，将原因加以分析，使学生掌握概念的精髓，将错误扼杀在萌芽之始，这样才能使学到的知识正确可靠，而且思路正确，并提高他们的分析比较能力。
2、抽象、概括思维的训练
信息的输入诱发了思维，引起了质疑，从而产生了问题，提出问题总是希望解决问题，实际上是寻找解决所需要的信息。对一个问题的解决有时需要几分钟或稍长时间，有时需要相当长的时间，几十年甚至几个世纪。从教学的实际出发，学生的认识过程大部分属于前者，课堂教育更是如此。在很短的时间内要完成对若干对象的认识过程，因此教师要引导学生积极主动地思维，认真探讨点拨的最佳时机，选择最优的知识媒体。例如在讨论胶体的稳定性时教师提出为什么制得的胶体没有沉淀呢？在学生看书讨论的基础上，播放Fe(OH)3胶体的电教录像,学生可以清楚地看到红色的胶团在阴极附近上下浮动的情境,仅用五分钟就看到了Fe(OH)3的制备、净化和电泳的全过程，使学生很快得出胶体之所以稳定，一是带电胶粒的相互排斥，二是布朗运动的扩散作用。这一认识结果的完成，实际上是对客观对象的本质的规律性的反映。是对所见事实抽象、概括的结果。
3、推理能力的训练
推理是根据一个或几个已知的判断，推导出一个新的判断的思维形式。它可分为归纳推理和演绎推理。归纳推理是从特殊到一般，即从个别的特殊事实推出一般结论的推理。例如：在讲到导体时，从铜、铁、铝、金、银等金属导电，推出一切金属都导电，这就是归纳推理。铁由铁原子构成，铜由铜原子构成，推出一切金属都 原子直接构成。演绎推理则是从一般到特殊，即从一般原理到个别特殊事例的推理。如以“碱金属元素都具有较强的金属活动性”和“钠是碱金属元素”这两个判断推出“钠具有较强的金属活动性”的结论，在学习元素及化合物时，在学习了某一族元素的代表元素后经常可推理出同族其它元素的主要化学性质。就是演绎推理。在科学教学中经常要要求学生对所学知识进行归纳总结，演绎推理，提高学生的推理能力。
三、学生立体思维训练
立体思维是在基本思维方式的基础上，以智慧为轴心，为学生的思维活动打开一个又一个的空间。变点的线的思维为立体思维，变静态思维为动态思维。培养多系统、多方位、多功能、多角度、多途径的高效率的思维方式，提高思维的品质，用科学的思维方法开启智慧的大门，打破传统和习惯的惰性，产生大量的创造性思维。
1、整体思维。
整体思维就是思维的广阔性、高度性和整体性。站得高，看得远，既有广阔的视野又有把握全局的能力。
化学是一门基础学科，它跟工业、农业、国防、日常生活、环境保护、科学技术和其它自然科学、哲学等密切相关。因此，在教学中应经常地理论联系实际，例如在讲二氧化碳时介绍“温室效应”，讲二氧化硫时介绍酸雨的形成和危害，讲卤化银时介绍变色镜的原理，讲乙酸时介绍我国中医用食醋滴鼻治疗感冒等等。在科学教学中结合教材适当地联系实际，不仅培养学生的学习兴趣，同时开阔学生的视野。
2、动态思维。
就是用动态平衡的观点观察现象，理解概念，探究物质的性质，掌握物质的制备原理，分析反应规律，从而提高学生分析问题和解决问题的能力。
例如在讲“氨的分子结构和性质”时，通过观察红色喷泉的演示实验后，使学生认识到氨跟水发生了化学反应，并在氨水中存在以下动态平衡：
NH3 + H2O NH3•H2O NH4+ + OH-
运用上式的动态平衡规律，组织讨论下列问题：
A 、氨水中存在哪些微粒？氨水跟液氨有何区别？
B、氨水应如何保存？为什么？
C、如何鉴别某一气体是否为氨气？
D、为什么可以在浓氨水中加入固体烧碱制以氨气？
E、夏天打开浓氨水瓶子时应注意什么？
通过讨论，增强了氨的性质跟组成、制备、贮存、检验的联系，活跃了思维，变静态为动态，同时也将知识系统化，网络化，提高学生分析问题和解决问题的能力。
3、逆向思维。
英国化学家戴维了现了七种元素，这在元素牟发现史上是罕见的。那么他成功的秘诀是什么呢？就在于他运用了逆向思维。当1990年意大利科学家伏特，发现了伏特电池，第一次将化学能变成了电能。化学家戴维则思其反，进行了电化学研究，用电解法制取物质。1907年，他选用电解熔融的苏打和苛性钠制得了钠。同年用电解硼酸制出硼。1908年用电解法制备的汞齐加热制得钙、锶、钡、镁等碱土金属。
教师在教学中对学生进行逆向思维训练，从事物的相反功能去探索、质疑，不仅加深了知识理解，提高思维的灵活性、变通性，也有利于打破传统思维的束缚，甚至会发现个令人惊奇的新天地。如在讲化学键时，可要求学生思考以下是非判断题：
A、极性分子一定具有极性键，那么具有极性键的化合物一定是极性分子。
B、只有非极性键的物质一定是非极性分子，那么非极性分子一定具有非极性键。
C、具有离子键的化合物一定是离子化合物，离子化合物一定都只有离子键等。
4、发散性思维和收敛性思维。
发散性思维是沿着不同的方向，不同的角度思考问题，从多方面寻找解决问题的答案的思维形式。收敛性思维是以集中思维为特点的逻辑思维，具有同一性，程序性、比较性三个特点。对于已设计出来的方案，它能按照严格的程序进行；审查比较，以确定目标实现的可能性。所以它又是一种批判的思维过程。
在科学教学过程中，我们要把发散性思维和收敛性思维辨正地统一起来。运用发散性思维，从一个目标出发，启发引导学生在已有知识的基础上，利用全部信息，进行放射性，多方位发散，多方位论证，多因素分析。例如，化学计算的一题多解，基础理论教学中，对一个问题，一个论点，从多角度、多方位、多途径加以论证，无机物和有机物的分离和物质的鉴定，多种鉴别方法的设计等训练，都有利于培养学生的发散思维，爆发出创造思维的火花。发散性若没有收敛性思维作补充，容易发散无边，变成幻想空想瞎想。因此，当学生的思维发散到一定程度，就要适当收敛。例如，学生对同一实验进行多种方案设计后，教师要启发、引导学生对众多的方案进行比较和可行性检验，从而寻求较好的方案。从而优化学生的思维品质。所以，培养学生的发散性思维和收敛性思维以及二者的辩证统一，是提高中学科学教学质量的重要途径，是培养创造性思维能力和创造型人才的重要前提。
通过几年的教学实践，我认识到在教学过程中不仅要注重教学内容的传授，更要注重学生思维能力的训练，只有这样，才能将学生培养成一个具有独立思考能力和自我学习能力的人。