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化学学习中洞察力的培养 　　氧化还原反应是中学化学的重要内容，笔者在北京一所著名的中学调研时，实验班的学生对这样一道题竟然全都束手无策：甲苯（C6H5CH3）能使酸性高锰酸钾（KMnO4）溶液褪色，已知甲苯被氧化成苯甲酸（C6H5COOH），高锰酸根离子被还原成二价锰离子（Mn2+）。请写出该反应的离子方程式。 　　笔者对此感到很吃惊，氧化还原反应究竟应该如何学，化学应该如何学？笔者认为教师应通过有效地引导，让学生主体参与到知识的形成过程中，深刻理解知识点之间的内在关联，把握整体知识的结构与系统，从而形成敏锐的洞察力，以便高效准确地解决新情境中的问题。 　　一、何谓洞察力 　　洞察力指深刻把握事物或问题的能力，是一种综合能力。黑格尔指出，“自然所表现给我们的是个别形态和个别现象的无限量的杂多体，我们有在此杂多体中寻求统一的要求……力求认识每一事物的普遍。”[1]为了把握这种未知的普遍，必然的统一，当然要对研究的对象进行分析综合，特别是当发现自然界基本规律的时候，对研究对象本质的科学洞察力常常起着主导作用。 　　那么什么是科学洞察力呢？中科院院士王梓坤教授认为，“科学的洞察力，就是俗话所说的‘一眼看穿’的能力，它表现在能迅速地透过现象抓住本质，表现在对一些表面上似乎不同的事物，能迅速地找出它们共同的原因或彼此的联系”。“洞察力不是天生的，而是长期在实践中锻炼培养的产物。”[2]我们认为化学学习中的洞察力，就是学生通过不断思考、总结、凝练以及反思化学知识、概念等，在深刻把握化学原理本质的基础上，快速发现新情境中陌生问题的原型，从而将问题瞬间解决的能力。 　　二、洞察力培养案例——氧化还原反应 　　为了了解学生氧化还原反应的学习情况，我们对北京市某中学172名高二理科生进行了调查和访谈。考查项目及主要结果见表1。 　　表1 学生考查项目及主要结果 　　我们发现氧化还原反应学习的三个层次，即基本概念、氧化还原反应的变式以及新情境中的问题解决，难度依次增大，学生掌握的百分比分别是64%、36%、9%，几乎是直线下降；相应地，由于难度的增加，无从下手的人数也近乎直线上升。图1为形象的折线图。 　　图1 学生对氧化还原反应掌握情况的折线图 　　基于上述的调查研究，我们认为，要培养学生“一眼看穿”氧化还原反应的洞察力，需要经历以下几个阶段。 　　1.通过整体性学习准确把握化学概念 　　在义务教育化学教材中，氧化还原反应被定义为：与氧气的反应叫做氧化反应，与氢气的反应叫做还原反应。进入高中后，氧化还原反应被界定为：凡有元素化合价升降的化学反应就是氧化还原反应。在判断一个反应是否为氧化还原反应时不是简单地看有无氢气氧气参加反应，而是看元素有无化合价的升降，实质是看有无电子发生转移。 　　在高中化学学习中氧化剂不只是氧气，而变成了具有氧化性的物质。访谈时，教师表示在讲授新课以及复习氧化还原反应时，往往会总结一些常见的氧化剂等，但是常常是教师越俎代庖，学生并不积极参与其中；另外在学习元素和化合物知识的时候较少强化相关概念，导致学习环节较为松散。因此，要注意教学的整体性，新知识的教学不应孤立进行，而应将新知识纳入到原有的认知系统中进行整体考虑，以建立新、旧知识的联系，从而丰富学生头脑中原有的认知结构。比如，一提到HNO3，学生就应条件反射出：强氧化剂，氮元素化合价下降，生成NO、NO2等。这样既减轻了学生的记忆负担，又优化了学生的认知结构，为化学问题的解决提供更广阔的途径。 　　2.通过变式深刻把握氧化还原反应的类型 　　氧化还原反应最常见的形式是：氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物。但是我们发现，如果学生仅止于此，无疑难以把握本质。应通过反复思考、凝练氧化还原反应的多种变式，如归中反应、歧化反应、部分氧化还原反应、自身氧化还原反应，还有三种及以上元素化合价变化的反应等。如： 　　6HCl+KClO3=3Cl2↑+KCl+3H2O 　　2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ 　　Fe+4HNO3（稀）=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O 　　2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑ 　　4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 　　通过变式的凝练，可以更好地把握丰富类型背后的本质。教学实践中的误区是，学习时往往找一些中学很难见到的氧化还原反应，为了训练而训练，而不是深刻把握中学化学的重要案例，使得原理的学习与物质性质的学习脱离，破坏学习的整体性。优秀学生表示，他们不但熟悉常见的变式，甚至能产生一些条件反射，如Na2O2一般集氧化剂与还原剂于一身，硝酸溶液中S2-、I-、Fe2+、SO32-等离子均不能大量存在。可见，洞察力的养成不是一蹴而就的，而需深厚的基础积淀。 　　3.返璞归真，洞察氧化还原