摘要：化學實驗思維能力是個體順利解決化學實驗思維問題所表現的良好適應性的個性心理特征。它是由化學實驗思維的內容與材料、過程與方法、結果以及思維的品質、自我監控能力、行為習慣等組成的多要素、多側面、多聯系的有機整體。因此，構建化學實驗思維能力結構的首要任務是指導學生了解化學實驗思維的內容，掌握思維的基本過程和方法，幫助學生建立基本的能力結構。與此同時，要加強思維訓練，提高監控意識，引導學生反思思維的過程和結果，培養學生良好的實驗思維的品質、監控能力與行為習慣，構建完整的思維能力結構。

關鍵詞：化學實驗；思維能力；構建

新的中學課程改革倡導以科學探究為主的多樣化的學習方式，強調發展學生科學探究能力，培養學生的創新精神和實踐能力。化學是以實驗為基礎的自然科學，化學實驗是進行科學探究的主要方式，是學習化學、實現科學探究的重要途徑。[1]化學實驗能力是化學科學探究中最重要、最基本的能力，其核心是化學實驗思維能力。因為不管是化學實驗操作和觀察，還是提出與確定化學實驗問題、設計實驗方案，以及由實驗現象、事實或數據的分析形成化學概念、建立化學理論、得出化學規律、解決化學實際問題等，都離不開化學實驗思維。可見，要培養和發展中學生的化學實驗能力，首先要著力培養他們的化學實驗思維能力，形成合理的能力結構，以促進其發展。

一、化學實驗思維能力的含義

關于思維的含義，大多數心理學著作是從哲學的角度來定義的，認為思維是指人腦對客觀事物的本質特征和內在規律間接的、概括的反映。這一定義強調的是思維的結果。現代認知心理學認為思維是一種心理活動過程。如美國心理學家吉爾福特認為，智力（思維）活動就是人在頭腦里加工（即操作過程）客觀對象（即內容），產生知識（即結果）的過程。[2]又如我國臺灣心理學者張春興把思維定義為：思維是內在認知活動歷程，在此歷程中，個人運用儲存在長期記憶中的信息，重新予以組織整合，從縱橫交錯的復雜關系中，獲得新的理解與意義。[3]這類定義反映了思維作為一種心理活動過程的實質，便于大多數人理解、把握和在教學過程中實施，具有更強的可理解性和可操作性。筆者認為，化學實驗思維是指個體憑借已有的化學知識經驗，對有關的化學實驗的信息進行分析綜合、抽象概括等一系列復雜的加工處理，以理解實驗課題、形成實驗方案、獲得化學概念、認識物質性質、揭示化學規律等的內在認知過程。它貫穿化學實驗的準備、實施和結果處理的全過程。間接性和概括性是化學實驗思維的兩個最基本的特性。間接性是指化學實驗思維要借助已有的化學知識經驗來進行，是對根本不能感知的化學實驗事實所隱含的本質屬性或內在規律的認識；概括性指化學實驗思維是對同類化學實驗事實的共同特征或內在關系的認識，其抽象程度和概括水平反映著化學實驗思維的層次高低和深刻程度。

化學實驗思維能力是個體順利解決化學實驗思維問題所表現的良好適應性的個性心理特征。其強弱關系到思維結果的優劣和思維效率的高低。筆者認為，它的含義有狹義與廣義之分。狹義的化學實驗思維能力是指人腦加工處理化學實驗現象或事實的能力，也就是通過對實驗現象和事實的分析與比較、抽象與概括等活動，形成化學概念、得出化學規律，從而獲得對實驗事實和現象的本質屬性或內在規律間接的、概括的認識的能力。這是傳統教學培養的實驗思維能力。廣義的化學實驗思維能力包括對實驗課題和實驗方案的理解，對實驗活動的設計、決策、評價和概括，以及對實驗事實、現象與結果的認知、判斷、分析和處理的能力。這是現代化學實驗教學倡導培養的能力。本文取廣義化學實驗思維能力來討論。

二、化學實驗思維能力的結構

（一）構成要素

吉爾福特認為，智力是由內容、操作和產物（或結果）所構成的三維空間結構。[4]該三維結構模型雖比較全面地反映了思維能力的基本成分，但并沒有體現在此基礎上發展起來的高級思維能力要素。我國心理學家朱智賢先生認為，從心理學的角度來看，思維結構應當包括思維的目的、思維的過程、思維的材料或結果、思維的監控或自我調節、思維的品質和思維中的認知因素與非認知因素等。[5]此結構說不但反映了思維的基本成分，而且反映了在基本成分基礎上發展起來的思維的高級成分。然而仔細分析該結構的構成要素可發現一些值得商榷的問題：一是有的成分相互混淆。如思維的材料或結果，兩者雖表現形式有相同之處，且前面的思維結果又可作為后面思維的材料，但實質不同，前者是思維加工的原料，后者是思維加工的產品，將兩個思維成分合在一起，容易引起混淆和誤解。二是有些成分相互重復。如思維中的認知因素，思維本身就是認知的核心，它既以其他認知成分為基礎，同時其發展程度又會影響這些認知成分的發展水平，因此，再提思維中的認知因素，就顯得重復。又如思維的目的，對思維的問題做加工處理以獲得思維的結果，即解決思維的問題，是思維最基本的目的，思維的更高目的是培養和發展思維的品質、監控能力和良好的思維習慣，思維結構中的這些成分已體現了思維的目的，另外，思維的目的作為引發思維的動力要素，可歸屬非認知因素。筆者據此認為，化學實驗思維能力的構成要素主要有以下幾點。

1.化學實驗思維的內容和材料

化學實驗思維是人類特有的理解和解決化學實驗問題的活動。因此，要開展化學實驗思維，首先要有思維的問題或內容。化學實驗思維內容是啟動人們通過一定的手段和途徑（思維操作）達到一定目的（思維結果）的原動力，它使化學實驗思維具有方向性和意識性。

化學實驗思維的材料包括已有的化學知識經驗、實驗觀察所獲得的事實與現象、測量數據等，既有感性材料也有理性材料。

2.化學實驗思維的過程與方法

化學實驗思維是一種認識化學實驗問題的過程或活動。這個過程或活動是按照怎樣的流程、采取什么樣的手段來進行的，這就涉及化學實驗思維的過程和方法。

3.化學實驗思維的結果

化學實驗思維的結果是指經過對化學實驗思維材料的分析與綜合等智能活動所得到的產物，包括確定的實驗問題，提出來的實驗假設，設計出來的實驗方案，獲得的化學概念、化學規律或理論、物質的性質和組成、化學實驗的有關知識等，是關于化學問題的理性認識。

4.化學實驗思維的品質

化學實驗思維品質是在化學實驗思維過程中逐步養成和發展的，它反映了化學實驗思維結果的質量，體現了個體化學實驗思維的水平高低，是衡量個體化學實驗思維發展水平的主要指標。主要包括化學實驗思維的深刻性、靈活性、批判性、獨創性和敏捷性等。

5.化學實驗思維的自我監控

化學實驗思維的自我監控就是自我監督、控制化學實驗思維的問題和過程。其表現為：在思維中，明確化學實驗思維的問題，了解化學實驗思維的過程，懂得化學實驗思維的方法；能夠排除外界的干擾，使思維集中到化學實驗思維的問題上；能夠及時調節思維活動的過程和進程，調整思維的課題或目標，改進思維的手段和方法，從而更好地達到思維的目標。

6.化學實驗思維的行為習慣

化學實驗思維的行為習慣是指個體在面臨化學實驗問題時，是否能自覺、主動地開動腦筋進行思考，是否能按照化學實驗思維的程序，自覺而有意識地采用合適的思維方法，認真、仔細、全面而深刻地進行思考等。它是化學實驗思維中重要的非智力因素，在教學中應注意培養學生良好的化學實驗思維習慣。

（二）化學實驗思維能力的結構模型

化學實驗思維能力由化學實驗思維的內容和材料、思維的過程和方法、思維的結果以及思維的品質、監控、行為習慣等6個主要要素構成，這6個要素相互聯系、相互作用而構成一個有機的整體。筆者把化學實驗思維能力的結構用下列示意圖表示：

由化學實驗思維能力的結構模型可以看出下列幾點。

1.化學實驗思維能力是一個多要素、多側面、多聯系的有機整體，其中化學實驗思維的內容與材料、過程與方法、結果是化學實驗思維能力結構中最基本的要素，構成化學實驗思維的基本能力，化學實驗思維的品質、監控能力和行為習慣是在化學實驗思維基本能力的基礎上發展的。化學實驗思維的內容與材料、過程與方法、結果這些基本要素是化學實驗思維的品質、監控能力、行為習慣發展的前提和基礎。同時化學實驗思維的品質、監控能力、行為習慣又促進化學實驗思維的內容廣泛化、思維過程的科學化和方法選擇的靈活化、思維結果的深刻化。

2.從該模型的構成要素本身來看，它是靜態的；但從各要素的實質內容和變化來看，它又是動態的，將隨著學生學習的深入，思維的內容更加寬泛，思維的過程更加靈活，思維的手段和方法更加多樣，思維的品質和監控能力得到發展。所以，它是靜態和動態的統一體。化學實驗教學的任務就是要幫助學生建立合理的化學實驗思維能力的結構，并促進其發展。

3.化學實驗思維能力結構中的各要素互相制約、互相依存構成化學實驗思維能力系統的內核；一切外部過程和事物，如教育教學環境、社會的要求等，都成為影響它變化和發展的外部環境。例如，過去的教育教學強調知識技能的接受，這有利于思維深刻性的培養和發展；當今社會呼喚創造型人才，學校教育教學大力倡導培養學生的創新精神，這能促進思維獨創性的培養和發展。

三、化學實驗思維能力結構的構建

（一）指導學生了解化學實驗思維的內容，掌握思維的基本過程和方法，幫助學生建立基本的化學實驗思維能力結構

思維問題或內容是思維產生的源泉。要切實加強化學實驗思維訓練，首先要使學生了解化學實驗中思維的內容；學生只有懂得了應該思考的問題或內容，才能做到積極主動地思考。因此，教師要結合具體的實驗有目的、有計劃地讓學生知道化學實驗中有哪些問題要加以思考，使學生樹立問題思考的意識。化學實驗思維的內容很廣泛，涉及實驗前、實驗中和實驗后的思維。對于探究性實驗，實驗前要分析面臨的問題，依據觀察到的現象與事實或有關的知識經驗構筑假設，并根據假設設計實驗方案；方案設計時，要分析實驗原理，選擇合適的實驗方法，依據實驗原理和方法考慮儀器裝置的選用與連接以及操作方法，安排操作步驟，評價方案的科學性、合理性和可行性等。實驗中要根據具體的實驗對現象與性質、實驗原理與裝置、現象與裝置、現象與操作等之間的關系，以及產生不同現象的原因進行思考。實驗后要對實驗所得的結果，包括各種實驗現象、事實和數據等，進行加工處理，以形成化學概念、得出化學規律、認識物質的性質、推斷物質的組成等，并歸納總結實驗成敗的經驗教訓。對于傳統課堂實驗，主要涉及實驗中和實驗后的思維內容。

化學實驗思維過程就是人腦對化學實驗問題進行思考的程序或流程。它應遵循一般思維的過程，但也具有自身的特點。對于一般化學實驗的思維，其過程是：明確問題實驗與觀察，收集思維材料加工處理得到結論運用于新情景以驗證結論獲得成功；對于探究性化學實驗的思維，其過程則為：明確問題提出假說形成方案實驗與觀察，收集材料加工處理驗證假說獲得成功。

化學實驗思維的基本方法有分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、歸納、演繹、推理等。在評價化學實驗方案優劣等時往往還要運用臻美的方法。所謂臻美的方法，就是在研究化學實驗問題時，對尚不完美的化學實驗問題，如化學實驗的假說、方案等進行加工、修改以至重構，使之更加完美的思維方法。它是一種創造思維方法，也是評價化學實驗問題和結果的重要手段。要使學生學會化學實驗思維的方法，應把重點放在平時的教學中，注意引導學生按照思維過程對課堂實驗事實和現象一步一步地進行邏輯思考，并指出各步加工處理中所采用的方法（尤其在初學階段），這樣既能使學生掌握基本的實驗思維過程與方法，又能使學生學會科學的學習方法，培養學生的自我探究能力。對于平時教學中難于得到訓練的思維方法，如科學推理、臻美等思維方法，要選擇典型實驗問題（如物質推斷題、實驗評價題等），有意識、有計劃地加以訓練。另外，開展化學實驗思維方法講座，結合實例把各種思維方法的概念、特點和作用等給學生講清楚，教給學生最有效的思維方法，幫助學生對思維方法的知識技能進行條理化、系統化，形成良好的思維方法結構，促進學生運用自如。

（二）加強思維訓練，培養學生良好的化學實驗思維品質，進一步完善結構

林崇德認為，培養思維品質是發展智力和能力的突破口，并認為思維品質主要包括深刻性、靈活性、獨創性、批判性和敏捷性五個方面。[6]要培養學生良好的化學實驗思維品質，首先要明確化學實驗思維品質及其培養目標，并在教學實踐中加以訓練落實。

通過對《全日制義務教育化學課程標準（實驗稿）》《普通高中化學課程標準（實驗）》及相關教材的分析，筆者認為，中學化學實驗教學中應培養的思維品質及其目標如下。

1.化學實驗思維的深刻性。它反映了思維的抽象程度和邏輯水平，以及思維活動的深度、廣度和難度。其培養目標是：（1）能從有關的實驗事實或現象中抽取本質特征，并概括出化學概念、規律或得出物質的有關性質或組成；（2）能根據實驗原理與現象，選擇必要的試劑和儀器進行儀器組合，理解各部分裝置的作用以及實驗方法、實驗操作和實驗裝置的特點，懂得這樣做的理由；（3）能運用所學到的知識對實驗現象、實驗誤差作出合理的分析和解釋，得出有關的結論；（4）能根據實驗事實和現象，理解化學概念、規律的來龍去脈、實質內涵和外延，把握相關概念、規律或性質之間的聯系與區別；（5）能通過對有關的實驗結果或數據的分析，抓住關鍵或選出合理的數據進行相關的計算；（6）能根據物質或離子的性質，選擇合適的方法和試劑檢驗與鑒別物質、除去雜質和分離混合物；（7）能根據實驗現象及物質間的轉化關系經分析推理判斷物質。

2.化學實驗思維的靈活性。它反映了思維活動的靈活程度。表現為善于從不同角度、不同側面、不同思考方向，運用不同的知識與方法思考和解決化學實驗問題，并往往得到多樣化的思維結果。其培養目標是：（1）能根據具體的實驗問題，靈活運用分析、綜合、比較、抽象、概括等不同的方法，對不同的實驗事實或現象進行加工處理，把握現象的本質，并能靈活運用于解決實際的實驗問題；（2）能從多角度、多側面對實驗事故或實驗失敗的原因、實驗誤差作出分析；（3）能根據實際問題，善于采用正向、逆向或正向逆向相結合的思維方法，根據實驗現象推斷物質；（4）能就同一個實驗問題，運用所學知識技能設計多種可行的實驗方案；（5）能從有關的事實或現象出發，提出多種假設，并設計多種實驗方案加以驗證。

3.化學實驗思維的批判性。它反映了獨立思考和判斷的程度。其培養目標是：（1）能發現實驗結果或有關結論的錯誤，并加以改正；（2）能對實驗的原理、操作、裝置的正確性作出評價，理解錯誤的原因，并能加以改正；（3）能對他人或自己的實驗思維過程或方法的正確性作出評價，并根據具體實驗問題及時調整思維的過程和方法，善于對思維過程和結果進行檢驗反思；（4）能對他人或自己設計的實驗方案作出優劣評價，并從多種方案中選出最好的方案。

4.化學實驗思維的敏捷性。它反映了思維過程的快慢程度。化學實驗思維的速度以思維結果正確為基礎。其培養目標是：（1）能根據有關的實驗現象迅速抽象出現象的本質，形成有關的概念、得出有關的化學規律或物質某方面的性質；（2）能運用有關的知識技能，迅速發現實驗原理、實驗裝置、實驗操作等方面的問題，并迅速進行改正；（3）能運用所學的知識技能，在最短的時間里設計出一個合理的實驗方案，或在相同的時間里設計最多且合理的實驗方案，或在最短的時間里對有關實驗的方案作出優劣評判；（4）能根據實驗現象及物質間的轉化關系，迅速推斷出物質的組成。

5.化學實驗思維的獨創性。它反映了思維活動的獨立創新程度。表現為善于獨立地提出新的實驗問題，善于用新的方法、手段、方案解決實驗問題。其培養目標是：（1）善于提出具有探究性的新的實驗問題；（2）對某個實驗問題，善于設計與眾不同的實驗方案（原理上或操作上或步驟上或試劑選用上或儀器裝置上與眾不同）；（3）善于總結適合自己或實驗課題的思維方法；（4）能根據觀察到的現象或事實，建立合理的假設，并運用有關的知識技能設計合理的實驗方案。

培養良好的化學實驗思維品質，不是一朝一夕之事，要在教學中加強訓練。主要措施如下。

1.重視實驗教學，注意引導學生按照化學實驗思維的過程和方法對實驗現象、事實進行分析思考，由此得出有關結論，培養學生化學實驗思維的深刻性。化學實驗思維的深刻性是培養和發展其他化學實驗思維品質的前提和基礎，也是學生通過實驗現象的分析切實掌握有關知識的重要條件。平時關于由實驗引出化學概念、規律、物質性質以及物質制備實驗等教學活動，都為化學實驗思維的深刻性的培養和發展提供了良好的條件，實驗時應注意引導學生提出思考問題，分析實驗操作與裝置上的特點，及時引導學生或由學生獨立地運用思維方法按照思維過程思考實驗現象，抽象概括出有關結論，當實驗失敗時，要及時引導學生分析原因，培養學生良好的化學實驗思維的深刻性。

2.精選典型的實驗思維問題，強化思維訓練，促進學生思維品質的全面發展。國內外許多心理學家都認為，思維及其品質可以通過訓練得到培養和發展。訓練要有目的性，選擇的問題要有典型性，這樣的訓練才更有效果。例如，實驗事故或失敗原因、實驗誤差分析，運用正向、逆向思維推斷物質，就有助于訓練實驗思維的靈活性；運用多種方法檢驗、鑒別物質等開放性實驗設計問題，既有利于培養學生從多角度、多側面、運用不同方法思考實驗問題的靈活性，也有利于培養學生創新實驗思維和優選方案的批判性思維。

3.開展實驗思維速度競賽，鼓勵學生迅速對實驗問題進行思考，及時表揚反應快而準的學生，培養學生化學實驗思維的敏捷性。課堂實驗后，鼓勵學生迅速分析實驗現象得出結論，對得出結論快而準的學生不但給予及時表揚，而且在平時或期終測驗中給予一定的加分獎勵；開展實驗思維速度競賽活動，鼓勵學生在盡量短的時間內完成實驗思維任務，或在相同時間內完成盡量多的實驗思維任務等，都是培養學生實驗思維敏捷性的有效途徑。

（三）提高監控意識，引導學生反思思維過程和結果，培養學生良好的實驗思維的監控能力與習慣，構建完整的思維能力結構

意識是行動的指南，沒有自覺意識就沒有自覺行動。要提高學生化學實驗思維監控意識，就要提高學生對思維監控的認識，使學生了解監控的意義和作用，明確監控的內容和方法。監控貫穿思維的全過程，涉及對思維過程、方法與結果全方位的監控。反思是實現監控的重要途徑，是進行監控的重要方法和手段。有反思才能發現不足與缺陷，才能有的放矢地修正、調控思維的過程，改進思維的方法，才能在今后的思維活動中避免出現類似錯誤，從而更有效地達到思維目的。因此，在教學中，要注意引導學生一邊思考一邊回過頭來對思維的過程、方法和結果進行考查，從中總結經驗教訓，養成良好的思維習慣，發展思維監控能力。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.全日制義務教育化學課程標準（實驗稿）［S］.北京：北京師范大學出版社，2001.

［2］盧家楣，魏慶安，李其維.心理學基礎理論及其教育應用［M］.上海：上海人民出版社，1998.165—166.

［3］張春興.教育心理學［M］.杭州：浙江教育出版社，1998.241.

［4］朱寶榮.現代心理學原理與應用［M］.上海：上海人民出版社，2002.152.

［5］朱智賢，林崇德.思維發展心理學［M］.北京：北京師范大學出版社，1986.38.

［6］林崇德.學習與發展──中小學生心理能力發展與培養［M］.北京：北京師范大學出版社，1999.147—148.