二、理论思维方法

科学研究的任务在于通过感觉而达于思维，揭示事物的本质和规律。这需要经由实验和观察，搜集丰富的事实材料，并进行逻辑加工，在这个过程中，比较、分类、归纳和演绎、分析与综合就是在化学学科中常用的一些基本的逻辑方法。

（一）基本的逻辑方法1.比较和分类

比较，是确定对象之间的共同点和差异点的一种逻辑方法，是逻辑加工的初步方法。一般说来，认识事物从区分开始。要区分，就要比较，有比较才能鉴别。比较方法在科研和教学中起着重要的作用。

在科学研究中，通过比较而进行定性分析和定量分析、光谱分析就是一个典型。光谱分析方法就是通过光谱的比较来测定研究对象的化学成分及其含量。实验证明，各种化学元素都有一定波长的特征谱线，就如同每一个人都有特殊的指纹一样。用已知化学元素的标准谱线同被测对象的光谱比较，如果两者相同，就可知被测对象中含有同样的元素；如果发现被测对象的光谱中有跟所有已知化学元素的特征谱线都不相同的谱线，就可断定其中含有未知元素。同时，由于每种化学元素特征谱线的强度和它在物体中的含量有关，因此，通过对谱线强度的比较，可以确定被测对象中各种化学元素的含量。

分类，是按属性异同将事物区分为不同种类的思维方法。例如，目前已发现的矿物有 3000 多种，为了系统地研究矿物，人们就要对矿物进行分类。由于矿物的化学组成和晶体结构是决定矿物一切性质的基本因素，所以目前在矿物分类上采用最广的是结晶化学分类法。人们把各种矿物的化学成分和晶体结构这一属性相互进行比较，找出它们在成分和结构上的共同点和差异点，可以分出 5 大类矿物。凡是元素以单质状态存在于自然界的矿物，归为自然元素这一大类；凡是元素以硫化物、卤化物等形式存在于自然界的矿物分别归为硫化物大类、氧化物及氢化物大类和含氧大类。在各大类中，人们对矿物的阴离子或配合离子进行比较，从它们的差异中又可划分出若干类。例如，在硫化物这一大类矿物中，一般根据它们相互之间的差异点划分为简单硫化物，复杂硫化物和硫盐 3 类。在分类之前，一定要做好比较工作。

分析与综合

分析就是把对象的整体区分为各个部分、方面、层次、因素并逐一进行考察。

自然界中的任何事物都具有复杂的构成。它们总是由不同的部分、方面或因素组成的。在分析时，必须把事物或过程分解为各个部分，各个方面加以详细考察，即运用分析的方法。例如，波义耳为了搞清楚气体的运动规律，他以一定质量的气体在温度不变的情况下，置于不同的压力下，逐一考察体积的变化。由于他把这个运动变化的过程分解为各个部分给予定量描述，结果发现了气体的压力（p）和体积（V）成正比的定律，即 pV=常数，此常数的数值取决于气体的温度与分子数。他还将当时习用的化合物定性分析系统化，引入“化学分析”这一名称，开创分析化学的研究方向。

综合就是把人们对于研究对象的各个不同部分、方面、层次、因素的认识组合起来，以形成关于研究对象的统一整体的认识。例如，经过长期的分析研究，人们发现了许多化学元素以及它们的特性，在此基础上，门捷列夫运用综合方法，将化学元素的原子量与元素性质之间联系的规律性揭示出来，即发现了元素周期律，揭露了各种元素之间的内在联系，反映了物质世界的统一性。也为现代物质结构理论的诞生奠定了基础。

归纳与演绎

归纳和演绎在传统上称为对峙的两种推理方法，有许多哲学家认为它们两者构成一对反向的推理。

归纳的基本过程是“个别到一般，由事实到概括”。在化学教学中，有许多化学原理、法则、规律是通过归纳法概括得来的。例如，对各种晶体特点的归纳；对配合物特点的归纳；对有机化合物特点的归纳等等，都是通过全面地搜集各种经验事实，然后对这些经验事实进行分析、比较、综合，最后归纳出普遍的特征。

演绎的推理过程是由一般到个别，从理论到新的事实。这样的推理是必然的推理，其结果是正确的。例如元素周期律假说的提出，元素周期表中的周期、族、区的划分，都是归纳的结果。对元素周期律及周期表中的周期、族、区中的个别元素性质的论证方法就是演绎推理。

一般来说，演绎法不能简单地看作是从一般到个别的推理；另外，归纳法只停留在化学知识的经验水平上，而演绎则关系到理论水平。通过上述两点，所以不能认为两者构成反向的推理，教师在运用这两种逻辑方法时，应注意观念的更新。

证明与证伪

学生所学的知识，必须加深理解，善于运用，这就要求教师的教学内容应是正确的和令人信服的。同时，对错误的东西要进行有力的反驳。

证明，是根据事实和理论来论证论题的正确性的思维形式。证明这种思维形式由论题、论据和论证 3 部分组成。论题就是要证明的主题，即要证明的是什么？论据就是证明的理由或根据，即用什么来证明？论证就是证明的形式，即怎样来证明？

在证明中，对论题的正确性，依是否能直接推出，可分为直接证明和间接证明。

直接证明是直接推出论题的正确性的思维形式。它的公式是：论题：A

论据： a，b，c，⋯⋯

因为 a，b，c⋯⋯是真实的，并且从 a，b，c⋯⋯必然得出 A，所以论题 A 是真实的。

例如，从某一具体实验中，观察到参加化学反应的各物质，在反应前后各物质的质量总和没有变化。无数科学实验事实都说明这一结论。这就证明了质量守恒定律的正确性。

研究表明，化学反应的过程，就是参加反应的各物质（反应物）的原子，重新组合而生成其它物质（生成物）的过程。在一切化学反应里，反应前后原子的种类没有改变，原子的数目也没有增减，所以，化学反应前后各物质的质量总和必相等，这也直接证明了质量守恒定律的正确性。

在化学教学中，教师常用的一种证伪的逻辑方法是归谬法，用它来达到

反驳论题的目的，颇有“以其之矛，攻其之盾”的色彩。例如有人提出可用湿法制 Al2S3。假设这个论题成立，就可推出湿法制 Al3S3 的各种途径：

2AlCl3+3Na2S=Al2S3+6NaCl 是其中一种。已知 Al2S3 在溶液中是不能存在的，因为

Al2S3+6H2O=2A(OH)3↓+3H2S↑

完全水解，几乎不可逆，所以，湿法制 Al2S3 是不能成立的。

证明和证伪有着密切的关系，证明中有反驳，反驳中有证明，这就决定了归谬法在逻辑证明中有着广泛的应用。

（二）基本的理性方法1.形象化方法

所谓形象化方法，就是用具体的、直观的形象，如图形、音响、典型等形象材料来展现客观事物的特征、结构和关系，从而达到揭示事物的本质和规律的一种方法。比如，在讲授原子结构和分子结构时，教师可选用各种立体模型，变微观为直观，让学生对宏观的立体模型的认识，去联想物质的微观结构，使学生通过联想建立起想象表象。在此基础上，让学生能够理解抽象理论的深刻含义。

在化学教学中运用形象化的方法，对学生学习化学概念、定律、理论有积极的作用。例如将金属键想象为“释去了价电子的金属离子沉浸在自由电子的海洋里”的“自由电子模型”，将这种微观领域里的知识具体化，有利于学生理解和掌握。

科学抽象

科学抽象就是要从大量的感性材料中，概括总结中反映事物本质和规律性的一种研究方法。

我们常说透过现象看本质，就是要克服由现象所造成的错觉去认识事物的本质。这就是要靠科学抽象的方法，靠理论思维，对大量的感性材料和直观现象进行加工，可以达到揭示事物的本质。

如何进行科学抽象，可从以下 4 个方面着手：

“去伪存真”——鉴别材料

首先要对已掌握的科研资料，进行鉴别，区分真象和假象，把假的材料剔除，保留真实的材料。只有在充分可靠的基础上，才有可能透过事物的现象概括出本质和规律。

“去粗取精”——选择材料

在我们积累的材料中，有些材料能反映本质，有些则不能反映本质。因此，要从所掌握的真实材料中，把非本质的和对说明问题不具有典型性的材料去掉，排除次要的和无关的因素；还要从大量的真实材料中，选取能够反映事物本质的和对说明问题具有典型性的材料，突出主要和关键性因素。

“由此及彼”——揭示事物之间的联系
“由此及彼”是从横的方面揭示出事物之间的相互联系，以及从纵的方

面揭示出事物发展过程各个阶段的情况。这就要求我们在进行科学抽象的过程中，不要孤立地、静止地、片面地看问题，而要从事物之间横的联系和纵的发展过程去观察和分析问题。

“由表及里”——揭示出事物的本质和内部联系
“由表及里”，就是透过现象，拨开假象，揭示出事物的本质和它的规

律性。

在进行科学抽象的过程中，方法不是僵死的，需要我们因事制宜地去探索，去创造。

科学假说

运用假说是自然科学研究中一种广泛应用的方法，它是根据已知的科学原理和科学事实对未知的自然现象及其规律性所做的一种假定性说明。

在揭示现象的因果关系和本质联系的过程中，适当运用假说的形式有很大的积极意义。在化学教学中运用假说的方法，可以刺激和保持学生对化学的兴趣和注意力，可以帮助他们加深对新教材的领会，可以刺激他们科学思维的发展，还可以使学生知道科学中求得知识的方法。

在化学教学中运用假说也同科学研究的过程一样，一般有下述 5 个步骤：

研究观察的各种情况；
构成假说，即做出由于哪些原因可以引起这些现象的假说；
根据这些假说推测出结果（演绎）；
根据所研究现象的各种情况进行必要的验证，检验此结果是否正确；
做出所研究的各种现象的原因的结论。

例如，在讲铁的生锈时，为了揭示铁生锈的原因，首先启发学生考虑铁生锈的各种情况，如放在潮湿处的铁器会生锈，而干燥的铁器则不生锈，涂了油漆的铁器不生锈，而在一般情况下的铁器放在空气中则生锈等。再经过引导或让学生讨论可以提出下述 3 个假说：

①铁器生锈是因为和空气接触，铁和空气中的氧气化合；

②生锈是因为水分子的存在，水和铁起了化学变化；

③生锈是水和空气对铁共同作用的结果。

然后引导学生推论：如果第一个假说正确，则在干燥情况下，铁在空气中就能生锈；如果第二个假说正确，则铁在水中并和空气隔绝就能生锈；如果第三个假说正确，则必须在既有空气又有水分的条件下铁才能生锈。

在此基础上，再引导学生来设计实验。第一个实验：将洁净的铁钉放于干燥的试管里，并用塞子塞紧；第二个实验：把经过煮沸除去空气的水装满试管，放入洁净的铁钉，用塞子塞紧，不留一点气泡；第三个实验：将洁净的长铁钉放入试管（抵靠在试管内壁上）并倒立在盛水的烧杯中，试管里只有少量水并在试管外壁上标明水面位置，就这样放置一段时间。

可以观察到，第一、第二个实验中的铁钉都不生锈，而在第三个实验中不仅铁钉生了锈，而且试管里的水面约上升了原试管容积的 1/5，于是可以得出结论，水和空气（只是其中的氧气）共同对铁的反应是铁生锈的原因。在教学过程中，教师可以根据实际情况有计划有步骤地引导学生运用假

说去分析和解决化学问题，使学生经过收集材料，分析、综合、抽象概括的思维过程，把知识真正学到手。