化學是一門古老的學科，它的應用可以一直追溯到人類有曆史記載以前。火的發現和應用是人類的第一次偉大的化學實踐，自從發現了火，人們開始逐漸掌握了一係列的化學工藝,結束了茹毛飲血的生活，一步步進化發展到了今天。從20世紀80年代開始，化學進入了新的發展階段,現代化學與其他學科呈現了前所未有的密切聯係，緊密地同人類、自然和社會相互依存。化學與其他學科一起肩負著發展生命、健康、材料、能源、環保等重大社會問題。
我們的學生，即使在完成高中的化學課程之後，他們真的了解化學嗎？他們了解化學學科的特征嗎？他們具備一定的發現問題、研究問題、解決問題的能力嗎？他們的化學思維如何？這些問題的回答大多是差強人意的。因此，我們必須要改革。
近年來國內外對於化學教育、教學的改革研究十分活躍，人們研究的內容主要集中在化學教育的觀念和化學教學的內容。我們首先要確定新時期的化學教育的觀念，是培養適應21世紀生活的公民——他們必須具備改善生活質量急需的知識、技能和態度。然後，想辦法通過基礎教育的最主要的渠道課堂教學來實現這些目的。因此，我們必須要研究課堂教學，研究如何通過課堂教學來實現對大腦潛能的開發，培養創新能力，最終實現上述“科學為大眾”的目標。我們選取思維作為切入點，因為思維是課堂教學的靈魂。
課題組成員在北京市哲學社會科學“九五”規劃重點課題目“發展形象思維的理論研究與教學實驗”課題組的指導下，係統研究了心理學、教育學以及腦科學最新的研究成果，並且把這些理論知識逐步應用到教學實踐中；以形象思維為核心，首先明確了中學化學教育的獨特視角，這裏涉及中學化學學科特征、教育功能和化學思維的特征；然後集中討論在中學化學教學中如何通過訓練學生的思維，來達到培養能力的目的。在書中重點討論了幾種常用的形象思維的方法，明確每種方法的特征和應用，並結合實例剖析化學發現、化學問題中的思維過程。然後探索在課堂教學中針對不同的教學內容，選擇適當的方法，綜合應用形象思維與抽象思維，優化課堂教學。最後是對於新的課程體係的展望，由學科課程和活動課程共同構建的新的課程體係有利於創新能力的培養，也是對學生進行思維訓練的一個很好的契機。在新的課程體係中，學生擁有更加廣闊的空間,他的思維能夠更自由、更發散，這為形象思維的訓練提供了很好的基礎。在本書的最後，是我們在數年的探索與實踐中進行的各教學板塊的實驗，它以教學實錄的形式記錄下來，書中選擇有代表性的幾篇,分別探討的是元素化合物、有機物、化學基礎理論的教學過程的優化、探究性學習的嚐試、發散思維的訓練和自主開放型學習的教學模式的探索。
本書是北京師範大學附屬實驗中學化學組部分教師參加的北京市哲學社會科學“九五”規劃重點課題“發展形象思維的理論研究與教學實驗”的成果。課題組成員北京師範大學附屬實驗中學化學組高級教師周靜老師、張立雄老師、王向陽老師、張曉紅老師在整個研究期間給予了大力支持。在此，對她們表示非常誠摯的感謝。
在編寫本書的過程中，由於査閱了很多資料，每每沉醉於科學發現障礙重重和絕妙構想中而不能自拔，而這些能極大地激發學生的學習興趣，是他們體驗科學精神、科學方法、科學過程的極好的素材，這些內容在我們的教科書上是根本找不到的。在本書中所闡述的觀點，僅代表我們的研究成果和理念，有不恰當的地方,還請有關專家指正。
溫寒江
2001年7月