?《構建解決化學計算問題的高效路徑》教學設計①

林海

摘 ?要：現行高中化學教學的大部分計算都與元素化合物有關，但是學生對元素化合物這部分知識掌握得參差不齊，并且學生在高中階段解決計算問題的手段單一，思維比較簡單，因而使得教師進行這部分教學時難度很大。所以此案例教學設計從學生的單一思維出發，打破舊的觀念，發展新的思維方法，課堂實踐證明收到了較好的教學效果。通過該教學案例的實施以期為高中化學教學提供有價值的參考。

關鍵詞：高效路徑 ?思維流程圖 ?解題模型

中圖分類號：G642 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（c）-0067-02

1 ?研究背景

1.1 教學內容分析

化學計算是將數學運算應用到化學定量研究中的重要方法，定量的研究方法是化學成為一門學科的重要標志。化學計算是高中化學教學的重要部分，也是高考的重要考查部分。目前關于化學計算的研究中，重點關注的是對具體化學計算例題的分析，也就是較為關注化學計算方法和解題技巧的介紹。

元素化合物知識是化學課程的核心內容，也是化學原理、化學實驗、電化學基礎的考查載體。元素化合物專題復習要求學生從多維視角認識元素、元素與物質性質的關系、元素與化學反應之間的關系，可以很好地將“宏觀辨識與微觀探析”“證據推理與模型認知”的化學核心素養在教學過程中體現。

化學的大部分計算都與元素化合物有關，元素化合物方面的知識存在著雜亂繁多的特點，教師帶領學生復習相關知識時也只能是列出其中較為重要的化學方程式以及其余相關的反應現象，要求學生記牢，學生可能在課堂上會取得較好的復習效果，但是在課后無法對相關知識進行充分的了解，復習質量與復習效率偏低。

教師應丟棄“死記硬背、刷題為主”的教學模式，幫助學生理解元素化合物知識的基本含義，同時學會使用思維導圖理清知識的來龍去脈、相互聯系，掌握知識形成的過程，并對原有知識進行重新加工完善，建構自己新的化學學科體系，提高復習效益。中學化學思維流程圖是將抽象的問題具體、形象化，將復雜的問題簡單化，針對不同的題型，流程圖的畫法也不盡相同，雖然形式多樣，但都能直觀地反映思維過程，幫助學生理清思路，找到解決問題的高效方法。

1.2 學生情況分析

已有知識基礎：學生已經系統復習過元素及其化合物知識，能分析反應過程，利用方程式以及電子守恒等進行化學計算，但是學生較少使用思維流程圖。學生的能力基礎：數據計算能力較強。學生能夠對反應過程進行分析，并把思維清晰呈現出來。學生化學計算思維能力有欠缺，總體來說，缺乏系統的邏輯分析能力。很多學生在化學學習和復習時不能較好地辨別和建構概念與命題框架，只是死記硬背大量的事實與公式，而對化學中的概念、規律缺乏深入的理解，對化學問題的分析缺乏正確的方法。這樣，知識的存儲就處于零星狀態，沒有形成知識的網絡。在實際的考試中，高三學生的障礙通常在于不能準確地“讀懂”題意，無法在規定的時間內分析清楚整個題目的邏輯和結構，找不到有效解決問題的方法，從而失分。因此，在高三復習中教師應注重幫助學生建立解決問題的思維方式，建立思維模型，運用模型解決實際問題，提高復習的效率。

2 ?教學設計

2.1 教學與評價目標

2.1.1 教學目標

（1）通過對比其他方法，體會思維流程圖解決問題的高效性。

（2）通過在習題中的運用，意識到思維流程圖的思維上的深刻性。

（3）通過在不同題型的應用中，認識到思維流程圖強大的功能性。

（4）通過試題中的再運用，構建計算問題的的解題模型。

（5）通過思維流程圖可以綜合運用學生的必備知識、鍛煉和提升關鍵能力。滲透學科素養、核心價值。

2.1.2 評價目標

（1）通過學生不同計算方法的使用，診斷并發展學生對于化學基礎知識、基本原理的掌握水平。

（2）通過不同方法的對比，診斷并發展學生對于變化觀念與平衡思想的認知水平。

（3）通過學生思維流程圖的書寫，診斷并發展學生思維的清晰程度，對題目的理解能力與邏輯分析能力水平。

（4）通過思維流程圖的靈活運用，診斷并發展學生的發散思維能力水平，學生逐漸養成的化學學科核心素養。

2.2 教學與評價思路

教學與評價思路見圖1。

2.3 教學流程

2.3.1 思維流程圖的高效性

【學生任務1】體會思維流程圖的高效性，如圖2所示。

【評價任務1】診斷并發展學生對于化學基礎知識、基本原理的掌握水平。

2.3.2 思維流程圖的深刻性

【學生任務2】意識到思維流程圖的深刻性，如圖3所示。

【評價任務2】診斷并發展孩子思維的清晰程度，對題目的理解能力與邏輯分析能力水平。

2.3.3 思維流程圖的功能性

【學生任務3】認識思維流程圖的功能性，如圖4所示。

【評價任務3】診斷并發展學生對于變化觀念與平衡思想的認知水平，對新方法和手段的運用能力。

2.3.4 構建解題模型

【學生任務4】構建計算問題的的解題模型，如圖5所示。

【評價任務4】診斷并發展學生對于化學計算問題的認識進階。

2.4 作業設計

【基礎訓練】

（1）某鎂鋁合金溶于足量的鹽酸中，在形成的溶液中加入過量的NaOH溶液，取出沉淀物干燥，灼燒，剩余殘渣和原合金的質量相等，則該鎂鋁合金中鋁的質量分數為多少？

【提升訓練】

（2）向mg鎂和鋁的混合物中加入適量的稀硫酸，恰好完全反應生成標準狀況下的氣體bL。向反應后的溶液中加入Cmol·L-1氫氧化鉀溶液VmL，使金屬離子剛好沉淀完全，得到的沉淀質量為ng。再將得到的沉淀灼燒至質量不再改變為止，得到固體g。則下列關系不正確的是（ ? ?）

A. ?B. ?C.n=m+17Vc ?D.

【創新訓練】

（3）某學生用NaHCO3和KHCO3組成的混合物進行實驗，測得表1數據（每次加入的鹽酸的物質的量濃度相等），下列分析正確的是（）

A.鹽酸的物質的量濃度為3.2mol/L

B.混合物中NaHCO3的質量分數為54.3%

C.9.2g混合物中KHCO3的物質的量為0.05mol

D.15.7g混合物恰好與鹽酸完全反應

3 ?教學反思與教學改進

【教學反思】

化學的大部分計算都與元素化合物有關，學生對元素化合物這部分知識掌握得參差不齊，使得這部分教學難度很大;其次，學生解決計算問題的手段單一、思維單一，所以該節課設計初衷是從學生的單一思維出發，希望打破舊的觀念，發展新的思維方法。

實際操作中，發現同學們有兩種誤區：（1）認為方程式法是萬能的，只要能書寫出方程式，那么距離成功就只剩下時間了;學生對固有的方程式法還是情有獨鐘，個別學生不愿意接受改變，盲目強調方程式法的萬能性，被動接受，而沒有主動適應。（2）過分迷戀計算技巧，在沒有找到更加合適的方法和技巧時，不動筆。

在課堂上可以增加生生互動環節，提高課堂的高效性，過分強調化學核心素養，不用貼標簽式的加入核心素養，把素養的滲透放在無聲中，此時無聲勝有聲。

【教學改進】

設計習題應該較少且極具針對性，少則精，多則惑，對一道題的深入分析，就會引發學生強烈的共鳴，思維流程圖的高效性就會被突出出來。

4 ?研究結論

計算問題的解題模型具體見圖6。

參考文獻

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