探討計算思維在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

賈霈

摘 要：計算思維是以計算過程為基礎(chǔ)，利用計算機(jī)科學(xué)概念和思維方式，完成相關(guān)問題的解答和設(shè)計，幫助人們理解和利用知識的思維活動，具有抽象性和自動化特點(diǎn)。在非計算機(jī)領(lǐng)域中應(yīng)用計算思維主要體現(xiàn)在科研領(lǐng)域，如計算生物學(xué)、計算化學(xué)等。化學(xué)是高中階段的一門重要學(xué)科，計算思維在化學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)用中的研究不多，結(jié)合學(xué)生的日常學(xué)習(xí)，借助計算思維培養(yǎng)學(xué)生多元化計算思維能力，推動化學(xué)教學(xué)有效開展。結(jié)合高中化學(xué)教學(xué)，提出幾點(diǎn)計算思維的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：計算思維;高中化學(xué);應(yīng)用策略

計算思維并非是一門孤立的學(xué)問，同時也并非一門學(xué)科知識，主要源自計算機(jī)科學(xué)，與數(shù)學(xué)思維有著非常密切的關(guān)系。計算思維和數(shù)學(xué)思維緊密相連，借助計算思維解決問題，需要利用相應(yīng)的模型，將復(fù)雜問題簡化處理，利用計算思維的可靠性和自動化解決學(xué)生的學(xué)習(xí)問題。因此，在高中化學(xué)課堂中，有效利用計算思維，優(yōu)化課堂教學(xué)活動，可以幫助學(xué)生理解化學(xué)知識，掌握計算思維方式開展學(xué)習(xí)活動，完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)。

一、借助抽象計算思維，優(yōu)化化學(xué)教學(xué)活動

高中化學(xué)知識內(nèi)容較為抽象，學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)和理解有著一定的難度，為了幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和掌握化學(xué)知識，教師可以結(jié)合計算機(jī)思維中的抽象思維，轉(zhuǎn)化問題解決方式，借助計算機(jī)處理方式，將復(fù)雜的知識簡單化，從表面探索問題本質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)象分析其本質(zhì)，加深化學(xué)抽象知識的學(xué)習(xí)和理解，提高化學(xué)課堂教學(xué)效果。例如，人教版高中化學(xué)必修一“離子反應(yīng)”的教學(xué)中，為了幫助學(xué)生理解離子反應(yīng)這一抽象概念，教師可以借助抽象計算思維，有效利用計算機(jī)技術(shù)，讓學(xué)生觀察表面現(xiàn)象，開展深層次的理解。在具體課堂中，教師可以結(jié)合兩個化學(xué)實驗活動，如硫酸銅溶液和氯化鈉溶液混合、硫酸銅溶液和氯化鋇溶液混合兩個化學(xué)反應(yīng)，結(jié)合實驗現(xiàn)象的觀察讓學(xué)生對實驗前后的離子變化進(jìn)行分析和總結(jié)。通過實驗觀察其表象，教師借助計算機(jī)課件播放離子反應(yīng)的動畫，將抽象的離子反應(yīng)內(nèi)容，更加形象地展示出來，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和理解，提高課堂教學(xué)效果。高中化學(xué)課堂中，借助計算思維實現(xiàn)抽象知識的形象轉(zhuǎn)化，教師能引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象深入理解化學(xué)知識本質(zhì)。

二、借助遞歸計算思維，優(yōu)化化學(xué)教學(xué)效果

遞歸思維主要結(jié)合課堂教學(xué)過程，引導(dǎo)學(xué)生尋找規(guī)律，優(yōu)化課堂學(xué)習(xí)過程，開展課堂推理活動，將較為復(fù)雜困難的問題轉(zhuǎn)化成多個小問題，幫助學(xué)生全面掌握化學(xué)知識，完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)體系。借助計算機(jī)的程序結(jié)構(gòu)，簡化課堂活動設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地思考化學(xué)問題，加深化學(xué)知識本質(zhì)的學(xué)習(xí)和理解，構(gòu)建高效化學(xué)課堂。例如，人教版高中化學(xué)必修二“元素周期律”的教學(xué)中，為了幫助學(xué)生掌握元素周期律知識，教師可以利用計算機(jī)創(chuàng)設(shè)問題情境，通過多個問題引導(dǎo)學(xué)生思考，提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果。問題一：原子序數(shù)是什么？結(jié)合其規(guī)定方式，序數(shù)與原子組成的哪些粒子數(shù)有關(guān)？結(jié)合問題，教師可以利用多媒體課件展示核電荷數(shù)1～18的元素，將學(xué)生劃分成相應(yīng)的小組，單數(shù)小組畫出3～10號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，雙數(shù)小組畫出11～18號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，所有學(xué)生畫出1、2號原子結(jié)構(gòu)示意圖。在學(xué)生完成示意圖繪制之后，利用課件展示18個元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。通過學(xué)生的繪制和觀察，讓學(xué)生尋找原子核最外層電子排布和原子序數(shù)的規(guī)律。教師繼續(xù)展示課本中的相關(guān)表格，繼續(xù)追問，問題二：在表格中，元素原子半徑和原子序數(shù)有著怎樣的規(guī)律性變化？問題三：元素化合價和元素原子序數(shù)有著怎樣的規(guī)律性變化？借助此種思維方式，幫助學(xué)生掌握元素周期律知識，深入理解元素周期律本質(zhì)。

三、引入模型計算思維，提高化學(xué)學(xué)習(xí)效果

高中化學(xué)課堂中，有不少知識內(nèi)容較為抽象，僅僅依靠文字講解難以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解，因此教師可以利用計算思維中的模型思維向?qū)W生展示知識相關(guān)模型，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握知識。高中化學(xué)課堂中，對于重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，學(xué)生學(xué)習(xí)較為困難，教師通過構(gòu)建和展示化學(xué)模型，引導(dǎo)學(xué)生思考和探究，利用計算機(jī)創(chuàng)建模型，進(jìn)行相應(yīng)的修改和完善，使學(xué)生更加全面地掌握化學(xué)知識內(nèi)容。例如，人教版高中化學(xué)必修二“最簡單的有機(jī)化合物”的教學(xué)中，通過課堂活動要求學(xué)生掌握甲烷的結(jié)構(gòu)，從而深入理解甲烷性質(zhì)，推出烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，加深對有機(jī)物性質(zhì)的學(xué)習(xí)和掌握。在具體的課堂活動中，教師鼓勵學(xué)生動手制作甲烷結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合相應(yīng)的實驗活動，開展自主探究活動。為了幫助學(xué)生更好地理解，教師借助多媒體播放烷烴相關(guān)動畫視頻，借助對比、分析和模型構(gòu)建，使學(xué)生掌握多樣化學(xué)習(xí)方式，提高課堂教學(xué)效果，實現(xiàn)學(xué)生化學(xué)思維的培養(yǎng)。

四、結(jié)語

高中化學(xué)教學(xué)中，計算思維可應(yīng)用在多個方面，教師要借助計算思維完成課堂教學(xué)任務(wù)。在實際的化學(xué)教學(xué)中，計算思維還有很多應(yīng)用空間，教師要不斷探索和發(fā)現(xiàn)。通過計算思維的引入和應(yīng)用，教師要培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣，使其掌握科學(xué)有效的學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果，實現(xiàn)學(xué)生多元化思維培養(yǎng)，構(gòu)建高效化學(xué)課堂。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹玉峰，郭津含，曹恩強(qiáng).計算思維在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報，2019，35（10）：119-122.

[2]王榮良.基于思維視角的計算思維教育落實[J].中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2020（1）：20-23.

編輯 薄躍華