高中化學(xué)計算教學(xué)的探討

陳麗 陳欣

化學(xué)計算是指以化學(xué)知識與原理為核心和基礎(chǔ)，蘊(yùn)含著一定的數(shù)量關(guān)系，需要運(yùn)用數(shù)學(xué)運(yùn)算手段解決的化學(xué)問題。化學(xué)計算的學(xué)科本質(zhì)是對化學(xué)問題的數(shù)學(xué)處理過程，即對物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的量化過程。從內(nèi)容范圍上看，主要涵蓋物質(zhì)組成、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)、探究過程；從表征形式上看，包括符號、文字、圖式、表格、流程和模型等形式；從能力考核上看，它是認(rèn)識物質(zhì)及解決化學(xué)問題的重要能力構(gòu)成，是能力考核的重要維度。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）明確指出，體會定量研究的方法對研究和學(xué)習(xí)化學(xué)的重要作用。化學(xué)計算是高中化學(xué)學(xué)習(xí)的一項重要內(nèi)容，其能從定量的視角，幫助學(xué)生深化對物質(zhì)的性質(zhì)及其變化規(guī)律的認(rèn)識，加深對化學(xué)概念及化學(xué)原理的理解，檢驗學(xué)生對知識的綜合運(yùn)用能力。在高考試題中，計算題雖然不是以單獨命制的形式出現(xiàn)，但是卻滲透到相關(guān)的知識模塊進(jìn)行考察，是必考內(nèi)容。在此，筆者對高中化學(xué)計算教學(xué)作了一定的探討。

一、統(tǒng)籌專項訓(xùn)練及主題綜合時段，進(jìn)行化學(xué)計算的目標(biāo)分解。

筆者認(rèn)為，高中低年級計算進(jìn)行專項訓(xùn)練內(nèi)容包括：感知基本概念、理解數(shù)量關(guān)系、強(qiáng)化過程規(guī)范。

（1）專項學(xué)習(xí)目標(biāo)可分解為：①基本概念目標(biāo)：包括內(nèi)容的理解及分段提升。②方法學(xué)習(xí)目標(biāo)：包括方法種類及重點突破守恒法、關(guān)系法、比例法等核心方法。③思維過程目標(biāo)：關(guān)注概念表達(dá)式、思維發(fā)展過程和科學(xué)規(guī)范要求。④結(jié)果表達(dá)目標(biāo)：計算結(jié)果正確、有效數(shù)字精準(zhǔn)及單位運(yùn)算合理等。

（2）高中高年級進(jìn)行主題綜合計算，其目標(biāo)可分解為目標(biāo)、情境、表征和問題四個方面：①計算目標(biāo)取向來看，包括知識技能、過程方法和態(tài)度情感價值觀等目標(biāo)，如反應(yīng)速率就可分進(jìn)行影響因素分析、方案設(shè)計和滴定分析。②計算情景設(shè)計包括研究對象、研究方向、信息選擇等方面，關(guān)注能力層次和方法運(yùn)用，如影響因素數(shù)目變化、關(guān)系分析綜合、條件挖掘難易等。③計算表征可在文字、表格、圖像和提示等信息等多種變換。④計算問題也可進(jìn)行多角度變換，如平衡常數(shù)計算考查可從表達(dá)式考查、三段式過程考查和計算結(jié)果精確性考查，也可以作為信息載體進(jìn)行其他知識的考查。

二、說題訓(xùn)練，展示思維過程

“說題”是筆者在化學(xué)計算教學(xué)實踐中逐步摸索并采用的一種有效的教學(xué)策略。“說題”根據(jù)其訓(xùn)練的過程分為兩個階段或?qū)哟危撼跗谑窃趯W(xué)生解題完成之后，教師組織學(xué)生重述其解題過程，以整理其解題思路；當(dāng)學(xué)生熟悉了這種教學(xué)形式并習(xí)慣于整理其解題思路之后，便完全可以用這種方式進(jìn)行化學(xué)計算類習(xí)題課的教學(xué)，即在化學(xué)計算的教學(xué)中將重點放在說解題思路而非寫解題過程。這樣就使課堂教學(xué)節(jié)奏更簡潔明快，還能增加課的容量。同時也是有意識地幫助學(xué)生再進(jìn)行一次解題監(jiān)控，以找到薄弱環(huán)節(jié)，從而提高學(xué)生的解題能力的過程。學(xué)生“說題”的內(nèi)容可以包括：說核心知識、說題目結(jié)構(gòu)、說解題步驟、說解題格式等，盡量讓學(xué)生充分展示其思維過程。另外，為了配合學(xué)生“說題”，教師在分析講解習(xí)題時，不僅要把知識點及其聯(lián)系講深講透，更重要的是要詳盡展示思維的過程，便于學(xué)生模仿和學(xué)習(xí)教師是如何表征問題、如何揭示問題的本質(zhì)的。

三、重視實踐性研究，靈活運(yùn)用多種學(xué)習(xí)模式

在新課改的影響下，化學(xué)考試題目大多會考察學(xué)生對化學(xué)知識的實際應(yīng)用能力，其背景通常是現(xiàn)實生活。像是在2018年全國卷化學(xué)考題中就有類似的題目：用氧化還原滴定法測定葡萄酒中焦亞硫酸鈉的含量、硫代硫酸鈉的純度以及三草酸合鐵酸鉀中鐵元素的含量等，對于以上這類問題，學(xué)生的實際答題準(zhǔn)確率卻很低，這說明什么問題呢？說明不是學(xué)生的計算能力低，而是在日常學(xué)習(xí)中，學(xué)生們并沒有接觸過用計算來解決真實情境下的問題，實驗教學(xué)中大多只重視實驗結(jié)果，學(xué)生無法在實驗過程中收獲真實體驗。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生在解答實驗題的時候全憑直覺，對實驗過程和條件缺乏清晰的條理，因為沒有真正動手實驗過，所以無法加入自己的理解與創(chuàng)新，只能機(jī)械的背誦書本上的回答。以酸堿中和滴定實驗為例，是高中學(xué)習(xí)中十分常見的化學(xué)實驗科目，且并不是很復(fù)雜的實驗，但很多學(xué)校也只是單純的給學(xué)生播放了實驗視頻，沒有帶領(lǐng)學(xué)生動手進(jìn)行實驗，這樣會導(dǎo)致學(xué)生即使進(jìn)行大量的相關(guān)題目練習(xí)，只要情境發(fā)生變化，就會做錯，根本原因還是學(xué)生缺乏真實感受，沒有理解實驗的核心本質(zhì)。

四、及時歸納提煉，完善知識體系

對于化學(xué)平衡的有關(guān)計算、原電池、電解池原理計算、熱化學(xué)方程式的計算、有機(jī)物燃燒及含碳量問題、鋁及其化合物相關(guān)計算等典型內(nèi)容歸類分析，并引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中及時歸納、總結(jié)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，形成解決不同類問題的基本模式，可有效提高學(xué)生解決化學(xué)計算類問題的成功率，也使其知識儲備更有序、有效，同時逐步構(gòu)建、完善了學(xué)生的知識體系。例如，在學(xué)習(xí)了Na₂O₂與H₂O、CO₂反應(yīng)后，還可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析、歸納出以下更多規(guī)律：①反應(yīng)的先后順序：一定量的Na₂O₂與H₂O、CO₂的混合物反應(yīng)時，應(yīng)先考慮Na₂O₂跟CO₂的反應(yīng)。②氣體體積關(guān)系：若CO₂和H₂O的混合氣體通過足量的Na₂O₂，則產(chǎn)生氧氣體積或氣體減少體積均為原氣體體積的一半。③電子轉(zhuǎn)移關(guān)系：當(dāng)Na₂O₂與H₂O、CO₂反應(yīng)時，每產(chǎn)生1mol氧氣轉(zhuǎn)移2mol電子。這類條件化、組織化、成熟化的高級知識積累越多，學(xué)生的知識體系越完善，越便于學(xué)生在解題時檢索和調(diào)用，更易形成完整的解題思路，解題成功率也就越高。

總之，化學(xué)計算是高中化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，而化學(xué)計算能力是學(xué)生學(xué)習(xí)和研究化學(xué)科學(xué)的基本技能。化學(xué)計算是從定量的角度分析化學(xué)問題，解決化學(xué)問題，而非簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，更不是單一的計算技巧和方法的練習(xí)與強(qiáng)化，需要教師用心設(shè)計教學(xué)思路，組織教學(xué)內(nèi)容。