新課標(biāo)高中化學(xué)計(jì)算的教學(xué)策略

陳欣 陳麗

化學(xué)計(jì)算教學(xué)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容。目的是從量的方面來加深學(xué)生對(duì)化學(xué)概念和理論的理解，加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系，幫助他們進(jìn)一步掌握物質(zhì)的性質(zhì)及其變化規(guī)律，培養(yǎng)他們掌握化學(xué)計(jì)算的基本技能和邏輯思維能力以及靈活應(yīng)用知識(shí)的本領(lǐng)。化學(xué)計(jì)算是中學(xué)化學(xué)的重要教學(xué)內(nèi)容之一，在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，化學(xué)計(jì)算被定義為一種研究化學(xué)物質(zhì)及其變化的方法和手段，強(qiáng)化了它的計(jì)量功能。核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)的是“內(nèi)涵發(fā)展”和“學(xué)習(xí)力”的提升，因此基于核心素養(yǎng)的化學(xué)計(jì)算教學(xué)是一個(gè)在學(xué)科觀念引領(lǐng)下的定量類化學(xué)概念的建構(gòu)過程，也是一個(gè)學(xué)科原理定量理解的應(yīng)用過程。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》在課程性質(zhì)中規(guī)定“化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)性學(xué)科……”。從中可以看出化學(xué)學(xué)科的研究對(duì)象是“物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化”，探尋“物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化”的基本規(guī)律和建構(gòu)“物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化”的科學(xué)理論是化學(xué)科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)中的兩大基本任務(wù)。化學(xué)計(jì)算應(yīng)服務(wù)于這兩大基本任務(wù)，因此化學(xué)計(jì)算的本質(zhì)內(nèi)涵應(yīng)該是定量研究物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)處理過程，是對(duì)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的“量化”過程。在此，筆者對(duì)新課標(biāo)高中化學(xué)計(jì)算教學(xué)策略予以探討。

一、尊重學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，利用進(jìn)階理論作為指導(dǎo)。

在高中化學(xué)教學(xué)中，教師需要明確一點(diǎn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)不可一概而論。教學(xué)需要有宏觀且整體的教學(xué)目光，需要具備進(jìn)階理論作為指導(dǎo)并結(jié)合學(xué)習(xí)大綱的基本要求，幫助學(xué)生在認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)規(guī)律的基礎(chǔ)上，提升學(xué)習(xí)的秩序性和規(guī)律性，確保其具有層次性與整體性，尤其是針對(duì)初中升高中的銜接問題，以減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，更好的開展化學(xué)學(xué)習(xí)。例如，初中階段在學(xué)習(xí)離子濃度的計(jì)算時(shí)，并沒有涉及到化學(xué)反應(yīng)的微觀本質(zhì)，但到了高中之后，便會(huì)直接引入物質(zhì)的量濃度這一概念，對(duì)于學(xué)生來說，很難將“離子濃度”與“物質(zhì)濃度”兩個(gè)概念相關(guān)聯(lián)，這就是由宏觀到微觀的轉(zhuǎn)變。對(duì)此，教師需要在學(xué)習(xí)離子方程式的書寫以及電解質(zhì)的電離后再教授學(xué)生混合溶液離子濃度的計(jì)算，這樣尊重學(xué)生認(rèn)知規(guī)律且在學(xué)習(xí)進(jìn)階理論指導(dǎo)下開展的化學(xué)計(jì)算教學(xué)，不僅不會(huì)影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還能收獲教學(xué)效果更高。

二、正確理解基本概念及核心思想內(nèi)涵，建構(gòu)化學(xué)計(jì)算的基本體系。

大量事實(shí)證明，只有正確理解概念的外延和內(nèi)涵，把握概念間縱橫聯(lián)系，建立知識(shí)間的意義遷移，才能形成正確的解題思路和解題步驟。化學(xué)計(jì)算涉及基本概念、物質(zhì)性質(zhì)和核心反應(yīng)等因素，其中基本概念和核心反應(yīng)是化學(xué)計(jì)算的直觀依據(jù)和前提基礎(chǔ)。計(jì)算時(shí)需弄清反應(yīng)的物質(zhì)與數(shù)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系、理解好比例關(guān)系、轉(zhuǎn)化過程及守恒思想。中學(xué)化學(xué)計(jì)算須重點(diǎn)關(guān)注7個(gè)概念和4類反應(yīng)：概念包括化學(xué)式、物質(zhì)的量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、pH和K_sp，涉及反應(yīng)有化學(xué)反應(yīng)、離子反應(yīng)、熱反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等。化學(xué)計(jì)算同時(shí)也滲透和反映一定的化學(xué)思想，它是化學(xué)思想和化學(xué)觀念的具體化和操作化過程。常見化學(xué)核心思想有：元素觀、微粒觀、分類觀、轉(zhuǎn)化觀、守恒觀、能量觀、平衡觀等。在核心思想、科學(xué)方法到化學(xué)計(jì)算的不斷演繹和發(fā)展中，化學(xué)計(jì)算也體現(xiàn)出多樣性、概念性、綜合性和規(guī)范性等特點(diǎn)，核心思想從宏觀上勾勒出化學(xué)計(jì)算的知識(shí)維度和基本體系。

三、精細(xì)加工，深入透徹理解重點(diǎn)知識(shí)。

高中化學(xué)計(jì)算類題目雖然涉及絕大部分的知識(shí)點(diǎn)，但又有其重點(diǎn)。在教學(xué)中教師若能對(duì)這些重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行精細(xì)化加工，無疑能為學(xué)生順利高效地解決化學(xué)計(jì)算類問題提供有力的保障。高中化學(xué)計(jì)算中常見的重點(diǎn)內(nèi)容從元素化合物知識(shí)來看主要涉及鈉及其化合物，鋁、鐵及其化合物，鹵素、有機(jī)物燃燒和化學(xué)式確定等；從基本概念原理方面看主要有氧化還原反應(yīng)、原電池和電解池原理、化學(xué)平衡、酸堿中和滴定等。在教學(xué)中對(duì)以上知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深入分析、精細(xì)加工，不但能強(qiáng)化學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，還能促進(jìn)學(xué)生高級(jí)知識(shí)的形成。當(dāng)遇到化學(xué)計(jì)算類問題時(shí)便更能簡(jiǎn)捷高效地加以解決。例如：對(duì)Na₂O₂與H₂O、CO₂反應(yīng)后固體質(zhì)量的增加的分析中，不但要讓學(xué)生能找出差量，更要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量的增加實(shí)質(zhì)相當(dāng)于吸收了水中的H元素、CO₂中的CO部分。這樣便形成了更為概括的高級(jí)知識(shí)，在化學(xué)計(jì)算類問題解決中就能事半功倍。例如：將20g CO和H₂的混合氣體與足量O₂燃燒后的產(chǎn)物用足量的Na₂O₂固體充分吸收，反應(yīng)后固體質(zhì)量增加多少克？分析：根據(jù)已學(xué)習(xí)得的規(guī)律，比較固體的始終態(tài)可見：Na₂O₂～Na₂CO₃增加的組成為CO；Na₂O₂～2NaOH 增加的組成為H₂，即從質(zhì)量和組成的角度看相當(dāng)于Na₂O₂直接“吃進(jìn)”了CO和H₂。故固體質(zhì)量增加20g。歸納推廣：W克組成符合通式（CO）_m（H₂）_n（m=0，1，2，3…；n=0，1，2，3…）的物質(zhì)在O₂中完全燃燒，將產(chǎn)物通過足量的Na₂O₂固體，反應(yīng)后固體質(zhì)量增加W克。

四、養(yǎng)成精確思維習(xí)慣，提升化學(xué)計(jì)算能力。

精確思維習(xí)慣是科技工作者必須具備的思維習(xí)慣，也應(yīng)該是理科學(xué)生要加以培養(yǎng)的素質(zhì)，養(yǎng)成精確思維習(xí)慣的學(xué)生自然容易成為解化學(xué)計(jì)算題的高手。一些隱含數(shù)量關(guān)系的問題常讓學(xué)生感到棘手。如，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，以下各組物質(zhì)所包含的原子數(shù)由大到小的順序是?????? （填代號(hào)）。①1mL水；②10mL?CH₄；③100?mL?C₂H₆；④?1000?mL?CO₂。沒有精確思維，學(xué)生僅憑氣體分子間距離很大是無法判斷①和④誰的原子數(shù)多的。教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生比較1mol?液態(tài)水與lmol?水蒸氣的體積，標(biāo)況下lmol?液態(tài)水18毫升，而lmol水蒸氣的體積22.4L，是液態(tài)水體積的一千多倍，體積擴(kuò)大了一千多倍。學(xué)生立馬明白標(biāo)準(zhǔn)狀況下lmL水比1000?mL?CO₂包含的原子多。

總之，計(jì)算教學(xué)是高中化學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)，也是教學(xué)的重點(diǎn)，學(xué)生只有提高計(jì)算水平，才能更好地運(yùn)用化學(xué)知識(shí)，也才能在高考中取得優(yōu)異的成績(jī)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。