立足鮮活生活　還原計算本質(zhì)——“利用化學(xué)方程式的簡單計算”的教學(xué)設(shè)計

杜悅（南京曉莊學(xué)院附屬中學(xué)　江蘇南京　210015）

立足鮮活生活還原計算本質(zhì)——“利用化學(xué)方程式的簡單計算”的教學(xué)設(shè)計

杜悅
（南京曉莊學(xué)院附屬中學(xué)江蘇南京210015）

摘要：文章以“利用化學(xué)方程式的簡單計算”課題為例，嘗試在真實(shí)的生活情境中開展計算教學(xué)，還原化學(xué)計算本質(zhì)，回避“泛數(shù)學(xué)化”現(xiàn)象的出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)計算；本質(zhì)；生活

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）03-0057-02G633．8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

化學(xué)計算是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中不可或缺的一個重要組成部分，通過計算可以打開學(xué)生定量認(rèn)識化學(xué)的視角，豐富和完善學(xué)生對物質(zhì)的組成、性質(zhì)和變化規(guī)律的深刻理解，促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展。但在實(shí)際教學(xué)中，不少教師走進(jìn)了化學(xué)計算教學(xué)的誤區(qū)，不能真正理解化學(xué)計算價值所在，把化學(xué)計算上成一種對技能性知識的模仿、反復(fù)訓(xùn)練、遠(yuǎn)離生活實(shí)際、具有濃烈“數(shù)學(xué)味”的運(yùn)算課。新課程標(biāo)準(zhǔn)下的化學(xué)計算課應(yīng)如何上？化學(xué)計算的本源和意義何在？筆者在執(zhí)教“利用化學(xué)方程式的簡單計算”課題時做了一些思考與探索。

一、設(shè)計思想

“利用化學(xué)方程式的簡單計算”是人教版九年級化學(xué)課題3的內(nèi)容，化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)對此部分內(nèi)容的要求是“能根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行簡單的計算，認(rèn)識定量研究對于化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重大作用”，這些標(biāo)準(zhǔn)意味著化學(xué)計算的重點(diǎn)不應(yīng)放在數(shù)學(xué)運(yùn)算的方法上。化學(xué)計算不是一個單純、孤立的數(shù)學(xué)運(yùn)算，計算不是它的本質(zhì)，化學(xué)計算的本質(zhì)是對化學(xué)問題進(jìn)行數(shù)學(xué)處理的過程，也就是以數(shù)學(xué)運(yùn)算為工具對化學(xué)基礎(chǔ)知識、基本概念、基本理論理解、應(yīng)用的過程。因此，在教學(xué)設(shè)計中不能就計算而講計算，而應(yīng)關(guān)注化學(xué)計算的本源，關(guān)注化學(xué)計算的應(yīng)用及隱含的思維，讓化學(xué)計算回歸化學(xué)學(xué)科的本身，融于生活問題的解決過程中，幫助學(xué)生探尋計算的依據(jù)，發(fā)展學(xué)生對化學(xué)變化的科學(xué)認(rèn)識，讓學(xué)生體驗(yàn)到真實(shí)有用的化學(xué)計算。

二、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：引進(jìn)生活元素，呈現(xiàn)計算之源

［圖片呈現(xiàn)］形形色色生活中的化工產(chǎn)品

［講述］這些與我們生活密切相關(guān)的化工產(chǎn)品就是利用化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)制得的。在工業(yè)生產(chǎn)中有一個重要的環(huán)節(jié)，就是要求投入多少原料得到多少產(chǎn)品，這是一個非常重要的問題，否則會造成資源的浪費(fèi)。通過計算可以加強(qiáng)生產(chǎn)的計劃性和資源的合理利用。本節(jié)課我們就要學(xué)習(xí)這種計算的方法。

［學(xué)生觀看圖片、聆聽、初步認(rèn)識定量研究的意義］

［板書］課題

［設(shè)計意圖］從一開始將計算與生活鏈接，讓學(xué)生感到計算就是生活的需要，就是生活中不可缺少的組成部分，啟動學(xué)生學(xué)習(xí)計算的動力之源，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計算的興趣，體現(xiàn)了化學(xué)計算的必要性。

環(huán)節(jié)二：設(shè)置生活情境、探尋計算之本

［活動與探究一］下面我們從一個實(shí)際問題來探索計算的方法。

［情境一］氫氣是未來汽車?yán)硐氲哪茉矗?kg氫氣可供一輛50kW的汽車跑大約100km?？茖W(xué)家一直在研究利用太陽能分解水制取氫氣。請你寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式，并說一說這個化學(xué)方程式的含義。

［學(xué)生板演并描述含義］

［展示］一瓶600mL屈臣氏蒸餾水

［提問］這瓶水中有多少個水分子？

［學(xué)生作答：有許許多多的水分子構(gòu)成。］

［引申思考］由許許多多的水分子聚集成的這瓶水完全反應(yīng)產(chǎn)生氫氣、氧氣，它們之間的質(zhì)量又存在什么樣的比例關(guān)系？

［學(xué)生交流討論發(fā)現(xiàn)不管是多少水分子完全分解，反應(yīng)物與生成物之間的質(zhì)量比是恒定的］

［展示］15瓶600mL屈臣氏蒸餾水

［遷移應(yīng)用］現(xiàn)在有15瓶這樣的水，算一算15瓶這樣的水完全分解能產(chǎn)生多少kg氫氣？

［教師點(diǎn)撥一瓶水600mL相當(dāng)于0．6kg，15瓶

9kg。］

［學(xué)生計算得出1kg，學(xué)生頓悟原來跑100km需要15瓶這樣體積的水。］

［教師追問］解題依據(jù)

［方法總結(jié)］這個恒定的質(zhì)量比就是我們計算的依據(jù)。

［設(shè)問］這樣的解題過程完整嗎？化學(xué)計算需要一定的步驟，請你完善你的解題過程，并閱讀教科書P102例題1，找出欠缺的地方，嘗試歸納這種計算方法的解題步驟。

［學(xué)生閱讀教材，自主完善解題過程。］

［學(xué)生代表歸納解題步驟，教師示范板演解題過程］

［追問］教材中例1中相關(guān)量是什么？

［學(xué)生作答］已知高錳酸鉀求氧氣。

［講述］同學(xué)們讀得很仔細(xì)，把握了解題的關(guān)鍵。

［設(shè)計意圖］將計算問題置于氫能源汽車真實(shí)的生活情境中，圍繞氫能源汽車的工作原理，啟發(fā)學(xué)生自主探尋計算的依據(jù)。為了促進(jìn)學(xué)生真正形成依據(jù)化學(xué)方程式計算的能力，筆者又以學(xué)生身邊非常熟悉的物質(zhì)“水”為依托，從微觀的層面引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識化學(xué)方程式中所蘊(yùn)含的物質(zhì)微粒間的量的關(guān)系，讓學(xué)生感受到化學(xué)反應(yīng)是按一定的微觀粒子數(shù)比進(jìn)行的，從微粒比過渡到宏觀質(zhì)量比，形成解題思路。在學(xué)生真正理解了計算原理的基礎(chǔ)上，再從規(guī)范的角度引領(lǐng)示范，從而促使學(xué)生不僅能真正掌握計算的方法，同時也能形成靈動的計算思維。

［情境二］這樣的計算在實(shí)驗(yàn)研究中也很重要。我們在做氧氣的制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，需要制備2瓶氧氣，可是在操作過程中，出現(xiàn)了這樣的現(xiàn)象：有的同學(xué)收一瓶也收不滿，有的收了兩瓶還有。

［學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)視頻］

［提出問題］到底取多少藥品才能既滿足實(shí)驗(yàn)要求又不浪費(fèi)藥品呢？

［算一算］實(shí)驗(yàn)室用氯酸鉀和二氧化錳混合制取氧氣，現(xiàn)為完成氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)需要兩瓶氧氣（一瓶氧氣的體積為250mL），理論上需要氯酸鉀多少g？（通常狀況下氧氣的密度是1．43g／L）

［學(xué)生獨(dú)立思考計算，教師巡視、指導(dǎo)。］

［學(xué)生獨(dú)立完成后，以小組為單位相互交流。］

［投影學(xué)生典型錯誤案例］

［設(shè)疑］請幫老師批改這份作業(yè)，能發(fā)現(xiàn)哪些問題？看誰火眼金睛？

［學(xué)生辨析錯誤，嘗試評價。］

［點(diǎn)撥］根據(jù)這些錯誤改正自己，找出自己在解題中的易錯點(diǎn)，并總結(jié)解題易錯點(diǎn)和注意事項(xiàng)填在學(xué)案上。這些易錯點(diǎn)就是自己今后學(xué)習(xí)的障礙，在今后的學(xué)習(xí)中要注意避免出現(xiàn)。

［設(shè)計意圖］如果忽視了計算的應(yīng)用環(huán)境，讓學(xué)生只是去模仿練習(xí)，學(xué)生所形成的只是對計算技能的一種暫時性熟練，而非對從定量研究物質(zhì)變化的深層理解。筆者由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室制取氧氣發(fā)生的真實(shí)“故事”創(chuàng)設(shè)情境問題，引發(fā)學(xué)生從量的角度去研究，驅(qū)動學(xué)生自覺運(yùn)用剛剛獲得的計算方法來解決問題，有效內(nèi)化了量的意義，使學(xué)生深刻體會到了化學(xué)計算在實(shí)驗(yàn)研究的重大意義，同時又進(jìn)一步鞏固了計算技能。

環(huán)節(jié)三、回歸生活應(yīng)用，凸顯計算之根

［提出任務(wù)］下面讓我們聯(lián)系生產(chǎn)，利用化學(xué)方程式進(jìn)行計算，注意解題格式，比一比誰算得又快又準(zhǔn)。

［應(yīng)用一］工業(yè)上高溫煅燒石灰石（主要成分CaCO3）制取生石灰（CaO）的化學(xué)方程式：

現(xiàn)石灰廠收到了一份2．8t氧化鈣的訂單，需要碳酸鈣多少噸？

［應(yīng)用二］氯化氫在工業(yè)上有廣泛的用途。氫氣在氯氣中燃燒可生成氯化氫氣體。燃燒100g氫氣，理論上生成氯化氫的質(zhì)量是多少？

［學(xué)生獨(dú)立思考、小組交流作品展示。］

［思考］我把題目變一變

1．改成求需要石灰石的質(zhì)量，結(jié)果一樣嗎？

2．100g氫氣和3600g氯氣反應(yīng)生成氯化氫氣體的質(zhì)量計算結(jié)果變嗎？

［學(xué)生思考交流］

［引導(dǎo)反思1］在實(shí)際生產(chǎn)和科學(xué)研究中，所用的原料很多是不純的，應(yīng)考慮到雜質(zhì)問題。

［引導(dǎo)反思2］當(dāng)遇到多個數(shù)據(jù)時如何處理？應(yīng)選擇完全反應(yīng)的一種反應(yīng)物或生成物來進(jìn)行化學(xué)計算。

［講述］這兩類問題的計算是利用化學(xué)方程式計算的更進(jìn)一步，在今后的課程中會深入學(xué)習(xí)。

［課堂小結(jié)］本節(jié)課你有哪些收獲？

［交流共勉］

［設(shè)計意圖］著名教育家陶行知先生曾經(jīng)說過：“教育要通過生活才能發(fā)出力量，成為真正的教育。”筆者再次將計算回歸現(xiàn)實(shí)生活，引領(lǐng)學(xué)生在廣闊的生產(chǎn)實(shí)踐中去應(yīng)用，通過計算的工具理性聚焦物質(zhì)的變化，幫助學(xué)生在應(yīng)用中提升化學(xué)計算的能力，體悟計算的應(yīng)用價值。

三、教學(xué)反思

傳統(tǒng)的計算教學(xué)過于強(qiáng)調(diào)計算的應(yīng)試功能，片面追求計算的技巧，只重視方法、步驟的教學(xué)，學(xué)生很容易陷入非真實(shí)化學(xué)問題及相應(yīng)的解題技巧、單純思維的訓(xùn)練中，學(xué)生不能真正理解“為何要計算”、“如何來計算”，并沒有真正習(xí)得化學(xué)計算的能力。而新課程的化學(xué)計算教學(xué)筆者體會到應(yīng)扎根于現(xiàn)實(shí)生活的土壤，還原計算的本質(zhì)，注重計算的生活應(yīng)用和問題解決功能，加強(qiáng)學(xué)生自我內(nèi)化、自我建構(gòu)的過程，讓學(xué)生從不同角度、不同側(cè)面去應(yīng)用計算來解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)科學(xué)研究和生產(chǎn)生活中存在的實(shí)際問題，真正理解計算的內(nèi)涵和意義，以此實(shí)現(xiàn)更高層次的學(xué)習(xí)，形成重要的學(xué)科思想和觀念。

參考文獻(xiàn)

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doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．03．021