基于化學(xué)學(xué)科思維發(fā)展的化學(xué)計(jì)算教學(xué)

蔣群鋒

[摘 要]以《化學(xué)式計(jì)算》教學(xué)為例，探索在當(dāng)前學(xué)科核心素養(yǎng)的導(dǎo)向下，化學(xué)計(jì)算教學(xué)中除了教會(huì)學(xué)生計(jì)算技能之外，如何培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科思維，發(fā)展學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)?；诨瘜W(xué)學(xué)科思維發(fā)展的化學(xué)式計(jì)算教學(xué)，首先以化學(xué)式的宏微表征讓學(xué)生理解化學(xué)式計(jì)算的理論基礎(chǔ)，深刻理解化學(xué)式計(jì)算的含義；然后以鮮活的生活實(shí)際為情境，讓學(xué)生在真實(shí)的情境中掌握化學(xué)式計(jì)算的技能與方法，脫離空洞乏味，感受學(xué)科價(jià)值；最后還原計(jì)算的各種變式思維過(guò)程，引領(lǐng)學(xué)生參悟計(jì)算本質(zhì)，感悟?qū)W科思維之美。

[關(guān)鍵詞]學(xué)科思維；化學(xué)式計(jì)算；初中化學(xué)

[中圖分類號(hào)] G633.8[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-6058（2018）11-0070-02

隨著新課程改革的不斷深化，我們的化學(xué)教學(xué)不再是傳授必要的基本知識(shí)和技能，更重要的是要通過(guò)有效的教學(xué)手段培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科觀念，提升學(xué)生的學(xué)科思維與素養(yǎng)?；瘜W(xué)式計(jì)算是化學(xué)定量計(jì)算的起始部分，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的定量觀、宏微結(jié)合觀，提高學(xué)生的應(yīng)用能力等都具有非常重要的意義?，F(xiàn)以《化學(xué)式計(jì)算》的教學(xué)為例，談?wù)劵诨瘜W(xué)學(xué)科思維發(fā)展的化學(xué)計(jì)算教學(xué)。

一、打通宏微聯(lián)系，領(lǐng)悟計(jì)算之源

化學(xué)式計(jì)算的傳統(tǒng)教學(xué)方法是教師在黑板上展示“簡(jiǎn)單”“中等”“較復(fù)雜”這三種類型的化學(xué)式，然后分別示范計(jì)算的方法，最后出示一組相似的題目讓學(xué)生模仿，強(qiáng)化練習(xí)。這種方法看似簡(jiǎn)單可行，其實(shí)存在著較大的問(wèn)題。因?yàn)槌跞龑W(xué)生思考問(wèn)題時(shí)仍然以形象思維為主，抽象思維能力不是很強(qiáng)，他們對(duì)于化學(xué)式計(jì)算中“物質(zhì)與原子間的轉(zhuǎn)換”不能很好地理解。以“求化學(xué)式中各元素的質(zhì)量比”為例，學(xué)生不明白為何求元素質(zhì)量比這樣的宏觀問(wèn)題會(huì)變成“求化學(xué)式中各原子的質(zhì)量之比”。如果忽略對(duì)這些問(wèn)題的解決，只是一味地給學(xué)生強(qiáng)行灌輸計(jì)算的公式，則不利于學(xué)生化學(xué)思維的培養(yǎng)，也不利于其應(yīng)用能力的提升。很多學(xué)生在面對(duì)創(chuàng)新情境背景下的化學(xué)式計(jì)算題而無(wú)從下手時(shí)，教師多通過(guò)題海戰(zhàn)術(shù)來(lái)彌補(bǔ)，結(jié)果加重了學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)卻沒(méi)有明顯效果，學(xué)生對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣也因此驟降。筆者對(duì)此問(wèn)題深入思考后，得出解決問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)是引領(lǐng)學(xué)生把握其中的“宏微聯(lián)系”，讓學(xué)生深刻理解化學(xué)式意義中宏觀元素與微觀原子之間的聯(lián)系，以此來(lái)理解化學(xué)計(jì)算。具體設(shè)計(jì)如下：1.通過(guò)“化學(xué)家普魯斯特研究發(fā)現(xiàn)來(lái)自世界不同地方的水的元素質(zhì)量比都是固定的”這個(gè)化學(xué)史來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生知道化學(xué)式的固定比是真實(shí)存在的，對(duì)化學(xué)式的計(jì)算充滿期待。2.首先分組發(fā)放水分子模型，讓學(xué)生貼上相對(duì)原子質(zhì)量的標(biāo)簽，并通過(guò)觀察模型、拆分模型、組合模型來(lái)形象理解分子的結(jié)構(gòu)和組成，進(jìn)而從微觀角度理解水分子中這兩種原子的質(zhì)量比；然后再讓學(xué)生將桌子上的這些水分子模型排成一排，觀察在同一直線上的一類氧原子，并思考這一類氧原子一直集合可以聚合成什么。學(xué)生馬上想到是氧元素，然后得出下面一行的氫原子合起來(lái)得到氫元素。這樣，通過(guò)模型的拆分，學(xué)生很容易理解“化學(xué)式中各元素的質(zhì)量比就是化學(xué)式代表的每個(gè)分子中各原子的質(zhì)量比”，從而把宏觀與微觀聯(lián)系起來(lái)。這不僅讓學(xué)生真正理解了計(jì)算的原理，而且加深了學(xué)生對(duì)化學(xué)三重表征的理解，為逐步培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科觀念打下基礎(chǔ)，也為后面的從宏微聯(lián)系角度深刻理解方程式計(jì)算服務(wù)。

二、立足生活實(shí)際，掌握計(jì)算之法

新課程改革的一個(gè)重要方面就是注重真實(shí)生活情境的創(chuàng)設(shè)，考查學(xué)生在真實(shí)的情境中解決化學(xué)問(wèn)題的能力?；瘜W(xué)式計(jì)算就是要培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中解決問(wèn)題的能力。因此我們要?jiǎng)?chuàng)設(shè)鮮活而真實(shí)的生活情境，讓學(xué)生在這樣的情境中去解決問(wèn)題。筆者的設(shè)計(jì)如下：1.預(yù)先布置學(xué)生收集家中一些食物、藥品、飲料上的標(biāo)簽，在課前以此為信息編制習(xí)題。例如，以水為例題（教師精講），以氫氧化鈣、硝酸銨為學(xué)生練習(xí)的對(duì)象，分別安排了三個(gè)學(xué)生活動(dòng)：“計(jì)算這兩種物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量”“計(jì)算這兩種物質(zhì)的元素質(zhì)量比”“計(jì)算這兩種物質(zhì)的元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)”。計(jì)算活動(dòng)以這三種物質(zhì)的生活化情境展開，用這條生活化主線把看似零散的化學(xué)計(jì)算有機(jī)串聯(lián)起來(lái)，學(xué)生根據(jù)這條主線上的各個(gè)問(wèn)題依次展開探究。2.首先讓學(xué)生把課前收集好的食物、藥品、飲料上的標(biāo)簽?zāi)贸鰜?lái)；然后讓學(xué)生根據(jù)標(biāo)簽編制化學(xué)式計(jì)算習(xí)題，也可以小組討論，圍繞這三種基本計(jì)算來(lái)編題，同時(shí)題的背景又是與現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的；最后，教師對(duì)各個(gè)小組進(jìn)行民主評(píng)選，評(píng)選出編得最好的小組和協(xié)作最佳的小組進(jìn)行表?yè)P(yáng)和獎(jiǎng)勵(lì)。這樣，通過(guò)角色互換、小組協(xié)作、試題編制等新穎的方式，不僅極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算的興趣，而且培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生體驗(yàn)“化學(xué)就在我們身邊”。同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力和合作能力，提升了學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

三、還原思維過(guò)程，參悟計(jì)算本質(zhì)

教學(xué)中有些學(xué)生，即使教師手把手地教會(huì)他一些簡(jiǎn)單的化學(xué)式的計(jì)算方法，但在面對(duì)變式習(xí)題時(shí)，仍就不會(huì)做，靈活運(yùn)用能力差。對(duì)于這些學(xué)生，光靠實(shí)施題海戰(zhàn)術(shù)，作用并不明顯。筆者認(rèn)為，只有分析各種變式習(xí)題背后的設(shè)計(jì)原理，把握其中的思維本質(zhì)，才能真正把握化學(xué)式計(jì)算的本質(zhì)，從而融會(huì)貫通，靈活應(yīng)用。比如在計(jì)算元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，題目給了兩種元素的質(zhì)量之比，求化學(xué)式。這時(shí)可以先讓學(xué)生試做，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)用基本化學(xué)式的計(jì)算方法行不通時(shí)，教師可點(diǎn)撥學(xué)生換一種思維角度看問(wèn)題，引領(lǐng)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)：已知化學(xué)式求元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，相當(dāng)于已知化學(xué)式中兩種元素的原子的固定個(gè)數(shù)比，求元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)。已知元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，求化學(xué)式，就是求元素的原子的個(gè)數(shù)比。引領(lǐng)學(xué)生自主找出逆向規(guī)律，在做的過(guò)程中學(xué)會(huì)反思，這樣當(dāng)學(xué)生思考遇阻時(shí)就會(huì)撞“墻”而返，思考新的思路，以后面對(duì)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生的思維就會(huì)更具靈活性。

綜上可知，化學(xué)式的計(jì)算是從定量的角度來(lái)讓學(xué)生深刻理解化學(xué)的基本原理與思想，使他們進(jìn)一步加深對(duì)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的理解，為后面的定量把握物質(zhì)的變化打下堅(jiān)實(shí)的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)，因此化學(xué)式的計(jì)算意義非凡。教學(xué)中，教師可通過(guò)引領(lǐng)學(xué)生找出化學(xué)式中的宏微結(jié)合點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)化學(xué)式計(jì)算中的生活化情境，以及點(diǎn)撥其分析各種化學(xué)式計(jì)算變式題背后的思維實(shí)質(zhì)，讓學(xué)生真正理解化學(xué)式計(jì)算的內(nèi)涵，真正掌握化學(xué)式計(jì)算的方法，提高化學(xué)式計(jì)算的應(yīng)用能力，在計(jì)算中加深對(duì)化學(xué)原理的理解，培養(yǎng)學(xué)科觀念，提升素養(yǎng)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1]杜悅.立足鮮活生活 還原計(jì)算本質(zhì)[J].化學(xué)教與學(xué)，2015（3）：57-58.

[2]王祖浩.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂解讀及建議[M].北京：高等教育出版社，2012.

（責(zé)任編輯 羅 艷）