高中化學(xué)計算類問題解題障礙探究

陳 菊

(江蘇省太倉高級中學(xué) 215400)

化學(xué)計算類問題是高考化學(xué)試題中的重要題型，是考查學(xué)生對高中化學(xué)知識掌握熟練程度和學(xué)生利用化學(xué)知識解決實際問題能力的重要途徑.在教育部頒布的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出：高中化學(xué)教學(xué)要從定性和定量兩個方面入手，提高學(xué)生對化學(xué)知識應(yīng)用能力，將簡單的運(yùn)算融入到具體主題單元中，進(jìn)一步提高學(xué)生利用化學(xué)知識解決實際問題的能力.化學(xué)計算問題就是落實高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求的重要體現(xiàn)，是檢測學(xué)生深入了解化學(xué)知識情況的重要途徑.

一、高中化學(xué)計算類問題概述

高中化學(xué)計算類問題是高中化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是學(xué)生在化學(xué)學(xué)科教學(xué)中需要掌握的一項必備技能.它將化學(xué)知識中的“物質(zhì)”與數(shù)學(xué)學(xué)科中的“定量化”聯(lián)系起來，與其他的化學(xué)問題有著明顯的區(qū)別.從本質(zhì)上來說，高中化學(xué)計算類問題就是以定量化手段來考查學(xué)生對高中化學(xué)知識掌握情況.相反，借助化學(xué)計算問題，能夠幫助學(xué)生加深對物質(zhì)變化規(guī)律的理解，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)效果.

整體上來看，高中化學(xué)計算類問題設(shè)計的基點(diǎn)在于不同概念之間的聯(lián)系，學(xué)生想要順利的完成解題，需要對相關(guān)的概念有一個全面的認(rèn)識，這樣才能夠更好地理解題目進(jìn)行正確的解答.相反，通過定量化的計算，還能夠輔助學(xué)生加深對相關(guān)概念的理解和認(rèn)識.高中化學(xué)計算類問題與數(shù)學(xué)計算相融合，學(xué)生在解題過程中要理清其中的量的關(guān)系，對學(xué)生的綜合能力要求較高，在審題初期需要學(xué)生具備較強(qiáng)的審題能力，能夠理清題目中的已知條件和未知條件；在表征階段，需要學(xué)生能夠正確地對題目中涉及到的化學(xué)符號、化學(xué)語言和化學(xué)圖式做出正確的表征；在列式解題階段，需要學(xué)生能夠應(yīng)用正確的公式完成解題；在檢驗階段，需要學(xué)生能夠具備較強(qiáng)的反思能力，能夠及時回顧解題方法應(yīng)用是否正確，計算過程是否準(zhǔn)確.因此，高中化學(xué)計算類問題的解題過程不僅是一個考查學(xué)生化學(xué)知識掌握情況的過程，還是考查學(xué)生綜合能力的一個過程.

二、高中化學(xué)計算類問題常用解題方法

在高中化學(xué)計算類問題中，解題方法有很多，常見的解題方主要有以下幾種：差量法、守恒法、極端假設(shè)法、平均值、關(guān)系式、公式法和圖解分析法等.差量法主要應(yīng)用于有關(guān)剩余物和氣體成分的計算類問題中，是通過把尋找反應(yīng)前后某種差量和造成這種差量的實質(zhì)及其關(guān)系，進(jìn)而列出比例式進(jìn)行求解的方法.其中主要包括“理論差量”和“實際差量”兩種情況，此處的差量主要包括質(zhì)量差、體積差、壓強(qiáng)差等，其實質(zhì)就是數(shù)學(xué)教學(xué)中的“等比定理”.守恒法主要應(yīng)用于題目中蘊(yùn)含守恒關(guān)系的問題中，核心思想就是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒、電荷守恒、氧化還原反應(yīng)中的的是電子守恒等關(guān)系，設(shè)立條件未知數(shù)，進(jìn)而列出方程進(jìn)行求解，這是化學(xué)計算類問題中較為常用的解題方法之一.平均值法主要應(yīng)用于缺少數(shù)據(jù)的混合物的判斷中(混合物是兩組分且需要滿足相應(yīng)的混合計算規(guī)律)，是根據(jù)兩種或者多種物質(zhì)的某一平均值來推斷物質(zhì)的范圍的解題方法，其主要包括平均摩爾質(zhì)量法、平均碳原子法、平均氫原子法和平均分子式法等.公式法主要應(yīng)用于解決關(guān)于溶液和化學(xué)反應(yīng)速率相關(guān)問題的計算，其主要就是通過化學(xué)原理和化學(xué)定律總結(jié)出的一般公式解題的一種方法，是化學(xué)概念原理的一種數(shù)學(xué)表達(dá)方式.圖像分析法主要應(yīng)用于化學(xué)平衡、物質(zhì)的量方面的計算，是學(xué)生通過閱讀題意，根據(jù)所學(xué)的知識作圖求解的一種解題方法，其本質(zhì)就是借助圖形來表示化學(xué)反應(yīng)原理和物質(zhì)之間數(shù)量變化的情況，主要包括數(shù)據(jù)分析法、抽象圖示法和平衡圖像法等.

三、高中化學(xué)計算類問題解題存在的障礙分析

1.審題方面存在的障礙

審題是高中化學(xué)計算類問題順利解決的保障和前提，審題方面存在的問題是導(dǎo)致高中化學(xué)計算類問題存在障礙的重要因素.首先，學(xué)生的審題意識不強(qiáng)，他們不愿意花費(fèi)過多的時間放在審題上，最常見的就是通讀一遍問題就開始下手，無法完整的挖掘出題目中蘊(yùn)含的隱藏條件.其主要表現(xiàn)為旋風(fēng)式的讀題，拿到題目以后囫圇吞棗式的掃一遍題目就開始解題，導(dǎo)致漏掉部分關(guān)鍵信息，從而導(dǎo)致解題錯誤.

例如：某硫酸和硝酸的混合液100mL，其中硫酸的濃度為0.3mol/L，硝酸的濃度為0.4mol/L，將1.92g銅粉倒入其中進(jìn)行加熱，充分反應(yīng)后發(fā)現(xiàn)生成的NO物質(zhì)的量為( )mol.

A.0.01 B.0.015 C.0.02 D.0.025

在這一題目中，多數(shù)學(xué)生出錯就是因為選了答案D，其主要原因就是他們沒有進(jìn)行仔細(xì)審題，沒有搞清楚應(yīng)該利用哪些物質(zhì)的量進(jìn)行計算.

另外，審題方法不當(dāng)和審題信心不足也是導(dǎo)致審題問題的重要因素.很多學(xué)生在審題過程中不能夠抓住關(guān)鍵詞，僅僅是停留在單純的讀題和思考上，不能夠利用紙筆將題目展開分析，這樣審題的結(jié)果就是提取的信息較為有限，一旦出現(xiàn)綜合性較強(qiáng)的題目就會導(dǎo)致審題錯誤.還有部分學(xué)生缺乏審題信心，一遇到題干信息較長的題目就開始出現(xiàn)抵觸情緒，還沒開始分析題目條件就開始打退堂鼓，但實際上這類題型則是“紙老虎”.

2.思維方面存在的障礙

首先，部分學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不完善，無法將面對的問題同化為原來所接觸過的問題.主要表現(xiàn)為他們拿到題目以后找不思路，有的問題剛剛做過，并且講解過，但是依然會出現(xiàn)“斷片”的情況.

其次，部分學(xué)生定量思維欠缺，不能夠從定量的角度來把握物質(zhì)及其反應(yīng)之間的關(guān)系，這就導(dǎo)致學(xué)生對于化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，僅僅是停留在定性的描述階段，不能夠借助其中的數(shù)量關(guān)系來預(yù)測物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，這就給學(xué)生的問題分析帶來的障礙.例如，在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生能夠從宏觀的角度去認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)，并且能夠從微觀粒子的角度去理解電解質(zhì)在水溶液中的行為，但是讓學(xué)生從電解質(zhì)在水溶液中存在的形式(分子、離子)和相對大小的定量的角度去理解難度就較大.

第三，部分學(xué)生元認(rèn)知缺失，在面對新問題時，雖然具備了解決問題的的相關(guān)知識，說那是不能夠確定自己的解題方案.即使能夠快速的找出一種解題方案，也不能夠確定是否能夠順利完成解題.

第四，思維定式影響學(xué)生的解題思路，當(dāng)學(xué)生解決具體的化學(xué)計算類問題時，常常會用已經(jīng)定型化了的思維去思考問題，依然機(jī)械套用以前的解題模式，進(jìn)而導(dǎo)致解題失敗.主要表現(xiàn)為麻痹大意，忽略問題細(xì)節(jié)線索，這主要與“題海戰(zhàn)術(shù)”有關(guān)；部分學(xué)生一看到見過的術(shù)語就會套用相對應(yīng)的公式，不管是否合適就開始解題，更有甚者只能夠進(jìn)行順向思維，不能夠進(jìn)行逆向思維，這些都是思維定式導(dǎo)致的思維固著.

3.知識方面存在的障礙

化學(xué)計算類問題是化學(xué)問題的重要組成部分，學(xué)生想要順利進(jìn)行求解，掌握扎實的知識基礎(chǔ)和熟練地解題技巧是保障.部分學(xué)生知識基礎(chǔ)掌握不夠牢固，導(dǎo)致在計算類問題的解題中存在問題.例如，部分學(xué)生腦海中的化學(xué)知識是零散無序的，并沒有形成完整的認(rèn)知系統(tǒng)，當(dāng)在解題過程中需要提取的時候，就會出現(xiàn)提取失敗的情況，進(jìn)而導(dǎo)致在解題過程中不能夠應(yīng)用相應(yīng)的化學(xué)知識.在實際的教學(xué)中還存在這樣一群學(xué)生，他們時常會抱怨“這么簡單的問題，當(dāng)時怎么沒有想起來呢？”這就是知識記憶不牢固的結(jié)果.

四、高中化學(xué)計算類問題障礙的矯正策略

1.審題方面存在的障礙矯正策略

首先，要強(qiáng)化學(xué)生的審題訓(xùn)練，對于那些一看到問題就退縮的學(xué)生，教師要引導(dǎo)他們進(jìn)行問題分析，尋找解題突破口，讓他們認(rèn)識到審題在整個解題過程中的重要性.其次，要培養(yǎng)學(xué)生良好的審題習(xí)慣，教育學(xué)生拿到問題后不要盲目的去作答，要多想一想，引導(dǎo)他們養(yǎng)成邊讀題邊思考的習(xí)慣.另外，教師再進(jìn)行例題講解的時候，要有意識的引導(dǎo)學(xué)生去全面分析問題，引導(dǎo)學(xué)生理清問題中各個條件之間的聯(lián)系，教授學(xué)生尋找隱含條件的方法，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生良好的審題習(xí)慣.

2.思維方面存在的障礙矯正策略

首先，借助認(rèn)知沖突，幫助學(xué)生構(gòu)建完善的認(rèn)知體系.例如，教師在化學(xué)教學(xué)中可以利用化學(xué)規(guī)律的適用條件來引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，在這個基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生整理思路，進(jìn)行知識構(gòu)建，進(jìn)而優(yōu)化學(xué)生的認(rèn)知.另外，教師還可以借助化學(xué)計算題中的“特例”來引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，在此基礎(chǔ)上對學(xué)生的認(rèn)知進(jìn)行轉(zhuǎn)換和擴(kuò)展，使原有的認(rèn)知體系得到完善，甚至得到重建.

其次，借助變式訓(xùn)練，增加思維的深度.借助變式訓(xùn)練，能夠避免大量練習(xí)題給學(xué)生帶來的思維定式的影響，提高學(xué)生靈活應(yīng)用知識的能力.

3.知識方面存在的障礙矯正策略

教授學(xué)生靈活應(yīng)用記憶策略，構(gòu)建完善的知識體系.例如，在學(xué)習(xí)某一化學(xué)概念時，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生使用復(fù)述策略，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)了物質(zhì)的量濃度概念后，讓學(xué)生根據(jù)自己的理解重新描述這一概念，加深學(xué)生的理解.