高中化學計算教學的探討

陳麗 陳欣

化學計算是指以化學知識與原理為核心和基礎，蘊含著一定的數(shù)量關系，需要運用數(shù)學運算手段解決的化學問題。化學計算的學科本質(zhì)是對化學問題的數(shù)學處理過程，即對物質(zhì)的組成、結(jié)構、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、化學反應、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，它是認識物質(zhì)及解決化學問題的重要能力構成，是能力考核的重要維度?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準》（2017年版）明確指出，體會定量研究的方法對研究和學習化學的重要作用?；瘜W計算是高中化學學習的一項重要內(nèi)容，其能從定量的視角，幫助學生深化對物質(zhì)的性質(zhì)及其變化規(guī)律的認識，加深對化學概念及化學原理的理解，檢驗學生對知識的綜合運用能力。在高考試題中，計算題雖然不是以單獨命制的形式出現(xiàn)，但是卻滲透到相關的知識模塊進行考察，是必考內(nèi)容。在此，筆者對高中化學計算教學作了一定的探討。

一、統(tǒng)籌專項訓練及主題綜合時段，進行化學計算的目標分解。

筆者認為，高中低年級計算進行專項訓練內(nèi)容包括：感知基本概念、理解數(shù)量關系、強化過程規(guī)范。

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

（2）高中高年級進行主題綜合計算，其目標可分解為目標、情境、表征和問題四個方面：①計算目標取向來看，包括知識技能、過程方法和態(tài)度情感價值觀等目標，如反應速率就可分進行影響因素分析、方案設計和滴定分析。②計算情景設計包括研究對象、研究方向、信息選擇等方面，關注能力層次和方法運用，如影響因素數(shù)目變化、關系分析綜合、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計算問題也可進行多角度變換，如平衡常數(shù)計算考查可從表達式考查、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行其他知識的考查。

二、說題訓練，展示思維過程

“說題”是筆者在化學計算教學實踐中逐步摸索并采用的一種有效的教學策略?！罢f題”根據(jù)其訓練的過程分為兩個階段或?qū)哟危撼跗谑窃趯W生解題完成之后，教師組織學生重述其解題過程，以整理其解題思路；當學生熟悉了這種教學形式并習慣于整理其解題思路之后，便完全可以用這種方式進行化學計算類習題課的教學，即在化學計算的教學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生再進行一次解題監(jiān)控，以找到薄弱環(huán)節(jié)，從而提高學生的解題能力的過程。學生“說題”的內(nèi)容可以包括：說核心知識、說題目結(jié)構、說解題步驟、說解題格式等，盡量讓學生充分展示其思維過程。另外，為了配合學生“說題”，教師在分析講解習題時，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，便于學生模仿和學習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，靈活運用多種學習模式

在新課改的影響下，化學考試題目大多會考察學生對化學知識的實際應用能力，其背景通常是現(xiàn)實生活。像是在2018年全國卷化學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，學生的實際答題準確率卻很低，這說明什么問題呢？說明不是學生的計算能力低，而是在日常學習中，學生們并沒有接觸過用計算來解決真實情境下的問題，實驗教學中大多只重視實驗結(jié)果，學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，是高中學習中十分常見的化學實驗科目，且并不是很復雜的實驗，但很多學校也只是單純的給學生播放了實驗視頻，沒有帶領學生動手進行實驗，這樣會導致學生即使進行大量的相關題目練習，只要情境發(fā)生變化，就會做錯，根本原因還是學生缺乏真實感受，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

對于化學平衡的有關計算、原電池、電解池原理計算、熱化學方程式的計算、有機物燃燒及含碳量問題、鋁及其化合物相關計算等典型內(nèi)容歸類分析，并引導學生在學習中及時歸納、總結(jié)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，形成解決不同類問題的基本模式，可有效提高學生解決化學計算類問題的成功率，也使其知識儲備更有序、有效，同時逐步構建、完善了學生的知識體系。例如，在學習了Na₂O₂與H₂O、CO₂反應后，還可進一步引導學生分析、歸納出以下更多規(guī)律：①反應的先后順序：一定量的Na₂O₂與H₂O、CO₂的混合物反應時，應先考慮Na₂O₂跟CO₂的反應。②氣體體積關系：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)移關系：當Na₂O₂與H₂O、CO₂反應時，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，學生的知識體系越完善，越便于學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，化學計算是高中化學教學的重要內(nèi)容，而化學計算能力是學生學習和研究化學科學的基本技能。化學計算是從定量的角度分析化學問題，解決化學問題，而非簡單的數(shù)學運算，更不是單一的計算技巧和方法的練習與強化，需要教師用心設計教學思路，組織教學內(nèi)容。