游戲思維解決化學(xué)問題

摘" 要：習(xí)題教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，習(xí)題講解既要科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)又要輕松活潑，在指導(dǎo)學(xué)生掌握解題方法同時(shí)發(fā)展學(xué)生思維能力水平.筆者嘗試用游戲思維分析解決化學(xué)問題，使學(xué)生上習(xí)題課時(shí)心情上放松快樂，科學(xué)上通俗易懂，思維活躍觸類旁通，在實(shí)際習(xí)題教學(xué)中效果明顯.

關(guān)鍵詞：消消樂；連連看；找不同；游戲思維；化學(xué)解題

中圖分類號(hào)：G632""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""" 文章編號(hào)：1008-0333（2024）16-0125-03

收稿日期：2024-03-05

作者簡(jiǎn)介：曹茂祥（1979.6—），男，安徽省望江人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

高中化學(xué)教學(xué)很多時(shí)候都是在講解例題和分析試卷，一些教師覺得習(xí)題課不好上，學(xué)生聽課也沒有上新課那樣有激情.但習(xí)題教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，習(xí)題教學(xué)效果對(duì)學(xué)生成績(jī)影響較大.筆者在教學(xué)中嘗試用游戲思維分析解決一些化學(xué)問題，在習(xí)題課教學(xué)中取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果.

1" 用“消消樂”和“連連看”的思維解決部分熱化學(xué)問題

1.1" 用“消消樂”思維寫熱化學(xué)方程式

“消消樂”是一款需要快速分析和判斷的游戲，玩家要迅速地觀察和計(jì)算，找到最佳的消除方案，這要求玩家具備較強(qiáng)的邏輯思維和分析能力.消消樂還需要玩家記住一些對(duì)象的位置和形狀，以便在消除時(shí)能夠迅速找到匹配.

例1

已知：

①Al2O3（s）+3C（s）2Al（s）+3CO（g）

ΔH1=+1344.1 kJ·mol-1

②2AlCl3（g）2Al（s）+3Cl2（g）

ΔH2=+1 169.2 kJ·mol-1

請(qǐng)寫出由Al2O3、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式.

解題思路" 仔細(xì)觀察2個(gè)已知反應(yīng)，對(duì)比題目要求可以看出Al是多余物種，消之而后樂（“消消樂”）.根據(jù)題目要求，將化學(xué)方程式①～②得到目標(biāo)反應(yīng)的化學(xué)方程式，則ΔH=ΔH1-ΔH2，得到答案：

Al2O3（s）+3C（s）+3Cl2（g）

2AlCl3（g）+3CO（g）

ΔH=+174.9 kJ·mol-1

“消消樂”不僅可以用于解決部分蓋斯定律的問題，那些由分反應(yīng)寫總反應(yīng)的類似問題，只要確定了需要消掉的是哪種物質(zhì)（或粒子），通過計(jì)量數(shù)的乘除和反應(yīng)式的加減就能得到一個(gè)新的反應(yīng)式而解決問題（消掉不需要的，剩下的就是答案了）.

1.2" “連連看”思維求反應(yīng)熱ΔH

“連連看”游戲就是找出相關(guān)聯(lián)的東西，在一定的規(guī)則之內(nèi)可以作為相關(guān)聯(lián)處理，該游戲可以練習(xí)眼力，培養(yǎng)注意力、鍛煉觀察與反應(yīng)能力.

例2" 有3個(gè)已知的熱化學(xué)方程式，請(qǐng)用a、b、c表示反應(yīng)④的ΔH.

解題思路" 反應(yīng)④中S或K2S可以連接到反應(yīng)②的S或K2S，計(jì)量數(shù)相同就不用乘除，都在等號(hào)同側(cè)就不用減，可以記為+ΔH2；

反應(yīng)④中2KNO3或N2 都可以連到反應(yīng)③，分別在等號(hào)左右兩邊（不同側(cè)）就要用減法（減一個(gè)反應(yīng)就是把這個(gè)反應(yīng)倒過來加），記為-ΔH3；

反應(yīng)④中3C和3CO2都可以連到反應(yīng)①，都在等號(hào)同一側(cè)那就不用減，但反應(yīng)①需要乘以3計(jì)量數(shù)才相等，記為+ 3ΔH1.

根據(jù)上面的分析可以得出結(jié)果：

ΔH=+ΔH2-ΔH3+ 3ΔH1

=（b-c+3a）kJ·mol-1

“連連看”思路解題注意：

（1）S和K2S都連到反應(yīng)②，2KNO3和N2 都連到反應(yīng)③，3C和3CO2都連到反應(yīng)①，但是ΔH2、ΔH3、ΔH1在計(jì)算中只能各用一次；

（2）聯(lián)系到的物質(zhì)在等號(hào)同側(cè)計(jì)算用“+”，連到的物質(zhì)在等號(hào)不同側(cè)計(jì)算用“-”；

（3）連線必須是一一對(duì)應(yīng)，如果某物質(zhì)在上面已知多個(gè)反應(yīng)多次出現(xiàn)則不能連線；

（4）總反應(yīng)不是已知的或者無法書寫出來該方法無法使用.

利用“消消樂”和“連連看”的思維方式解決某些化學(xué)問題，可以讓學(xué)生建立認(rèn)知模型，并能運(yùn)用模型解決化學(xué)問題，發(fā)展學(xué)生“模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)［1］.

2" “找不同”思維分析有機(jī)合成路線

“找不同”是一種既簡(jiǎn)單又有趣的益智游戲，就是從兩幅畫面中盡量多地辨認(rèn)出不同之處.這些差異可能非常細(xì)微，需要觀察者特別留意每一個(gè)細(xì)節(jié)，它突顯了玩家對(duì)細(xì)節(jié)的敏銳度和發(fā)現(xiàn)事物差異的能力.

很多有機(jī)合成路線的分析其實(shí)就是在“找不同”，有機(jī)合成路線中每一步變化一般只是某個(gè)位置或者某個(gè)官能團(tuán)發(fā)生了變化，找到變化前后分子結(jié)構(gòu)（或者分子式里面原子種類和個(gè)數(shù)）的不同，再思考這種不同是怎么產(chǎn)生的——產(chǎn)生這個(gè)變化的反應(yīng)條件、反應(yīng)類型和化學(xué)方程式的書寫.

例3" 有機(jī)合成路線分析——“找不同”.

解題思路" 仔細(xì)閱讀上面例子有機(jī)合成路線圖中的信息，分析那些已知的分子式或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，注意圖中圈出的部分，能發(fā)現(xiàn)一些變化前后的不同（有時(shí)候相同點(diǎn)也很重要）.只要找到了合成路線中每步變化前后的不同，離成功就很近了.

3" 用推理破案和逃脫類游戲思維解決元素推理和離子推斷問題

推理破案游戲?qū)儆谝嬷怯螒?，是綜合能力訓(xùn)練營(yíng)，主要訓(xùn)練推理判斷能力和邏輯思維能力.逃脫互動(dòng)游戲一般具有較大的趣味性及挑戰(zhàn)性，憑借縝密的推理，最終在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù).

例4" 離子推斷示例（節(jié)選）

pH=0的某X溶液中，除H+外，還可能存在Al3+、Fe2+、Ba2+、NH+4、Cl-、CO2-3、SO2-4、NO-3中的若干種，現(xiàn)取適量X溶液進(jìn)行如下一系列實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)分析確定X溶液的組成.

解題思路

離子推斷思路解析：X溶液pH=0可排除CO2-3；加Ba（NO3）2產(chǎn)生氣體A應(yīng)該是NO，證明X中Fe2+的存在，同時(shí)排除NO-3，產(chǎn)生沉淀C應(yīng)該是BaSO4，證明SO2-4的存在，同時(shí)說明X中不含Ba2+；溶液B加NaOH產(chǎn)生氣體D應(yīng)該是NH3，說明X中含有NH+4；沉淀F含有Fe（OH）3不會(huì)有Al（OH）3，因?yàn)镹aOH過量如果有Al3+也是生成AlO-2；溶液E通入過量CO2產(chǎn)生沉淀H應(yīng)該是

Al（OH）3，證明X中含有Al3+.

綜上所述，X中除H+外含有Fe2+、SO2-4、NH+4、Al3+，X中一定沒有的離子CO2-3、NO-3、Ba2+，不能確定是否存在Cl-.

元素推理和離子推斷等推斷類問題，主要考查學(xué)生的邏輯思維能力和推理判斷能力等，這顯然跟推理破案和逃脫類游戲需要的思維能力類似，這些化學(xué)問題和這類益智游戲都能發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理核心素養(yǎng).

4" 用“闖關(guān)冒險(xiǎn)”類游戲思維分析化工流程題

闖關(guān)冒險(xiǎn)類游戲不僅充滿了挑戰(zhàn)和樂趣，提高孩子的專注力，很好地鍛煉孩子的控制情緒的能力，還會(huì)有效地鍛煉孩子的空間邏輯思維.玩家需要集中精力，思考辦法，找到有效的解決方案.在游戲中，團(tuán)隊(duì)合作也是非常重要的.游戲需要高效的溝通和協(xié)作，以確保每個(gè)人都能發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，更好地完成任務(wù).

化工流程就像是化學(xué)元素的闖關(guān)冒險(xiǎn)，一般就是主角元素帶領(lǐng)配角雜質(zhì)元素的一趟闖關(guān)冒險(xiǎn)之旅.每經(jīng)過一個(gè)關(guān)卡，采取什么措施、加入什么物質(zhì)、發(fā)生了哪些變化都要仔細(xì)閱讀題中信息做出判斷.每一個(gè)關(guān)卡都有其用意，或者某元素被除去，或者某元素轉(zhuǎn)化了一種存在形式.有些元素組成的物質(zhì)可以循環(huán)利用，有些元素組成的物質(zhì)可以回收利用，主角元素才是最后成功闖關(guān)的勝利者.通過這類問題的解決，能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)和變化的，知道化學(xué)變化需要一定的條件，并遵守一定的規(guī)律，這些化學(xué)問題能很好地發(fā)展學(xué)生的變化觀念.

5" 結(jié)束語

利用游戲思維分析化學(xué)問題能調(diào)動(dòng)學(xué)生上習(xí)題課的積極性，學(xué)生上課心情更加放松快樂，內(nèi)容科學(xué)通俗易懂，思維活躍觸類旁通.然而，不少學(xué)生沉溺游戲荒廢學(xué)業(yè)，這也是讓家長(zhǎng)和教師頭痛的問題.但教師也不用談?dòng)螒蚓蜕?，學(xué)生在課外或者假期適當(dāng)玩一些益智游戲也是可以提升能力的.國(guó)外一些研究表明玩益智游戲可以提升孩子的注意力和空間想象能力，使其學(xué)會(huì)應(yīng)對(duì)挫折和憤怒，讓心情變好，緩解焦慮.團(tuán)隊(duì)合作類的游戲還能有效提高集體觀念、團(tuán)隊(duì)精神和配合意識(shí).

習(xí)題教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，希望筆者的這些嘗試能夠給大家一些啟發(fā).

參考文獻(xiàn)：［1］

房喻，徐端鈞.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀［M］.北京：高等教育出版社，2020：55-56.

［責(zé)任編輯：季春陽］