?《構(gòu)建解決化學(xué)計(jì)算問(wèn)題的高效路徑》教學(xué)設(shè)計(jì)①

林海

摘 ?要：現(xiàn)行高中化學(xué)教學(xué)的大部分計(jì)算都與元素化合物有關(guān)，但是學(xué)生對(duì)元素化合物這部分知識(shí)掌握得參差不齊，并且學(xué)生在高中階段解決計(jì)算問(wèn)題的手段單一，思維比較簡(jiǎn)單，因而使得教師進(jìn)行這部分教學(xué)時(shí)難度很大。所以此案例教學(xué)設(shè)計(jì)從學(xué)生的單一思維出發(fā)，打破舊的觀念，發(fā)展新的思維方法，課堂實(shí)踐證明收到了較好的教學(xué)效果。通過(guò)該教學(xué)案例的實(shí)施以期為高中化學(xué)教學(xué)提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：高效路徑 ?思維流程圖 ?解題模型

中圖分類號(hào)：G642 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）12（c）-0067-02

1 ?研究背景

1.1 教學(xué)內(nèi)容分析

化學(xué)計(jì)算是將數(shù)學(xué)運(yùn)算應(yīng)用到化學(xué)定量研究中的重要方法，定量的研究方法是化學(xué)成為一門學(xué)科的重要標(biāo)志?；瘜W(xué)計(jì)算是高中化學(xué)教學(xué)的重要部分，也是高考的重要考查部分。目前關(guān)于化學(xué)計(jì)算的研究中，重點(diǎn)關(guān)注的是對(duì)具體化學(xué)計(jì)算例題的分析，也就是較為關(guān)注化學(xué)計(jì)算方法和解題技巧的介紹。

元素化合物知識(shí)是化學(xué)課程的核心內(nèi)容，也是化學(xué)原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)基礎(chǔ)的考查載體。元素化合物專題復(fù)習(xí)要求學(xué)生從多維視角認(rèn)識(shí)元素、元素與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系、元素與化學(xué)反應(yīng)之間的關(guān)系，可以很好地將“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的化學(xué)核心素養(yǎng)在教學(xué)過(guò)程中體現(xiàn)。

化學(xué)的大部分計(jì)算都與元素化合物有關(guān)，元素化合物方面的知識(shí)存在著雜亂繁多的特點(diǎn)，教師帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)時(shí)也只能是列出其中較為重要的化學(xué)方程式以及其余相關(guān)的反應(yīng)現(xiàn)象，要求學(xué)生記牢，學(xué)生可能在課堂上會(huì)取得較好的復(fù)習(xí)效果，但是在課后無(wú)法對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行充分的了解，復(fù)習(xí)質(zhì)量與復(fù)習(xí)效率偏低。

教師應(yīng)丟棄“死記硬背、刷題為主”的教學(xué)模式，幫助學(xué)生理解元素化合物知識(shí)的基本含義，同時(shí)學(xué)會(huì)使用思維導(dǎo)圖理清知識(shí)的來(lái)龍去脈、相互聯(lián)系，掌握知識(shí)形成的過(guò)程，并對(duì)原有知識(shí)進(jìn)行重新加工完善，建構(gòu)自己新的化學(xué)學(xué)科體系，提高復(fù)習(xí)效益。中學(xué)化學(xué)思維流程圖是將抽象的問(wèn)題具體、形象化，將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，針對(duì)不同的題型，流程圖的畫(huà)法也不盡相同，雖然形式多樣，但都能直觀地反映思維過(guò)程，幫助學(xué)生理清思路，找到解決問(wèn)題的高效方法。

1.2 學(xué)生情況分析

已有知識(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)系統(tǒng)復(fù)習(xí)過(guò)元素及其化合物知識(shí)，能分析反應(yīng)過(guò)程，利用方程式以及電子守恒等進(jìn)行化學(xué)計(jì)算，但是學(xué)生較少使用思維流程圖。學(xué)生的能力基礎(chǔ)：數(shù)據(jù)計(jì)算能力較強(qiáng)。學(xué)生能夠?qū)Ψ磻?yīng)過(guò)程進(jìn)行分析，并把思維清晰呈現(xiàn)出來(lái)。學(xué)生化學(xué)計(jì)算思維能力有欠缺，總體來(lái)說(shuō)，缺乏系統(tǒng)的邏輯分析能力。很多學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)時(shí)不能較好地辨別和建構(gòu)概念與命題框架，只是死記硬背大量的事實(shí)與公式，而對(duì)化學(xué)中的概念、規(guī)律缺乏深入的理解，對(duì)化學(xué)問(wèn)題的分析缺乏正確的方法。這樣，知識(shí)的存儲(chǔ)就處于零星狀態(tài)，沒(méi)有形成知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際的考試中，高三學(xué)生的障礙通常在于不能準(zhǔn)確地“讀懂”題意，無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)分析清楚整個(gè)題目的邏輯和結(jié)構(gòu)，找不到有效解決問(wèn)題的方法，從而失分。因此，在高三復(fù)習(xí)中教師應(yīng)注重幫助學(xué)生建立解決問(wèn)題的思維方式，建立思維模型，運(yùn)用模型解決實(shí)際問(wèn)題，提高復(fù)習(xí)的效率。

2 ?教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)與評(píng)價(jià)目標(biāo)

2.1.1 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過(guò)對(duì)比其他方法，體會(huì)思維流程圖解決問(wèn)題的高效性。

（2）通過(guò)在習(xí)題中的運(yùn)用，意識(shí)到思維流程圖的思維上的深刻性。

（3）通過(guò)在不同題型的應(yīng)用中，認(rèn)識(shí)到思維流程圖強(qiáng)大的功能性。

（4）通過(guò)試題中的再運(yùn)用，構(gòu)建計(jì)算問(wèn)題的的解題模型。

（5）通過(guò)思維流程圖可以綜合運(yùn)用學(xué)生的必備知識(shí)、鍛煉和提升關(guān)鍵能力。滲透學(xué)科素養(yǎng)、核心價(jià)值。

2.1.2 評(píng)價(jià)目標(biāo)

（1）通過(guò)學(xué)生不同計(jì)算方法的使用，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)于化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理的掌握水平。

（2）通過(guò)不同方法的對(duì)比，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)于變化觀念與平衡思想的認(rèn)知水平。

（3）通過(guò)學(xué)生思維流程圖的書(shū)寫(xiě)，診斷并發(fā)展學(xué)生思維的清晰程度，對(duì)題目的理解能力與邏輯分析能力水平。

（4）通過(guò)思維流程圖的靈活運(yùn)用，診斷并發(fā)展學(xué)生的發(fā)散思維能力水平，學(xué)生逐漸養(yǎng)成的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.2 教學(xué)與評(píng)價(jià)思路

教學(xué)與評(píng)價(jià)思路見(jiàn)圖1。

2.3 教學(xué)流程

2.3.1 思維流程圖的高效性

【學(xué)生任務(wù)1】體會(huì)思維流程圖的高效性，如圖2所示。

【評(píng)價(jià)任務(wù)1】診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)于化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理的掌握水平。

2.3.2 思維流程圖的深刻性

【學(xué)生任務(wù)2】意識(shí)到思維流程圖的深刻性，如圖3所示。

【評(píng)價(jià)任務(wù)2】診斷并發(fā)展孩子思維的清晰程度，對(duì)題目的理解能力與邏輯分析能力水平。

2.3.3 思維流程圖的功能性

【學(xué)生任務(wù)3】認(rèn)識(shí)思維流程圖的功能性，如圖4所示。

【評(píng)價(jià)任務(wù)3】診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)于變化觀念與平衡思想的認(rèn)知水平，對(duì)新方法和手段的運(yùn)用能力。

2.3.4 構(gòu)建解題模型

【學(xué)生任務(wù)4】構(gòu)建計(jì)算問(wèn)題的的解題模型，如圖5所示。

【評(píng)價(jià)任務(wù)4】診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)于化學(xué)計(jì)算問(wèn)題的認(rèn)識(shí)進(jìn)階。

2.4 作業(yè)設(shè)計(jì)

【基礎(chǔ)訓(xùn)練】

（1）某鎂鋁合金溶于足量的鹽酸中，在形成的溶液中加入過(guò)量的NaOH溶液，取出沉淀物干燥，灼燒，剩余殘?jiān)驮辖鸬馁|(zhì)量相等，則該鎂鋁合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？

【提升訓(xùn)練】

（2）向mg鎂和鋁的混合物中加入適量的稀硫酸，恰好完全反應(yīng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體bL。向反應(yīng)后的溶液中加入Cmol·L-1氫氧化鉀溶液VmL，使金屬離子剛好沉淀完全，得到的沉淀質(zhì)量為ng。再將得到的沉淀灼燒至質(zhì)量不再改變?yōu)橹?，得到固體g。則下列關(guān)系不正確的是（ ? ?）

A. ?B. ?C.n=m+17Vc ?D.

【創(chuàng)新訓(xùn)練】

（3）某學(xué)生用NaHCO3和KHCO3組成的混合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得表1數(shù)據(jù)（每次加入的鹽酸的物質(zhì)的量濃度相等），下列分析正確的是（）

A.鹽酸的物質(zhì)的量濃度為3.2mol/L

B.混合物中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54.3%

C.9.2g混合物中KHCO3的物質(zhì)的量為0.05mol

D.15.7g混合物恰好與鹽酸完全反應(yīng)

3 ?教學(xué)反思與教學(xué)改進(jìn)

【教學(xué)反思】

化學(xué)的大部分計(jì)算都與元素化合物有關(guān)，學(xué)生對(duì)元素化合物這部分知識(shí)掌握得參差不齊，使得這部分教學(xué)難度很大;其次，學(xué)生解決計(jì)算問(wèn)題的手段單一、思維單一，所以該節(jié)課設(shè)計(jì)初衷是從學(xué)生的單一思維出發(fā)，希望打破舊的觀念，發(fā)展新的思維方法。

實(shí)際操作中，發(fā)現(xiàn)同學(xué)們有兩種誤區(qū)：（1）認(rèn)為方程式法是萬(wàn)能的，只要能書(shū)寫(xiě)出方程式，那么距離成功就只剩下時(shí)間了;學(xué)生對(duì)固有的方程式法還是情有獨(dú)鐘，個(gè)別學(xué)生不愿意接受改變，盲目強(qiáng)調(diào)方程式法的萬(wàn)能性，被動(dòng)接受，而沒(méi)有主動(dòng)適應(yīng)。（2）過(guò)分迷戀計(jì)算技巧，在沒(méi)有找到更加合適的方法和技巧時(shí)，不動(dòng)筆。

在課堂上可以增加生生互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高課堂的高效性，過(guò)分強(qiáng)調(diào)化學(xué)核心素養(yǎng)，不用貼標(biāo)簽式的加入核心素養(yǎng)，把素養(yǎng)的滲透放在無(wú)聲中，此時(shí)無(wú)聲勝有聲。

【教學(xué)改進(jìn)】

設(shè)計(jì)習(xí)題應(yīng)該較少且極具針對(duì)性，少則精，多則惑，對(duì)一道題的深入分析，就會(huì)引發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的共鳴，思維流程圖的高效性就會(huì)被突出出來(lái)。

4 ?研究結(jié)論

計(jì)算問(wèn)題的解題模型具體見(jiàn)圖6。

參考文獻(xiàn)

[1] 周軍.以問(wèn)題為中心的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].中學(xué)生數(shù)理化：教與學(xué)，2015（11）：105.

[2] 毛維芹.化學(xué)課堂，問(wèn)題為主——以問(wèn)題為中心的蘇教版高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].高考：綜合版，2015（6）：61.

[3] 舒雄魁.淺談學(xué)習(xí)遷移理論在高中化學(xué)課堂中的應(yīng)用與實(shí)踐——以蘇教版為例[J].文理導(dǎo)航，2014（3）：42-44.