立足鮮活生活　還原計算本質——“利用化學方程式的簡單計算”的教學設計

杜悅（南京曉莊學院附屬中學　江蘇南京　210015）

立足鮮活生活還原計算本質——“利用化學方程式的簡單計算”的教學設計

杜悅
（南京曉莊學院附屬中學江蘇南京210015）

摘要：文章以“利用化學方程式的簡單計算”課題為例，嘗試在真實的生活情境中開展計算教學，還原化學計算本質，回避“泛數學化”現象的出現。

關鍵詞：化學計算；本質；生活

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）03-0057-02G633．8

文獻標識碼：B

化學計算是中學化學教學中不可或缺的一個重要組成部分，通過計算可以打開學生定量認識化學的視角，豐富和完善學生對物質的組成、性質和變化規律的深刻理解，促進學生思維能力的發展。但在實際教學中，不少教師走進了化學計算教學的誤區，不能真正理解化學計算價值所在，把化學計算上成一種對技能性知識的模仿、反復訓練、遠離生活實際、具有濃烈“數學味”的運算課。新課程標準下的化學計算課應如何上？化學計算的本源和意義何在？筆者在執教“利用化學方程式的簡單計算”課題時做了一些思考與探索。

一、設計思想

“利用化學方程式的簡單計算”是人教版九年級化學課題3的內容，化學新課程標準對此部分內容的要求是“能根據化學方程式進行簡單的計算，認識定量研究對于化學科學發展的重大作用”，這些標準意味著化學計算的重點不應放在數學運算的方法上。化學計算不是一個單純、孤立的數學運算，計算不是它的本質，化學計算的本質是對化學問題進行數學處理的過程，也就是以數學運算為工具對化學基礎知識、基本概念、基本理論理解、應用的過程。因此，在教學設計中不能就計算而講計算，而應關注化學計算的本源，關注化學計算的應用及隱含的思維，讓化學計算回歸化學學科的本身，融于生活問題的解決過程中，幫助學生探尋計算的依據，發展學生對化學變化的科學認識，讓學生體驗到真實有用的化學計算。

二、教學過程

環節一：引進生活元素，呈現計算之源

［圖片呈現］形形色色生活中的化工產品

［講述］這些與我們生活密切相關的化工產品就是利用化學反應生產制得的。在工業生產中有一個重要的環節，就是要求投入多少原料得到多少產品，這是一個非常重要的問題，否則會造成資源的浪費。通過計算可以加強生產的計劃性和資源的合理利用。本節課我們就要學習這種計算的方法。

［學生觀看圖片、聆聽、初步認識定量研究的意義］

［板書］課題

［設計意圖］從一開始將計算與生活鏈接，讓學生感到計算就是生活的需要，就是生活中不可缺少的組成部分，啟動學生學習計算的動力之源，激發學生學習計算的興趣，體現了化學計算的必要性。

環節二：設置生活情境、探尋計算之本

［活動與探究一］下面我們從一個實際問題來探索計算的方法。

［情境一］氫氣是未來汽車理想的能源，1kg氫氣可供一輛50kW的汽車跑大約100km。科學家一直在研究利用太陽能分解水制取氫氣。請你寫出該反應的化學方程式，并說一說這個化學方程式的含義。

［學生板演并描述含義］

［展示］一瓶600mL屈臣氏蒸餾水

［提問］這瓶水中有多少個水分子？

［學生作答：有許許多多的水分子構成。］

［引申思考］由許許多多的水分子聚集成的這瓶水完全反應產生氫氣、氧氣，它們之間的質量又存在什么樣的比例關系？

［學生交流討論發現不管是多少水分子完全分解，反應物與生成物之間的質量比是恒定的］

［展示］15瓶600mL屈臣氏蒸餾水

［遷移應用］現在有15瓶這樣的水，算一算15瓶這樣的水完全分解能產生多少kg氫氣？

［教師點撥一瓶水600mL相當于0．6kg，15瓶

9kg。］

［學生計算得出1kg，學生頓悟原來跑100km需要15瓶這樣體積的水。］

［教師追問］解題依據

［方法總結］這個恒定的質量比就是我們計算的依據。

［設問］這樣的解題過程完整嗎？化學計算需要一定的步驟，請你完善你的解題過程，并閱讀教科書P102例題1，找出欠缺的地方，嘗試歸納這種計算方法的解題步驟。

［學生閱讀教材，自主完善解題過程。］

［學生代表歸納解題步驟，教師示范板演解題過程］

［追問］教材中例1中相關量是什么？

［學生作答］已知高錳酸鉀求氧氣。

［講述］同學們讀得很仔細，把握了解題的關鍵。

［設計意圖］將計算問題置于氫能源汽車真實的生活情境中，圍繞氫能源汽車的工作原理，啟發學生自主探尋計算的依據。為了促進學生真正形成依據化學方程式計算的能力，筆者又以學生身邊非常熟悉的物質“水”為依托，從微觀的層面引導學生認識化學方程式中所蘊含的物質微粒間的量的關系，讓學生感受到化學反應是按一定的微觀粒子數比進行的，從微粒比過渡到宏觀質量比，形成解題思路。在學生真正理解了計算原理的基礎上，再從規范的角度引領示范，從而促使學生不僅能真正掌握計算的方法，同時也能形成靈動的計算思維。

［情境二］這樣的計算在實驗研究中也很重要。我們在做氧氣的制取和性質實驗中，需要制備2瓶氧氣，可是在操作過程中，出現了這樣的現象：有的同學收一瓶也收不滿，有的收了兩瓶還有。

［學生觀看實驗視頻］

［提出問題］到底取多少藥品才能既滿足實驗要求又不浪費藥品呢？

［算一算］實驗室用氯酸鉀和二氧化錳混合制取氧氣，現為完成氧氣的性質實驗需要兩瓶氧氣（一瓶氧氣的體積為250mL），理論上需要氯酸鉀多少g？（通常狀況下氧氣的密度是1．43g／L）

［學生獨立思考計算，教師巡視、指導。］

［學生獨立完成后，以小組為單位相互交流。］

［投影學生典型錯誤案例］

［設疑］請幫老師批改這份作業，能發現哪些問題？看誰火眼金睛？

［學生辨析錯誤，嘗試評價。］

［點撥］根據這些錯誤改正自己，找出自己在解題中的易錯點，并總結解題易錯點和注意事項填在學案上。這些易錯點就是自己今后學習的障礙，在今后的學習中要注意避免出現。

［設計意圖］如果忽視了計算的應用環境，讓學生只是去模仿練習，學生所形成的只是對計算技能的一種暫時性熟練，而非對從定量研究物質變化的深層理解。筆者由學生在實驗室制取氧氣發生的真實“故事”創設情境問題，引發學生從量的角度去研究，驅動學生自覺運用剛剛獲得的計算方法來解決問題，有效內化了量的意義，使學生深刻體會到了化學計算在實驗研究的重大意義，同時又進一步鞏固了計算技能。

環節三、回歸生活應用，凸顯計算之根

［提出任務］下面讓我們聯系生產，利用化學方程式進行計算，注意解題格式，比一比誰算得又快又準。

［應用一］工業上高溫煅燒石灰石（主要成分CaCO3）制取生石灰（CaO）的化學方程式：

現石灰廠收到了一份2．8t氧化鈣的訂單，需要碳酸鈣多少噸？

［應用二］氯化氫在工業上有廣泛的用途。氫氣在氯氣中燃燒可生成氯化氫氣體。燃燒100g氫氣，理論上生成氯化氫的質量是多少？

［學生獨立思考、小組交流作品展示。］

［思考］我把題目變一變

1．改成求需要石灰石的質量，結果一樣嗎？

2．100g氫氣和3600g氯氣反應生成氯化氫氣體的質量計算結果變嗎？

［學生思考交流］

［引導反思1］在實際生產和科學研究中，所用的原料很多是不純的，應考慮到雜質問題。

［引導反思2］當遇到多個數據時如何處理？應選擇完全反應的一種反應物或生成物來進行化學計算。

［講述］這兩類問題的計算是利用化學方程式計算的更進一步，在今后的課程中會深入學習。

［課堂小結］本節課你有哪些收獲？

［交流共勉］

［設計意圖］著名教育家陶行知先生曾經說過：“教育要通過生活才能發出力量，成為真正的教育。”筆者再次將計算回歸現實生活，引領學生在廣闊的生產實踐中去應用，通過計算的工具理性聚焦物質的變化，幫助學生在應用中提升化學計算的能力，體悟計算的應用價值。

三、教學反思

傳統的計算教學過于強調計算的應試功能，片面追求計算的技巧，只重視方法、步驟的教學，學生很容易陷入非真實化學問題及相應的解題技巧、單純思維的訓練中，學生不能真正理解“為何要計算”、“如何來計算”，并沒有真正習得化學計算的能力。而新課程的化學計算教學筆者體會到應扎根于現實生活的土壤，還原計算的本質，注重計算的生活應用和問題解決功能，加強學生自我內化、自我建構的過程，讓學生從不同角度、不同側面去應用計算來解決化學實驗、化學科學研究和生產生活中存在的實際問題，真正理解計算的內涵和意義，以此實現更高層次的學習，形成重要的學科思想和觀念。

參考文獻

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doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．03．021