基于化學學科思維發展的化學計算教學

蔣群鋒

[摘 要]以《化學式計算》教學為例，探索在當前學科核心素養的導向下，化學計算教學中除了教會學生計算技能之外，如何培養學生的化學學科思維，發展學生學科素養。基于化學學科思維發展的化學式計算教學，首先以化學式的宏微表征讓學生理解化學式計算的理論基礎，深刻理解化學式計算的含義；然后以鮮活的生活實際為情境，讓學生在真實的情境中掌握化學式計算的技能與方法，脫離空洞乏味，感受學科價值；最后還原計算的各種變式思維過程，引領學生參悟計算本質，感悟學科思維之美。

[關鍵詞]學科思維；化學式計算；初中化學

[中圖分類號] G633.8[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-6058（2018）11-0070-02

隨著新課程改革的不斷深化，我們的化學教學不再是傳授必要的基本知識和技能，更重要的是要通過有效的教學手段培養學生的學科觀念，提升學生的學科思維與素養。化學式計算是化學定量計算的起始部分，對于培養學生的定量觀、宏微結合觀，提高學生的應用能力等都具有非常重要的意義。現以《化學式計算》的教學為例，談談基于化學學科思維發展的化學計算教學。

一、打通宏微聯系，領悟計算之源

化學式計算的傳統教學方法是教師在黑板上展示“簡單”“中等”“較復雜”這三種類型的化學式，然后分別示范計算的方法，最后出示一組相似的題目讓學生模仿，強化練習。這種方法看似簡單可行，其實存在著較大的問題。因為初三學生思考問題時仍然以形象思維為主，抽象思維能力不是很強，他們對于化學式計算中“物質與原子間的轉換”不能很好地理解。以“求化學式中各元素的質量比”為例，學生不明白為何求元素質量比這樣的宏觀問題會變成“求化學式中各原子的質量之比”。如果忽略對這些問題的解決，只是一味地給學生強行灌輸計算的公式，則不利于學生化學思維的培養，也不利于其應用能力的提升。很多學生在面對創新情境背景下的化學式計算題而無從下手時，教師多通過題海戰術來彌補，結果加重了學生學習負擔卻沒有明顯效果，學生對化學的學習興趣也因此驟降。筆者對此問題深入思考后，得出解決問題的關鍵點是引領學生把握其中的“宏微聯系”，讓學生深刻理解化學式意義中宏觀元素與微觀原子之間的聯系，以此來理解化學計算。具體設計如下：1.通過“化學家普魯斯特研究發現來自世界不同地方的水的元素質量比都是固定的”這個化學史來創設情境，讓學生知道化學式的固定比是真實存在的，對化學式的計算充滿期待。2.首先分組發放水分子模型，讓學生貼上相對原子質量的標簽，并通過觀察模型、拆分模型、組合模型來形象理解分子的結構和組成，進而從微觀角度理解水分子中這兩種原子的質量比；然后再讓學生將桌子上的這些水分子模型排成一排，觀察在同一直線上的一類氧原子，并思考這一類氧原子一直集合可以聚合成什么。學生馬上想到是氧元素，然后得出下面一行的氫原子合起來得到氫元素。這樣，通過模型的拆分，學生很容易理解“化學式中各元素的質量比就是化學式代表的每個分子中各原子的質量比”，從而把宏觀與微觀聯系起來。這不僅讓學生真正理解了計算的原理，而且加深了學生對化學三重表征的理解，為逐步培養學生的化學學科觀念打下基礎，也為后面的從宏微聯系角度深刻理解方程式計算服務。

二、立足生活實際，掌握計算之法

新課程改革的一個重要方面就是注重真實生活情境的創設，考查學生在真實的情境中解決化學問題的能力。化學式計算就是要培養學生在實際工農業生產中解決問題的能力。因此我們要創設鮮活而真實的生活情境，讓學生在這樣的情境中去解決問題。筆者的設計如下：1.預先布置學生收集家中一些食物、藥品、飲料上的標簽，在課前以此為信息編制習題。例如，以水為例題（教師精講），以氫氧化鈣、硝酸銨為學生練習的對象，分別安排了三個學生活動：“計算這兩種物質的相對分子質量”“計算這兩種物質的元素質量比”“計算這兩種物質的元素質量分數”。計算活動以這三種物質的生活化情境展開，用這條生活化主線把看似零散的化學計算有機串聯起來，學生根據這條主線上的各個問題依次展開探究。2.首先讓學生把課前收集好的食物、藥品、飲料上的標簽拿出來；然后讓學生根據標簽編制化學式計算習題，也可以小組討論，圍繞這三種基本計算來編題，同時題的背景又是與現實生活中的應用相關聯的；最后，教師對各個小組進行民主評選，評選出編得最好的小組和協作最佳的小組進行表揚和獎勵。這樣，通過角色互換、小組協作、試題編制等新穎的方式，不僅極大地激發了學生學習計算的興趣，而且培養了學生應用知識解決問題的能力，讓學生體驗“化學就在我們身邊”。同時，也培養了學生的動手能力、設計能力和合作能力，提升了學生的學科素養。

三、還原思維過程，參悟計算本質

教學中有些學生，即使教師手把手地教會他一些簡單的化學式的計算方法，但在面對變式習題時，仍就不會做，靈活運用能力差。對于這些學生，光靠實施題海戰術，作用并不明顯。筆者認為，只有分析各種變式習題背后的設計原理，把握其中的思維本質，才能真正把握化學式計算的本質，從而融會貫通，靈活應用。比如在計算元素質量分數時，題目給了兩種元素的質量之比，求化學式。這時可以先讓學生試做，當學生發現用基本化學式的計算方法行不通時，教師可點撥學生換一種思維角度看問題，引領學生自主發現：已知化學式求元素質量分數，相當于已知化學式中兩種元素的原子的固定個數比，求元素質量分數。已知元素質量分數，求化學式，就是求元素的原子的個數比。引領學生自主找出逆向規律，在做的過程中學會反思，這樣當學生思考遇阻時就會撞“墻”而返，思考新的思路，以后面對問題時，學生的思維就會更具靈活性。

綜上可知，化學式的計算是從定量的角度來讓學生深刻理解化學的基本原理與思想，使他們進一步加深對物質的組成、結構、性質的理解，為后面的定量把握物質的變化打下堅實的理論與實踐基礎，因此化學式的計算意義非凡。教學中，教師可通過引領學生找出化學式中的宏微結合點，創設化學式計算中的生活化情境，以及點撥其分析各種化學式計算變式題背后的思維實質，讓學生真正理解化學式計算的內涵，真正掌握化學式計算的方法，提高化學式計算的應用能力，在計算中加深對化學原理的理解，培養學科觀念，提升素養。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]杜悅.立足鮮活生活 還原計算本質[J].化學教與學，2015（3）：57-58.

[2]王祖浩.義務教育化學課程標準修訂解讀及建議[M].北京：高等教育出版社，2012.

（責任編輯 羅 艷）