摘 要:在新課改背景下,高中化學教學在關注學生知識掌握的同時,更關注對學生問題解決能力的培養。而高中化學計算的解題技巧,一直是高中化學學科教學的重難點。基于此,文章以2020年全國化學高考Ⅰ卷中的試題為例,綜合探討高考中化學計算的內容、類型,分析影響學生解決高中化學計算類問題的因素,并提出可行性教學策略,以期提高化學計算教學的效益和高中生的化學計算能力,希望對相關工作者有所幫助。
關鍵詞:高中化學;2020高考試題;試題分析;影響因素;解題技巧探究
高中化學試題中的計算,是從定量的角度來研究物質及其變化規律,這與化學概念、化合物、有機物以及實驗等,都有密切的聯系。同時,學生學習化學計算類知識、解決問題,也是一個對高中化學學科綜合理解與應用化學概念、原理的過程,計算并非只是單純的數學運算,由此,高中化學計算的解題技巧在高中化學教學中,一直都是重點與難點。
一、 2020年全國卷化學高考試題解析
高中化學知識龐雜,且不同的計算題有不同的解題技巧,尤其是非選擇類的綜合計算題,綜合性更強、信息量更大,這種較大難度的計算題,不僅需要學生具有扎實的知識積累,還需要學生具有靈活的解題技巧。并且,近年來全國卷化學高考試題模式相對固化,如,一直采用七道選擇題,四道非選擇題的模式。在這固化的模式中,能夠總結出高考化學試題的考查目的,這對于高中化學計算解題技巧教學,也有一定的促進作用。
(一)7道選擇題
第一道題,考查的大多都是知識與生活,也就是化學與STSE,它包括化學與社會、環境與生活等一些相關的知識點。它考查的非常廣泛,涉及各個方面。如,環境污染、溫室效應、新材料、物質制備原理等,但都是較為基礎的內容。2020年全國卷化學高考試題中,第一題考查的是生活中消毒液的一些性質,只有C選項有相對分子質量的計算。
第二題與第四題,都是考查學生的有機化學知識掌握情況,第二題雖有計算部分,但過于基礎,主要考查學生對有機化學性質的掌握情況。而第四題難度就加大了不少,考查學生對有機化學“鍵”生成與斷裂的掌握,同時,這類題多數以新的知識點為例題,目的是讓學生分析反應的起點與終點,通過計算找到催化劑、中間物及其中的相關反應,讓學生做到“以不變應萬變”。
第三題,并沒有計算的部分,只是考查學生氣體除雜的方法。
第五題,考查反應方程的質量守恒問題,這也可以歸類為元素周期表計算問題,只要學生在高考復習階段對于元素周期表熟練掌握,并對他們的特征非常敏感,對于這類試題的,就可以非常輕松的解決。
第六題,電化學問題,這也是高中化學的重難點部分。學生先要區分例題要考的內容是原電池還是電解池。2020化學高考考查的就是電解池,而它的考點大致分為四個方向,“電極反應方程式書寫”“電極判斷”“離子的游動方向”“產物、氣體等計算”。
第七題,這也是選擇題的壓軸題,難度較大。2020化學高考中考查的是阿伏加德羅常數,涉及內容比較廣,考查的內容比較多。很多學生面對此類型題的計算也比較“頭大”,這就需要學生在做題時,更為細心一點。如,試題中雖然沒有說二元酸為弱酸,但如果它是強酸,則就沒有平衡這一說法,學生在這一點一定要注意。
(二)4道非選擇題
這4道非選擇題,常以填空的方式出現,并且每個空之間都有一定的聯系,不僅考查學生的化學知識掌握情況,對學生的計算能力也是一種考查。
26題,這是工業流程題,考查無機物的性質,而這類試題的計算大多包括,陌生反應方程式的書寫、一些工藝條件的選擇、工業制作的簡單原理等。
27題,就是學生經常會遇到的實驗大題,它會從最基本的實驗操作,到原理,滴定等。滴定包括酸堿滴定,氧化還原滴定,而本題考的就是氧化還原滴定。
28題,考查的是化學平衡常數的計算問題。這類平衡問題可能是氣體平衡,也可能是液體平衡。而本題考查的是液體平衡,在輔以阿伏加德羅常數、蓋斯定律等知識點,不僅考查的知識點多,計算量也大,并都是字母型的數據,難度再度增加。考查的不僅是學生的計算能力,更考查學生的意志力,只有巧妙假設,小心求算,才能得到正確結果。本題的最后一問,既是本試題的點睛,也是最難的問題。需要學生明確化學反應速率與速度常數及平衡轉化率之間的函數關系,學生只有足夠的耐心與細心,才能做出正確解答,這才是學生計算最好的保證。
35,36題,通常為選考題。是針對高中化學選修三、選修五的內容設計,既有解題的技巧,也有選題的技巧。如,學生學習比較好,想要拿選考題滿分,就比較推薦選擇有機化學題,即36題,因為這類題知識體系比較連貫,學生推出一個物質后,后面的基本上都能推出。如果學生學習不好,就不推薦此題,因為一個問題推不出,后面的根本沒有辦法去做,只能拿到1-2分。對于成績不好的學生,推薦他們做物質結構題,即35題,因為問題的關聯性較小,學生能夠輕松得8-10分。
二、 影響學生解決高中化學計算類問題的因素分析
學生解決高中化學計算類問題時,由于其心理、知識的掌握、能力與思維等多方面原因,會讓他們在解題過程中進入誤區,進而出現解不出、解錯的情況。只有充分了解影響學生解題時的障礙,了解他們經常會出現的錯誤,才能有的放矢,設計具有針對性的教學策略。
首先,在題目情景較新、信息量多,且分散,其中會有很多的干擾信息時,學生不僅讀題速度慢,也不能很好把握題中已知條件的關系,如選擇題的第六題,第七題,不僅有文字信息,還有圖形信息,學生一時很難把握,計算時的錯誤率也較高。其次,在一些概念、原理表征關系的計算題,如選擇題第五題,在教師眼里,只要學生熟練掌握化學元素周期表,這就是一道送分題,但部分學生基礎概念掌握不扎實,對其本質也不能很好地理解,進而造成計算中的錯誤。最后,學生解題時的心理素質。高考化學,無論是選擇題,還是非選擇題,最后的壓軸題,如非選擇題的28題,不僅需要學生較強、靈活的計算能力,更需要學生計算時的耐心與細心。與此同時,學生面對問題時興奮狀態、解題成功后的喜悅、耐挫折的意志力等都會以情緒體驗的形式介入學生的思維過程,對解決問題產生直接影響。由此,計算解題的過程,不僅考驗學生的計算能力,還考驗學生的心理素質,只有保持良好的心理狀態去應對問題,才能更好地去解決。
三、 提升高中生化學計算的解題技巧的教學策略
(一)高中化學計算的基本解題技巧
學生在解決計算類化學問題時,既是思考的過程,也是策略實施的過程,而這種策略,就是學生解決問題時的一般路徑與方式方法的籌謀、計劃與安排的過程。面對問題,需要學生以怎樣的策略進行解決,既基于問題本身的內容與性質,也依賴于學生原有的知識體系,但后者尤為關鍵。這也是為什么大多數學生都選擇“刷題”的原因,就是以勤補拙,鞏固自己的知識,增加自己的經驗。而策略基本包括算法與啟發兩種。算法,是指學生按照問題可能發生的情況逐個去嘗試,最終得到解決問題的方法,它有自己的一套方法,明確的解題步驟。而啟發,是學生根據該類型題的規律和自己的知識、經驗等進行解決問題的方法,它是一種憑借經驗的解題方法,因而能形成學生自身的經驗規律,這種規律不一定是正確的,也不一定能夠有效解決問題,但可以減少學生嘗試的次數,甚至在選擇題中,能夠做到“秒殺”,馬上選出正確答案。
(二)高中化學計算類問題的教學策略
化學計算解題技巧的重要性不言而喻,為了培養學生的計算類問題的解決能力,提高化學計算教學的效率,在教學中,應該注意以下幾個方面
首先,注重概念教學,夯實學生化學基礎。概念是化學知識組成的重要元素,它可以看成是化學思維的理性材料,是解決化學計算類問題的基礎。學生如果對化學概念掌握不清,概念之間的聯系也沒有清晰的認知,那么學生在解答計算類問題時,就無法在問題的已知條件中構建聯系,它們內在的關系和規則也無法進行表征。如,選擇第五題,學生雖然通過計算能夠得出X為Al元素,Y為P元素,但如果對它們的性質等概念沒有一個很好的掌握,這道題也很難計算出正確答案。
其次,組織歸類建模,構建學生知識體系。知識是逐漸積累的過程,而不是堆積的過程,學生只有把自身的化學知識結構化、系統化,才能有條不紊的應用。很多學生在遇到較為復雜的問題時,并不是知識沒有掌握,而是知識沒有系統的組織歸類建模,知識完全是以混亂、僵化的形式貯存在學生的腦海里。由此,教師在教學中,引導學生對知識進行整理、歸納、形成條件化、結構化的知識體系,這樣會更方便學生的應用與解決計算類問題。
再次,展示思維過程,形成學生解題思路。解題思路,是學生思考問題的方式、線索與過程,是學生運用已有的知識進行判斷推理的關鍵步驟,是學生思維邏輯方式的展示過程。這就需要教師精選一些例題,來清晰地向學生展示、示范自己的解題思路,引導學生,通過觀摩、模仿、練習等,內化成為自己的解題思路,這樣學生在面對計算類問題時,不僅思路清晰,錯誤率也會大大降低。如,26題的工業工程題。以粘土釩礦制備NH4VO3為載體,考查學生對工業流程的分析、物質的分離與提純、反應方程式的書寫等,學生只要按照工業制備流程的走向,分析每一個步驟的作用和目的,這道題的解題思路也就呈現在學生面前,計算的正確答案也就書寫在試卷上。
最后,進行變式練習,熟練學生解題技巧。與其他技能掌握一樣,計算的解題技巧也需要在大量的練習中才能不斷掌握,并熟練運用,但重復機械的練習并不會發揮太大的作用。由此,學生在注重“量”的練習過程中,也要有“質”的保證,針對每一類題,試著變化題中的已知條件、因果關系等,就會出現更有價值、更有新意、更有廣度、綜合性更強的新問題。同時學生也要在練習的過程中不斷反思,總結自己的不足,這樣才會練得更有針對性,在鞏固的基礎上提升,達到事半功倍的效果。
總而言之,教師應考慮如何在教學中引導學生從已有的化學計算認知中,通過科學的解題思路與解題策略訓練,讓學生著眼于化學問題的分析與解決,使學生在解決問題過程中,增進對化學概念的理解,促進解決問題能力的提升。
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作者簡介:謝亞蘋,福建省漳州市,漳州高新區龍海五中。