基于化学学科思维发展的化学计算教学

蒋群锋

[摘 要]以《化学式计算》教学为例，探索在当前学科核心素养的导向下，化学计算教学中除了教会学生计算技能之外，如何培养学生的化学学科思维，发展学生学科素养。基于化学学科思维发展的化学式计算教学，首先以化学式的宏微表征让学生理解化学式计算的理论基础，深刻理解化学式计算的含义；然后以鲜活的生活实际为情境，让学生在真实的情境中掌握化学式计算的技能与方法，脱离空洞乏味，感受学科价值；最后还原计算的各种变式思维过程，引领学生参悟计算本质，感悟学科思维之美。

[关键词]学科思维；化学式计算；初中化学

[中图分类号] G633.8[文献标识码] A[文章编号] 1674-6058（2018）11-0070-02

随着新课程改革的不断深化，我们的化学教学不再是传授必要的基本知识和技能，更重要的是要通过有效的教学手段培养学生的学科观念，提升学生的学科思维与素养。化学式计算是化学定量计算的起始部分，对于培养学生的定量观、宏微结合观，提高学生的应用能力等都具有非常重要的意义。现以《化学式计算》的教学为例，谈谈基于化学学科思维发展的化学计算教学。

一、打通宏微联系，领悟计算之源

化学式计算的传统教学方法是教师在黑板上展示“简单”“中等”“较复杂”这三种类型的化学式，然后分别示范计算的方法，最后出示一组相似的题目让学生模仿，强化练习。这种方法看似简单可行，其实存在着较大的问题。因为初三学生思考问题时仍然以形象思维为主，抽象思维能力不是很强，他们对于化学式计算中“物质与原子间的转换”不能很好地理解。以“求化学式中各元素的质量比”为例，学生不明白为何求元素质量比这样的宏观问题会变成“求化学式中各原子的质量之比”。如果忽略对这些问题的解决，只是一味地给学生强行灌输计算的公式，则不利于学生化学思维的培养，也不利于其应用能力的提升。很多学生在面对创新情境背景下的化学式计算题而无从下手时，教师多通过题海战术来弥补，结果加重了学生学习负担却没有明显效果，学生对化学的学习兴趣也因此骤降。笔者对此问题深入思考后，得出解决问题的关键点是引领学生把握其中的“宏微联系”，让学生深刻理解化学式意义中宏观元素与微观原子之间的联系，以此来理解化学计算。具体设计如下：1.通过“化学家普鲁斯特研究发现来自世界不同地方的水的元素质量比都是固定的”这个化学史来创设情境，让学生知道化学式的固定比是真实存在的，对化学式的计算充满期待。2.首先分组发放水分子模型，让学生贴上相对原子质量的标签，并通过观察模型、拆分模型、组合模型来形象理解分子的结构和组成，进而从微观角度理解水分子中这两种原子的质量比；然后再让学生将桌子上的这些水分子模型排成一排，观察在同一直线上的一类氧原子，并思考这一类氧原子一直集合可以聚合成什么。学生马上想到是氧元素，然后得出下面一行的氫原子合起来得到氢元素。这样，通过模型的拆分，学生很容易理解“化学式中各元素的质量比就是化学式代表的每个分子中各原子的质量比”，从而把宏观与微观联系起来。这不仅让学生真正理解了计算的原理，而且加深了学生对化学三重表征的理解，为逐步培养学生的化学学科观念打下基础，也为后面的从宏微联系角度深刻理解方程式计算服务。

二、立足生活实际，掌握计算之法

新课程改革的一个重要方面就是注重真实生活情境的创设，考查学生在真实的情境中解决化学问题的能力。化学式计算就是要培养学生在实际工农业生产中解决问题的能力。因此我们要创设鲜活而真实的生活情境，让学生在这样的情境中去解决问题。笔者的设计如下：1.预先布置学生收集家中一些食物、药品、饮料上的标签，在课前以此为信息编制习题。例如，以水为例题（教师精讲），以氢氧化钙、硝酸铵为学生练习的对象，分别安排了三个学生活动：“计算这两种物质的相对分子质量”“计算这两种物质的元素质量比”“计算这两种物质的元素质量分数”。计算活动以这三种物质的生活化情境展开，用这条生活化主线把看似零散的化学计算有机串联起来，学生根据这条主线上的各个问题依次展开探究。2.首先让学生把课前收集好的食物、药品、饮料上的标签拿出来；然后让学生根据标签编制化学式计算习题，也可以小组讨论，围绕这三种基本计算来编题，同时题的背景又是与现实生活中的应用相关联的；最后，教师对各个小组进行民主评选，评选出编得最好的小组和协作最佳的小组进行表扬和奖励。这样，通过角色互换、小组协作、试题编制等新颖的方式，不仅极大地激发了学生学习计算的兴趣，而且培养了学生应用知识解决问题的能力，让学生体验“化学就在我们身边”。同时，也培养了学生的动手能力、设计能力和合作能力，提升了学生的学科素养。

三、还原思维过程，参悟计算本质

教学中有些学生，即使教师手把手地教会他一些简单的化学式的计算方法，但在面对变式习题时，仍就不会做，灵活运用能力差。对于这些学生，光靠实施题海战术，作用并不明显。笔者认为，只有分析各种变式习题背后的设计原理，把握其中的思维本质，才能真正把握化学式计算的本质，从而融会贯通，灵活应用。比如在计算元素质量分数时，题目给了两种元素的质量之比，求化学式。这时可以先让学生试做，当学生发现用基本化学式的计算方法行不通时，教师可点拨学生换一种思维角度看问题，引领学生自主发现：已知化学式求元素质量分数，相当于已知化学式中两种元素的原子的固定个数比，求元素质量分数。已知元素质量分数，求化学式，就是求元素的原子的个数比。引领学生自主找出逆向规律，在做的过程中学会反思，这样当学生思考遇阻时就会撞“墙”而返，思考新的思路，以后面对问题时，学生的思维就会更具灵活性。

综上可知，化学式的计算是从定量的角度来让学生深刻理解化学的基本原理与思想，使他们进一步加深对物质的组成、结构、性质的理解，为后面的定量把握物质的变化打下坚实的理论与实践基础，因此化学式的计算意义非凡。教学中，教师可通过引领学生找出化学式中的宏微结合点，创设化学式计算中的生活化情境，以及点拨其分析各种化学式计算变式题背后的思维实质，让学生真正理解化学式计算的内涵，真正掌握化学式计算的方法，提高化学式计算的应用能力，在计算中加深对化学原理的理解，培养学科观念，提升素养。

[ 参 考 文 献 ]

[1]杜悦.立足鲜活生活 还原计算本质[J].化学教与学，2015（3）：57-58.

[2]王祖浩.义务教育化学课程标准修订解读及建议[M].北京：高等教育出版社，2012.

（责任编辑 罗 艳）