高中化學(xué)計(jì)算類問題解題障礙研究
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摘要:化學(xué)計(jì)算類問題是高考化學(xué)試題中的重要題型，是考查學(xué)生對(duì)高中化學(xué)知識(shí)掌握熟練程度和學(xué)生利用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題能力的重要途徑．研究高中化學(xué)計(jì)算類問題解題障礙，對(duì)于提高學(xué)生的化學(xué)成績(jī)和化學(xué)能力具有重要的意義．
關(guān)鍵詞:計(jì)算類問題;解題障礙;高中化學(xué)
化學(xué)計(jì)算類問題是高考化學(xué)試題中的重要題型，是考查學(xué)生對(duì)高中化學(xué)知識(shí)掌握熟練程度和學(xué)生利用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題能力的重要途徑．在教育部頒布的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出:高中化學(xué)教學(xué)要從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面入手，提高學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)應(yīng)用能力，將簡(jiǎn)單的運(yùn)算融入到具體主題單元中，進(jìn)一步提高學(xué)生利用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力．化學(xué)計(jì)算問題就是落實(shí)高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求的重要體現(xiàn)，是檢測(cè)學(xué)生深入了解化學(xué)知識(shí)情況的重要途徑．
一、高中化學(xué)計(jì)算類問題概述
高中化學(xué)計(jì)算類問題是高中化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是學(xué)生在化學(xué)學(xué)科教學(xué)中需要掌握的一項(xiàng)必備技能．它將化學(xué)知識(shí)中的“物質(zhì)”與數(shù)學(xué)學(xué)科中的“定量化”聯(lián)系起來，與其他的化學(xué)問題有著明顯的區(qū)別．從本質(zhì)上來說，高中化學(xué)計(jì)算類問題就是以定量化手段來考查學(xué)生對(duì)高中化學(xué)知識(shí)掌握情況．相反，借助化學(xué)計(jì)算問題，能夠幫助學(xué)生加深對(duì)物質(zhì)變化規(guī)律的理解，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)效果．整體上來看，高中化學(xué)計(jì)算類問題設(shè)計(jì)的基點(diǎn)在于不同概念之間的聯(lián)系，學(xué)生想要順利的完成解題，需要對(duì)相關(guān)的概念有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，這樣才能夠更好地理解題目進(jìn)行正確的解答．相反，通過定量化的計(jì)算，還能夠輔助學(xué)生加深對(duì)相關(guān)概念的理解和認(rèn)識(shí)．高中化學(xué)計(jì)算類問題與數(shù)學(xué)計(jì)算相融合，學(xué)生在解題過程中要理清其中的量的關(guān)系，對(duì)學(xué)生的綜合能力要求較高，在審題初期需要學(xué)生具備較強(qiáng)的審題能力，能夠理清題目中的已知條件和未知條件;在表征階段，需要學(xué)生能夠正確地對(duì)題目中涉及到的化學(xué)符號(hào)、化學(xué)語言和化學(xué)圖式做出正確的表征;在列式解題階段，需要學(xué)生能夠應(yīng)用正確的公式完成解題;在檢驗(yàn)階段，需要學(xué)生能夠具備較強(qiáng)的反思能力，能夠及時(shí)回顧解題方法應(yīng)用是否正確，計(jì)算過程是否準(zhǔn)確．因此，高中化學(xué)計(jì)算類問題的解題過程不僅是一個(gè)考查學(xué)生化學(xué)知識(shí)掌握情況的過程，還是考查學(xué)生綜合能力的一個(gè)過程．
二、高中化學(xué)計(jì)算類問題常用解題方法
在高中化學(xué)計(jì)算類問題中，解題方法有很多，常見的解題方主要有以下幾種:差量法、守恒法、極端假設(shè)法、平均值、關(guān)系式、公式法和圖解分析法等．差量法主要應(yīng)用于有關(guān)剩余物和氣體成分的計(jì)算類問題中，是通過把尋找反應(yīng)前后某種差量和造成這種差量的實(shí)質(zhì)及其關(guān)系，進(jìn)而列出比例式進(jìn)行求解的方法．其中主要包括“理論差量”和“實(shí)際差量”兩種情況，此處的差量主要包括質(zhì)量差、體積差、壓強(qiáng)差等，其實(shí)質(zhì)就是數(shù)學(xué)教學(xué)中的“等比定理”．守恒法主要應(yīng)用于題目中蘊(yùn)含守恒關(guān)系的問題中，核心思想就是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒、電荷守恒、氧化還原反應(yīng)中的的是電子守恒等關(guān)系，設(shè)立條件未知數(shù)，進(jìn)而列出方程進(jìn)行求解，這是化學(xué)計(jì)算類問題中較為常用的解題方法之一．平均值法主要應(yīng)用于缺少數(shù)據(jù)的混合物的判斷中(混合物是兩組分且需要滿足相應(yīng)的混合計(jì)算規(guī)律)，是根據(jù)兩種或者多種物質(zhì)的某一平均值來推斷物質(zhì)的范圍的解題方法，其主要包括平均摩爾質(zhì)量法、平均碳原子法、平均氫原子法和平均分子式法等．公式法主要應(yīng)用于解決關(guān)于溶液和化學(xué)反應(yīng)速率相關(guān)問題的計(jì)算，其主要就是通過化學(xué)原理和化學(xué)定律總結(jié)出的一般公式解題的一種方法，是化學(xué)概念原理的一種數(shù)學(xué)表達(dá)方式．圖像分析法主要應(yīng)用于化學(xué)平衡、物質(zhì)的量方面的計(jì)算，是學(xué)生通過閱讀題意，根據(jù)所學(xué)的知識(shí)作圖求解的一種解題方法，其本質(zhì)就是借助圖形來表示化學(xué)反應(yīng)原理和物質(zhì)之間數(shù)量變化的情況，主要包括數(shù)據(jù)分析法、抽象圖示法和平衡圖像法等．
三、高中化學(xué)計(jì)算類問題解題存在的障礙分析
1．審題方面存在的障礙
審題是高中化學(xué)計(jì)算類問題順利解決的保障和前提，審題方面存在的問題是導(dǎo)致高中化學(xué)計(jì)算類問題存在障礙的重要因素．首先，學(xué)生的審題意識(shí)不強(qiáng)，他們不愿意花費(fèi)過多的時(shí)間放在審題上，最常見的就是通讀一遍問題就開始下手，無法完整的挖掘出題目中蘊(yùn)含的隱藏條件．其主要表現(xiàn)為旋風(fēng)式的讀題，拿到題目以后囫圇吞棗式的掃一遍題目就開始解題，導(dǎo)致漏掉部分關(guān)鍵信息，從而導(dǎo)致解題錯(cuò)誤．例如:某硫酸和硝酸的混合液100mL，其中硫酸的濃度為0．3mol/L，硝酸的濃度為0．4mol/L，將1．92g銅粉倒入其中進(jìn)行加熱，充分反應(yīng)后發(fā)現(xiàn)生成的NO物質(zhì)的量為()mol．A．0．01B．0．015C．0．02D．0．025在這一題目中，多數(shù)學(xué)生出錯(cuò)就是因?yàn)檫x了答案D，其主要原因就是他們沒有進(jìn)行仔細(xì)審題，沒有搞清楚應(yīng)該利用哪些物質(zhì)的量進(jìn)行計(jì)算．另外，審題方法不當(dāng)和審題信心不足也是導(dǎo)致審題問題的重要因素．很多學(xué)生在審題過程中不能夠抓住關(guān)鍵詞，僅僅是停留在單純的讀題和思考上，不能夠利用紙筆將題目展開分析，這樣審題的結(jié)果就是提取的信息較為有限，一旦出現(xiàn)綜合性較強(qiáng)的題目就會(huì)導(dǎo)致審題錯(cuò)誤．還有部分學(xué)生缺乏審題信心，一遇到題干信息較長(zhǎng)的題目就開始出現(xiàn)抵觸情緒，還沒開始分析題目條件就開始打退堂鼓，但實(shí)際上這類題型則是“紙老虎”．
2．思維方面存在的障礙
首先，部分學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不完善，無法將面對(duì)的問題同化為原來所接觸過的問題．主要表現(xiàn)為他們拿到題目以后找不思路，有的問題剛剛做過，并且講解過，但是依然會(huì)出現(xiàn)“斷片”的情況．其次，部分學(xué)生定量思維欠缺，不能夠從定量的角度來把握物質(zhì)及其反應(yīng)之間的關(guān)系，這就導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，僅僅是停留在定性的描述階段，不能夠借助其中的數(shù)量關(guān)系來預(yù)測(cè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，這就給學(xué)生的問題分析帶來的障礙．例如，在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生能夠從宏觀的角度去認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)，并且能夠從微觀粒子的角度去理解電解質(zhì)在水溶液中的行為，但是讓學(xué)生從電解質(zhì)在水溶液中存在的形式(分子、離子)和相對(duì)大小的定量的角度去理解難度就較大．第三，部分學(xué)生元認(rèn)知缺失，在面對(duì)新問題時(shí)，雖然具備了解決問題的的相關(guān)知識(shí)，說那是不能夠確定自己的解題方案．即使能夠快速的找出一種解題方案，也不能夠確定是否能夠順利完成解題．第四，思維定式影響學(xué)生的解題思路，當(dāng)學(xué)生解決具體的化學(xué)計(jì)算類問題時(shí)，常常會(huì)用已經(jīng)定型化了的思維去思考問題，依然機(jī)械套用以前的解題模式，進(jìn)而導(dǎo)致解題失?。饕憩F(xiàn)為麻痹大意，忽略問題細(xì)節(jié)線索，這主要與“題海戰(zhàn)術(shù)”有關(guān);部分學(xué)生一看到見過的術(shù)語就會(huì)套用相對(duì)應(yīng)的公式，不管是否合適就開始解題，更有甚者只能夠進(jìn)行順向思維，不能夠進(jìn)行逆向思維，這些都是思維定式導(dǎo)致的思維固著．
3．知識(shí)方面存在的障礙
化學(xué)計(jì)算類問題是化學(xué)問題的重要組成部分，學(xué)生想要順利進(jìn)行求解，掌握扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)和熟練地解題技巧是保障．部分學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)掌握不夠牢固，導(dǎo)致在計(jì)算類問題的解題中存在問題．例如，部分學(xué)生腦海中的化學(xué)知識(shí)是零散無序的，并沒有形成完整的認(rèn)知系統(tǒng)，當(dāng)在解題過程中需要提取的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)提取失敗的情況，進(jìn)而導(dǎo)致在解題過程中不能夠應(yīng)用相應(yīng)的化學(xué)知識(shí)．在實(shí)際的教學(xué)中還存在這樣一群學(xué)生，他們時(shí)常會(huì)抱怨“這么簡(jiǎn)單的問題，當(dāng)時(shí)怎么沒有想起來呢?”這就是知識(shí)記憶不牢固的結(jié)果．
四、高中化學(xué)計(jì)算類問題障礙的矯正策略
1．審題方面存在的障礙矯正策略
首先，要強(qiáng)化學(xué)生的審題訓(xùn)練，對(duì)于那些一看到問題就退縮的學(xué)生，教師要引導(dǎo)他們進(jìn)行問題分析，尋找解題突破口，讓他們認(rèn)識(shí)到審題在整個(gè)解題過程中的重要性．其次，要培養(yǎng)學(xué)生良好的審題習(xí)慣，教育學(xué)生拿到問題后不要盲目的去作答，要多想一想，引導(dǎo)他們養(yǎng)成邊讀題邊思考的習(xí)慣．另外，教師再進(jìn)行例題講解的時(shí)候，要有意識(shí)的引導(dǎo)學(xué)生去全面分析問題，引導(dǎo)學(xué)生理清問題中各個(gè)條件之間的聯(lián)系，教授學(xué)生尋找隱含條件的方法，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生良好的審題習(xí)慣．
2．思維方面存在的障礙矯正策略
首先，借助認(rèn)知沖突，幫助學(xué)生構(gòu)建完善的認(rèn)知體系．例如，教師在化學(xué)教學(xué)中可以利用化學(xué)規(guī)律的適用條件來引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，在這個(gè)基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生整理思路，進(jìn)行知識(shí)構(gòu)建，進(jìn)而優(yōu)化學(xué)生的認(rèn)知．另外，教師還可以借助化學(xué)計(jì)算題中的“特例”來引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，在此基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)生的認(rèn)知進(jìn)行轉(zhuǎn)換和擴(kuò)展，使原有的認(rèn)知體系得到完善，甚至得到重建．其次，借助變式訓(xùn)練，增加思維的深度．借助變式訓(xùn)練，能夠避免大量練習(xí)題給學(xué)生帶來的思維定式的影響，提高學(xué)生靈活應(yīng)用知識(shí)的能力．
3．知識(shí)方面存在的障礙矯正策略
教授學(xué)生靈活應(yīng)用記憶策略，構(gòu)建完善的知識(shí)體系．例如，在學(xué)習(xí)某一化學(xué)概念時(shí)，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生使用復(fù)述策略，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)了物質(zhì)的量濃度概念后，讓學(xué)生根據(jù)自己的理解重新描述這一概念，加深學(xué)生的理解．
參考文獻(xiàn):
［1］楊玉琴．化學(xué)計(jì)算的學(xué)科本質(zhì)及其教學(xué)［J］．化學(xué)教學(xué)，2013(10):6．
［2］吳良根．化學(xué)事實(shí)性知識(shí)教學(xué)中的記憶策略及其應(yīng)用［J］．教學(xué)與管理，2012(11):78．
作者:陳菊 單位:江蘇省太倉高級(jí)中學(xué)