劉慶華

摘要：針對初中化學(xué)溶液的綜合計算的教學(xué)中忽略知識之間的關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性，盲目進行機械訓(xùn)練的應(yīng)試教學(xué)現(xiàn)狀，探討通過呈現(xiàn)問題、追根溯源、流程導(dǎo)圖等分析推理，解決學(xué)生綜合計算的學(xué)習(xí)困難。數(shù)據(jù)對比表明，建構(gòu)思維模型，進行初中化學(xué)計算的教學(xué)，增進了學(xué)生的計算理解、發(fā)展了學(xué)生的深度思維、增強了學(xué)生問題解決的能力。

關(guān)鍵詞：綜合計算;模型建構(gòu);教學(xué)策略

文章編號：1008-0546（2022）06x-0012-05?? 中圖分類號：G632.41?? 文獻標識碼： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.06x.003

化學(xué)計算是初中化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是學(xué)生理解、鞏固、應(yīng)用知識的基本途徑，是形成技能、發(fā)展智力、培養(yǎng)能力的重要手段[1]。初中化學(xué)計算的類型包括化學(xué)式計算、化合價計算、化學(xué)方程式計算、含雜問題的計算、溶液的有關(guān)計算以及利用質(zhì)量守恒定律的計算等。而溶液的綜合計算則往往是由以上幾個簡單化學(xué)基本計算融合而成，具有綜合性強、思維容量大等特點，能全面考查學(xué)生的邏輯推理、綜合分析能力，真正達到考知識、考能力、考素養(yǎng)的要求，是天津市歷年中考必考題，分值為6分。天津市濱海新區(qū)近幾年的中考數(shù)據(jù)顯示：學(xué)生溶液的綜合計算的得分率在60%左右，遠低于整套試卷的平均得分率。為此，筆者對天津市濱海新區(qū)初中化學(xué)溶液的綜合計算的教學(xué)現(xiàn)狀進行了調(diào)查分析，針對教學(xué)中出現(xiàn)的問題，回歸化學(xué)計算的本質(zhì)，用數(shù)學(xué)的方法處理物質(zhì)的性質(zhì)和變化規(guī)律，通過證據(jù)推理對變化中蘊含的定量關(guān)系進行模型建構(gòu)。

一、溶液的綜合計算教學(xué)現(xiàn)狀分析

溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)計算是初中化學(xué)的重要內(nèi)容，包括單一溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)、溶液的稀釋、化學(xué)反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)等問題。后者是化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)方程式、質(zhì)量守恒定律、溶液、溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)等多方面知識的綜合，可稱之為涉及化學(xué)反應(yīng)的溶液的綜合計算[2]，本文簡稱為溶液的綜合計算。

1.教師層面

通過多次下校聽課、教師訪談、學(xué)科教研可以發(fā)現(xiàn)，多數(shù)教師在進行溶液的綜合計算教學(xué)中采取了相似的教學(xué)方法和教學(xué)思路：

（1）例題講解——根據(jù)問題逆推，通過公式引領(lǐng)進行相關(guān)數(shù)據(jù)的代入和求解，提醒學(xué)生注意雙溶質(zhì)問題。

（2）重點突破——利用質(zhì)量守恒定律計算反應(yīng)前或反應(yīng)后溶液的質(zhì)量，總結(jié)公式m（溶液，后）=m（所有，前）-m（非溶液，后）。

（3）反復(fù)操練——針對各種不同信息條件的習(xí)題進行強化練習(xí)。

2.學(xué)生層面

在調(diào)查中，對學(xué)生的課堂表現(xiàn)和練習(xí)中暴露的問題進行了匯總：

（1）基礎(chǔ)較差的學(xué)生看到題目信息復(fù)雜，因讀不懂題意就望而卻步根本不做。

（2）中等生能夠模仿教師的解題步驟，但并不能完全理解題目中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，因此當題目信息稍做變化時就不知所措。

（3）領(lǐng)悟力較強的優(yōu)等生能夠理清題目中的各種物質(zhì)關(guān)系，形成解題思路，但往往因為忽略一些細節(jié)信息而出錯。

究其原因，其中一個重要的方面是在綜合計算的教學(xué)中，教師往往把著眼點放在對所求問題的局部分析和計算難點的局部突破，而非站在學(xué)科的整體性角度系統(tǒng)地分析各部分知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，建構(gòu)模型，進行舉一反三的應(yīng)用。這種忽略知識之間的關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性的應(yīng)試教學(xué)方法常常會“欲速則不達”，使學(xué)生“只見樹木不見森林”，很難真正提高學(xué)生的綜合能力。另外，在一些教師的教學(xué)過程中，往往只把“化學(xué)綜合計算”作為一項基本技能，過于程式化，片面強調(diào)對做題步驟的模仿和反復(fù)練習(xí)，結(jié)果學(xué)生熟記概念、死套公式，只是一種暫時性熟練，對學(xué)科概念、反應(yīng)原理的本質(zhì)及其表征不能深刻理解，更不能讓學(xué)生習(xí)得解題能力。“解題”并不等于“做題”，在字典中“解”的含義是“領(lǐng)會、覺悟”，而“做”只是簡單地“從事某種工作或活動”。因此，為了使學(xué)生真正領(lǐng)悟化學(xué)綜合計算題中各部分知識之間關(guān)聯(lián)性，形成清晰的解題思路，就需要教師引導(dǎo)學(xué)生站在學(xué)科的角度進行基于原點的模型建構(gòu)。具體地說，就是根據(jù)一定的線索和中心點，將相關(guān)的知識按一定秩序串聯(lián)起來，形成知識整體和系統(tǒng)，建立起基于整體認知的綜合計算模型，并引導(dǎo)學(xué)生從整體角度去分析各知識點的地位及相互關(guān)系，從而揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律。

二、溶液的綜合計算內(nèi)容的整體分析

根據(jù)課標要求，分析近年來中考初中化學(xué)溶液的綜合計算的試題形式，一般是以化學(xué)方程式計算為基礎(chǔ)，并結(jié)合溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)計算。該類化學(xué)綜合計算中的化學(xué)反應(yīng)類型主要涉及有溶液參加的置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)，依據(jù)反應(yīng)前后物質(zhì)的存在狀態(tài)，可以進行如下分類（見表1）。

通過表1可以看出，溶液的綜合計算以化學(xué)方程式為基礎(chǔ)，通過情境設(shè)置和問題變換會出現(xiàn)多種不同的類型。其中，反應(yīng)前物質(zhì)的狀態(tài)設(shè)置往往通過固體含雜質(zhì)提升難度，若雜質(zhì)可溶通常需考慮反應(yīng)后的雙溶質(zhì)問題;若雜質(zhì)不溶需注意反應(yīng)后溶液的質(zhì)量不包含雜質(zhì)。反應(yīng)后物質(zhì)的狀態(tài)會通過產(chǎn)物中有氣體或沉淀生成提升難度，若氣體或沉淀質(zhì)量直接給出則可以直接用在化學(xué)方程式中進行計算;若氣體或沉淀質(zhì)量沒有直接給出，則需要比較反應(yīng)前后質(zhì)量的變化間接求得。難度設(shè)置一般是求溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)時溶液的質(zhì)量未知，需要通過質(zhì)量守恒定律求得。

三、溶液的綜合計算思維模型的建構(gòu)

溶液的綜合計算，不管條件如何變換，教師都需要引導(dǎo)學(xué)生從“定性”和“定量”的角度分析題中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，通過分析、推理認識其本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及相互關(guān)系，建立模型，運用模型揭示綜合計算的本質(zhì)和規(guī)律，其思維模型見圖1[3]。

四、溶液的綜合計算教學(xué)目標

基于上述分析，確立溶液的綜合計算的整體性教學(xué)目標如下：

1.通過簡單化學(xué)計算到化學(xué)綜合計算的演變過程，從起點上領(lǐng)會化學(xué)綜合計算題的解題根源和解題方向。ED3976A7-A084-4833-B060-39C7AFDEAD57

2.通過將化學(xué)綜合計算題的文字信息轉(zhuǎn)化為信息導(dǎo)圖，從結(jié)構(gòu)上直觀地把握各物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

3.通過歸納總結(jié)化學(xué)綜合計算題解題關(guān)鍵點，從整體上形成清晰地解題思路。

五、溶液的綜合計算教學(xué)策略

教學(xué)目標的達成需要借助相應(yīng)的有針對性的教學(xué)策略來實現(xiàn)，以天津市一道中考題為樣題介紹化學(xué)綜合計算建模教學(xué)的主要策略。

例題.：純堿樣品中含有少量的氯化鈉，某同學(xué)為測定該純堿樣品中碳酸鈉的含量，他取該純堿樣品11 g，全部溶解在100 g 水中，再加入150.7 g 氯化鋇溶液，恰好完全反應(yīng)，過濾，得到19.7 g沉淀（不考慮過程中物質(zhì)質(zhì)量的損失）。請計算：（1）純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量;（2）所加氯化鋇溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)（結(jié)果保留到0.1%）;（3）反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)。

例題屬于含雜質(zhì)固體與溶液反應(yīng)，雜質(zhì)可溶，生成物中有沉淀生成的類型。題中直接給出沉淀質(zhì)量可以用于化學(xué)方程式中進行計算，反應(yīng)后的溶質(zhì)需考慮雙溶質(zhì)問題，溶液的質(zhì)量需通過質(zhì)量守恒定律間接求出。

1.追根溯源——整體把握解題方向

通過對歷年天津市中考最后一題“化學(xué)綜合計算題”的對比分析，不難發(fā)現(xiàn)：化學(xué)綜合計算題雖然表面上題目復(fù)雜、高深莫測，但實際上都是以簡單的化學(xué)方程式計算為基礎(chǔ)，將其他計算類型（如：溶液的有關(guān)計算、含雜質(zhì)問題計算、質(zhì)量守恒定律等）融入其中而形成。因此，在教學(xué)中，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生分析出綜合計算是如何從一道簡單的化學(xué)方程式計算發(fā)展演變而來的，體驗解化學(xué)綜合計算的根源，以及各種簡單計算的融合方式。例題的衍變梯度題目設(shè)計如表2所示。

（1）對比變式，尋根源

題1是簡單的化學(xué)方程式計算，題目中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為： Na2CO3+BaCl22 NaCl+BaCO3↓，已知沉淀 BaCO3的質(zhì)量求反應(yīng)物 Na2CO3的質(zhì)量。而在題2中則將Na2CO3設(shè)計為含有NaCl雜質(zhì)的純堿樣品，在化學(xué)方程式計算中融入了含雜質(zhì)問題，雖然題干信息好像復(fù)雜了很多，但分析所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，雜質(zhì) NaCl并不參與 Na2CO3和 BaCl2的反應(yīng)，因此題1與題2本質(zhì)上是完全相同的。通過這樣的變式對比，可以讓學(xué)生深刻領(lǐng)悟到：不管題干信息如何變換，解題的根源都在于發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。

（2）立足根源，促發(fā)展

根據(jù)化學(xué)方程式中某一物質(zhì)的質(zhì)量，我們可以計算出化學(xué)方程式中其他任一物質(zhì)的質(zhì)量。對比題3和題2，已知的信息增加了 BaCl2溶液的質(zhì)量，所求的問題也指向了對 BaCl2溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的求解，表面上看與題2沒有多大的聯(lián)系，但實質(zhì)上反應(yīng)的本質(zhì)并沒有改變，只是將計算的目標由 Na2CO3轉(zhuǎn)向了另一反應(yīng)物 BaCl2，然后再與溶液的有關(guān)計算相結(jié)合求出溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)。由此可見，簡單的化學(xué)方程式計算是化學(xué)綜合計算的基礎(chǔ)，化學(xué)綜合計算往往是以發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為根源，然后在不同的目標物質(zhì)上發(fā)展延伸融入其它的化學(xué)計算。

（3）變化發(fā)展，找規(guī)律

對比題4和題3，有很多的相似之處，也是在原有化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上變換了計算的目標物質(zhì)，同時與溶液的有關(guān)計算相結(jié)合。不同的是：題4與題3相比進一步延伸加大難度，目標物質(zhì) NaCl 的來源有兩部分（原純堿樣品中的和反應(yīng)生成的）;反應(yīng)后溶液的質(zhì)量沒有直接給出，需要通過質(zhì)量守恒定律計算。學(xué)生通過問題4中簡單的條件轉(zhuǎn)換，可以根據(jù)題干信息的不同，巧用質(zhì)量守恒定律。

2.流程導(dǎo)圖——整體把握解題細節(jié)

為了將復(fù)雜的、抽象的問題簡單化、直觀化，我們在教學(xué)中往往會采用一些圖示的方法。例題的實驗信息如圖2所示。該圖示能夠比較直觀地展示題干信息中的實驗過程，但是不能清楚說明物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系和質(zhì)量變化關(guān)系，不利于學(xué)生從整體上把握反應(yīng)的本質(zhì)和解題的細節(jié)。

為了更加系統(tǒng)清晰的顯示出化學(xué)綜合計算題干信息中隱含的物質(zhì)間的內(nèi)在聯(lián)系，我們可以采用信息導(dǎo)圖的形式。例題的信息導(dǎo)圖如圖3所示。該圖不但提煉出了題干中涉及的重要物質(zhì)和數(shù)據(jù)，而且進一步顯示了物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系和存在形式，是在對化學(xué)基本概念、原理理解的基礎(chǔ)上進行的化學(xué)量化分析過程，有利于學(xué)生從整體上理解題意、把握解題的每一個細節(jié)，同時也有利于突破化學(xué)綜合計算的難點—雙溶質(zhì)問題和質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用。

3.五步戰(zhàn)略——整體把握解題思路

解題思路的模型建構(gòu)是提升學(xué)生解題能力的關(guān)鍵。在化學(xué)綜合計算的教學(xué)中，我們可以通過以下五步戰(zhàn)略引導(dǎo)學(xué)生形成整體的解題思路：繪制流程圖→立足方程式→找準純質(zhì)量→發(fā)現(xiàn)生長點→巧用守恒法。繪制流程圖是對題干信息的提煉和整體分析，是解題的前提和保證;立足方程式是對各物質(zhì)內(nèi)在聯(lián)系的整體把握，是解題的根源和基礎(chǔ);找準純質(zhì)量是基于化學(xué)方程式計算的入手點和突破口;發(fā)現(xiàn)生長點是對不同化學(xué)計算類型融合方式的整體認知，是以化學(xué)方程式為基礎(chǔ)在不同目標物質(zhì)上進行的延伸和發(fā)展;巧用守恒法是突破化學(xué)綜合計算難點的關(guān)鍵。我們可以把化學(xué)綜合計算題比作一盆生長茂盛的花朵，題中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是花的根，不同的條件信息和問題設(shè)置是在不同的節(jié)點開出的一朵朵美麗的花朵，如圖4所示。

六、調(diào)查與反思

筆者以2021屆濱海新區(qū)大港六中九年級八班的學(xué)生為研究對象，將建構(gòu)思維模型的溶液的綜合計算應(yīng)用于教學(xué)實踐中。通過課后的學(xué)生訪談了解到：大多數(shù)學(xué)生感覺溶液的綜合計算不像原來想象的那么難了;基礎(chǔ)差的學(xué)生不再逃避，而是通過流程導(dǎo)圖對題目進行認真分析，找到了解題的根源;中上等的學(xué)生能夠從整體上理解題意并形成清晰的解題思路，信息導(dǎo)圖使他們的分析更有針對性、更細致。2021年天津中考第26題的檢測結(jié)果顯示：幾乎所有的同學(xué)都會根據(jù)題干信息進行提煉分析，繪制出信息導(dǎo)圖;全班該題的得分率72%，比2020年天津市濱海新區(qū)該題得分率高出11%。

在語文和英語的教學(xué)中常常強調(diào)整體解讀文意[4]，化學(xué)教學(xué)也需要從整體角度引導(dǎo)學(xué)生分析各知識點的地位及相互關(guān)系，從而揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律。溶液的綜合計算解題應(yīng)該做到：綜合問題——精細拆分求破解;定量思考——計算本質(zhì)是比例;模型建構(gòu)——深度思維是關(guān)鍵。讓學(xué)生從整體上把握解題的方向、解題的細節(jié)和解題的思路，才能使學(xué)生領(lǐng)悟物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的內(nèi)在聯(lián)系，真正提高解題能力。

參考文獻

[1]趙王榮橋.一題多變舉一反三融會貫通培養(yǎng)能力.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2014（5）：56-57.

[2]衛(wèi)冰潔，何彩霞，楊艷紅.用可視化分析過程理清解決問題的思路——以初中化學(xué)“涉及化學(xué)反應(yīng)的溶液綜合計算”復(fù)習(xí)課為例.教學(xué)儀器與實驗，2014（12）：3-7.

[3]羅月旺.培育證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的初中化學(xué)計算教學(xué).化學(xué)教學(xué)，2018（7）：51-54.

[4]朱琳.高中英語課文篇章整體分析教學(xué)法.考試周刊，2008（11）：131-132.ED3976A7-A084-4833-B060-39C7AFDEAD57