以層次結(jié)構(gòu)理論探討化學計算解題策略

1、以“層次結(jié)構(gòu)理論”探討化學計算解題策略上海師范大學附屬外國語中學 毛位、張建華立達中學 張鑫隨著“二期課改”的逐漸深入，“注重學生知識與能力、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等三方面目標的全面發(fā)展；注重學生的個性發(fā)展；重視學生終身可持續(xù)發(fā)展”成為我們化學教師面臨的一個重要的任務。中學化學計算歷來是化學習題中的一大難點。尤其是高三的化學計算，它難度較大，涉及的實施內(nèi)容較多，如何使學生能夠充分解決這個難題，使學生喜愛上化學，不產(chǎn)生畏難情緒，對于每一位高中教學教師而言，采用新的方法、新的手段、新的理論成為我們化學教師所必需的解決的一個課題。1、層次結(jié)構(gòu)理論關于能力的重要觀點英國心理學家弗農(nóng)繼承和發(fā)展斯皮

2、爾曼德二因素，提出能力的層次結(jié)構(gòu)理論。他認為，能力的結(jié)構(gòu)是按層次排列的。智力的最高層次是一般因素（G）；第二層次分兩大群，即言語和教育方面的因素，操作與機械方面的因素，叫大群因素；第三層為小群因素，包括言語、數(shù)量、機械、信息、空間信息、用手操作等；第四層次為特殊因素，即各種各樣的特殊能力。弗農(nóng)的能力層次結(jié)構(gòu)理論像生物類學的分類系統(tǒng)那樣來設想能力的結(jié)構(gòu)，層次結(jié)構(gòu)分析理論是將評價對象或問題視為一個系統(tǒng)，根據(jù)問題的性質(zhì)和要達到的總目標，將問題分解成不同的組成要素，并按照因素間的相互關聯(lián)度及隸屬關系，將因素按不同層次聚集組合，從而形成一個多層次的分析結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，把問題條理化、層次化。層次分析法體現(xiàn)出人們

3、思維的基本特征：分解、判斷、綜合。把復雜的問題分解為各組成因素，再將這些因素按支配關系分組，形成有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，通過兩兩比較判斷的方式確定每一層次中因素的相對重要性。然后，在遞階層次結(jié)構(gòu)內(nèi)進行合成得到相對于目標的重要程度的總順序。2、以層次結(jié)構(gòu)理論解決化學計算的化學教學策略化學計算不等于數(shù)學計算，必須在化學知識和原理的基礎上進行。其任務是從定量的角度來探究物質(zhì)的性質(zhì)及其變化規(guī)律。所以通過化學計算的學習，一方面可以掌握化學計算的技能，另一方面可以加深對有關化學知識的理解，發(fā)展思維能力，提高分析問題和解決問題的能力。教學策略是為了實現(xiàn)教學目標而確定的對教學方法、教學組織形式和教學媒體的謀劃和方

4、略。能力層次理論為化學計算的教學制定適宜的教學策略提供一種新的理論依據(jù)。2.1 計算問題分解策略問題的分解對于層次結(jié)構(gòu)分析理論是一個首要的前提，由于化學計算常常牽涉到各種化學知識的背景，需要閱讀、書寫、記憶等活動，但它以抽象思維為主要成分，掌握正確的思維方式、方法是它的本質(zhì)特征。我們可以用路線圖的方式進行相應的描述，將題干文字用化學中的相應的符號標示出來從而降低了思維容量。如：鎂條在空氣中燃燒生成氧化鎂和氮化鎂。將燃燒后的產(chǎn)物溶解在60毫升濃度為2.0mol/升的鹽酸中，再用20毫升0.5mol/升NaOH溶液中和多余的鹽酸，然后在此溶液中加過量的堿，把氨全部蒸出來，用稀HCl吸收，稀HCl增

5、重0.17g，求鎂帶的質(zhì)量從題中敘述可看出至少涉及十個反應，條件多，反應關系多，但是如果用路線圖的方式可以簡單的描述如下：2.2計算問題解決策略：明確化學計算的根據(jù)就是要正確理解和掌握有關的基本概念和基本定律，一些化學量之間的相互關系式以及他們的使用范圍和使用條件等。其中化學概念是化學計算的基礎，因為化學計算是由化學概念的量引申出來的?；瘜W定律主要是指質(zhì)量守恒定律，定組成定律，阿伏加德羅定律等。由于化學計算的要求是把數(shù)學運算和化學知識結(jié)合起來，把化學問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題，就是要尋找已知條件和判斷各量之間的關系，并用數(shù)學的方式表達出來。下圖是化學概念中常對應用的數(shù)學方法守恒法質(zhì)量守恒元素守恒法電子

6、守恒法電荷守恒化學反應前后質(zhì)量關系可以分別列出化學反應當中某種元素的多重變化化學反應當中的氧化還原反應化學反應當中的溶液的離子反應差量法質(zhì)量差氣體體積差法物質(zhì)的量之差熱量差化學反應當中出現(xiàn)物理量的變化關系式法化學工業(yè)反應當中多步計算類型化學反應關系式電子得失關系式離子反應關系式電荷守恒關系式氧化還原反應當中多步計算類型溶液中離子反應的多步計算類型極值法判斷混合物中成分的計算范圍十字交叉法判斷二元混合物的比例平均式量判斷同位素原子個數(shù)百分比平均式量判斷物質(zhì)的量之比平均化學式判斷物質(zhì)的量之比平均濃度判斷兩種溶液的質(zhì)量百分比濃度之比平均值法判斷二元混合物組成化學反應當中量可以用數(shù)學關系描述數(shù)軸法函數(shù)

7、法圖像法化學反應因量不同而反應產(chǎn)物也不同如上題：我們看到它是屬于溶液反應問題的，應用離子守恒法求解。不去研究反應過程，而是抓住反應的結(jié)果，最終溶液只是NH4Cl、NaCl、MgCl2溶液，然后利用離子的電荷守恒求解。圖（B）中，根據(jù)電荷守恒，有下列關系： 2.3 計算問題過程策略高中許多學生只注重列式不注重運算，對復雜的算式缺乏信心，對簡單的算式粗心馬虎。原因在于思想不重視，平時沒有養(yǎng)成良好的運算習慣。運算過程要精心研究，運算過程中使用的概念、公式要準確無誤，這是保證運算準確的基本條件。因此，平時的作業(yè)、練習、測驗等都必須要求學生認真檢查、總結(jié)、訂正，提高運算的正確率。另外還需要學生運算要熟練

8、且合乎算理，運算過程中的每一步都要有依據(jù)?；蚋鶕?jù)概念，或根據(jù)公式，或根據(jù)法則，要養(yǎng)成思維嚴謹?shù)暮昧晳T，減少解題中的失誤。一、是步驟書寫要規(guī)范，解證、文字說明、列式、拖式、計算結(jié)果、計量單位、答案等都要嚴格按照要求書寫，條理清楚，一目了然；二、是符號書寫要規(guī)范，運算符號、關系符號、代數(shù)符號等的書寫必須規(guī)范清晰、準確無誤；三、是文字書寫要規(guī)范，在解題和答題過程中，必須書寫工整、筆畫正確、標點符號使用得當，完整地表述解題過程。規(guī)范的書寫不僅能準確地輸出信息，更能培養(yǎng)學生學習認真、做事精細的良好品質(zhì)；四、關鍵的“設”、“答”不能少，并且注意有效數(shù)字的取用2.4 計算問題的反思策略化學計算的技能是一種高

9、層次的智力操作技能，計算過程中的反思對于加強計算思維訓練上大有裨益。其中，運用一題多解的方式去解決化學計算問題是一種很好的技能訓練過程。一題多解的方法迫使我們開動腦筋，拓寬思路，多方思考，充分領略知識的結(jié)構(gòu)以及各種解法的內(nèi)在聯(lián)系。不僅有助于提供我們的化學計算技能水平，還會促進我們思維的廣闊性，深刻性和創(chuàng)造性的發(fā)展?；瘜W中的計算是在教學發(fā)展中，在學生的學習中具有獨到的作用?；瘜W計算教學是化學教學的重要組成部分，學生的基礎知識和基本技能、自學能力、創(chuàng)造能力等都可通過計算的形式反映出來。例如，它能夠快捷地培養(yǎng)學生收集和處理信息的能力，能夠有效地培養(yǎng)學生的思維能力、語言及文字表達能力。能夠培養(yǎng)學生綜合運用知識分析和解決問題的能力，能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，能夠養(yǎng)成學生主動學習。獨立思考的習慣等所以，我們要立足于對學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，融入對學生思維的訓練，能力的培養(yǎng)以及情感的熏陶。既考慮