化学计算类问题解决策略的教学，本文主要内容关键词为：策略论文,化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
化学计算类问题是化学问题的一种重要类型，解决计算类问题是中学化学教学中要求学生必须掌握的基本技能之一。而现实中，学生（尤其差生）害怕化学计算，主要原因一是忽视了对学生加强解题策略相关知识的教学，二是学科问题解决法的教研有待于全面、深入的展开。在此，我略谈化学计算类问题解决策略的教学。
依据一般问题解决的基本过程——表征、策划、执行、控制，解决化学计算题的过程可由以下四个阶段构成：审题、析题、计算、评价。下面分阶段谈解题策略的教与学。
一、审题策略的教学
审题即认知题目结构，判断问题的定义是完善的还是不良的，从而在头脑中确立问题表征的过程。
在审题阶段，运用问题表征策略。该策略包括内隐表征和外显表征两种形式。通过这两种表征形式的协调进行，使大脑清楚地反映出题目中的条件与条件、条件与目标等不同要素之间质和量的关系。
进行内隐表征操作：认真读题，识别条件和目标，识别问题空隙（即障碍）；复述要点，深思题意，判断条件与目标、条件与条件之间有无质与量上的联系，有无隐性条件未发现；通过想象，把题目的情境在头脑中构建成一幅图画来真正理解和记忆题意。
对于综合性或题目容量较大的计算题，需进行外显表征操作：可借助符号标记，把题目中的重点内容，如条件、目标、关键词等标记出来；可进行摘要排列，边读题边摘取其中要点，以表格式或网络式或矩阵式将其按一定的逻辑顺序排列纸上；还可作图示意，即读题后，抓住知识的内在联系作简图，先定性，再标量。
网络式一般可用于各种类型化学计算题，表格式、矩阵式常用于溶液和化学平衡计算题，作图示意常用于多步反应化学方程式的计算题。
应注意，相同的问题可用不同的表征形式，不同的问题可用同一表征形式。每种表征形式本身没有优劣之分，只要最能简明、准确，能表征问题结构就是好的。
例1 取0.45 mol NaOH和0.2 mol NaHCO[,3]，0.35 mol Na[,2]CO[,3]溶于水，在此混合物中逐渐加入盐酸，反应明显分三个阶段进行，若加入HCl n mol，溶液中的NaCl，Na[,2]CO[,3]，NaHCO[,3]分别为x mol，y mol，z mol，试计算在n值增大的不同阶段，n值范围和对应的x，y，z值。
审题：认真读题，可知在水中NaHCO[,3]和NaOH 已发生反应是隐性条件，“三个阶段”是关键词，指HCl依次只与NaOH，Na[,2]CO[,3]， NaHCO[,3]（反应生成的）发生完全反应，用网络式问题表征为：
例2 取Na，Ca各一小块投入适量水中，待反应完毕后收到H[,2]1.568L（标准状况）。取Na[,2]CO[,3]和NaHCO[,3]的混合物3.80g溶于少量水中，将以上两种溶液合并，恰好使溶液中的Ca[2＋]，CO[2－][,3]，HCO[－][,3]全部转化为沉淀。反应结束后，将反应液蒸干得到白色固体8.8g（不含结晶水）。再将这白色固体水洗过滤，蒸干滤纸上的不溶物，得白色固体4.0g。求：（1）第一与第二次蒸干各为何物？（2）投入水中的Na，Ca各是多少克？（3）混合物中Na[,2]CO[,3]和NaHCO[,3]的质量各为多少？
审题：读题可知题目中的信息量大，不同要素间关系复杂，抓住不同要素间发生的化学反应，理顺它们的关系，作如图1 所示的示意图表征问题。
图1 反应过程示意图
上面审题范例表明，熟练运用问题表征，要具备信息接收和同化能力，这就要在审题教学中，加强下面几种能力的培养和训练：对某些信息的等效转换能力、对隐含信息的挖掘加工能力、对无关信息的摒弃排除能力、与已知信息有关的想象能力等，形成适当的问题表征，有利于反映不同要素间的重要关系，更有利于解题思路显露出来。
问题表征策略教学步骤：（1）教师先带着学生进行审题， 作多种形式问题表征的范例讲授，然后让学生对同类题模仿练习；（2 ）教师和学生一起审题，但对问题表征只作点拨，学生操作，然后反馈，教师评析；（3）让学生独立审题， 题目由基本计算—简单综合计算—复杂综合计算过渡，练习问题表征的方法、步骤，然后教师、学生共同评析。
二、析题策略的教学
析题是在审题基础上对题目的初始表征进行一系列复杂的认知信息加工过程，也就是对问题进行深层理解，回忆已有信息或获得新的信息，产生一个问题解决思路的过程。
在这阶段，同学们要回忆与解决此道计算题有关信息，如题目情境中涉及到的化学反应方程式、离子反应方程式、概念、公式、定律、原理等，或根据已有的经验对条件、目标进行数据处理、变形、化归等操作，而获得新信息，使问题表征更简捷化，更能超越问题的表面特征，更能与以往的解题经验和原有的知识结构联系上，完成由定性到定量分析，明确各种数量关系，从而确定具体解题方法和步骤。
析题阶段，有两类具体求解策略可运用：算法式策略和启发式策略。
1.算法式策略
算法式策略是一种穷举一切寻求解决问题的方法。即面对没有明确解题思路的化学计算时，选取一种可能思路解题，看是否有效。这显然不是一个有效的策略，但它却是解决化学计算中那些开放性、不定量讨论等定义不良的问题最先尝试的策略，计算有机物的分子式来确定不定结构式的题，更是如此。
2.启发式策略
启发式策略是最通用、最重要的解题思路，是一种运用有关信息或已有的知识经验，即凭借某些问题解决的知识经验，来缩小条件与目标间的问题空隙，从而解决问题。在分析化学计算题时普遍运用到以下三种启发式策略。
（1）手段—目的分析策略，又称为中途点策略。顾各思义， 此策略的关键就在条件和目标之间建立一个个的中间子目标（即中途点），然后采用分析方法，一步步地达到子目标，最终到达目标。
对例1进行析题示范。
分析：由问题表征可知，把三个反应阶段的连续变化通过建立一个个既有特殊性又有一般性的中途点，建立如图2所示的反应过程模型。
初始点 中途点 特殊点 中途点 特殊点 中途点 终点
HCl 0n 0.25 n 0.8
n1.35
NaCl 0
0.250.81.35
NaOH 0.250
0 0
Na[,2]CO[,3] 0.550.550 0
NaHCO[,3]0
0
0.55
0
图2 反应过程模型图
根据每段中任一点只发生一个化学反应，用实际参加反应的HCl 的质量就能非常快速地计算出x，y，z。
（2）正向思维和逆向思维相结合——双向推理策略。 正向思维就是“循规蹈矩”，在已知条件基础上顺势向问题推理；逆向思维则是反其常规，假定未知条件为已知的，再向题设已知条件推理。在化学计算题中，采用双向推理思维比采用单向思维要更有较大的缩小空隙，更有助于顿悟或灵感的突然出现，更有利于解题思路明朗化。
再对例2进行析题示范。
分析：从问题表征来看，第（1）小题答案不求自得， 而后两题很棘手，因为涉及了多步反应，且已知与未知量之间无明显的联系。这时从整体思维出发，对题目全面、深刻的考察，从宏观上认识问题的实质，得出在多步反应中物质在变，但Ca元素及Na元素守恒；再分别从条件和目标入手，进行双向一步步同时推理，得出清晰的解题思路。
（3）发散思维和集中思维相结合的策略。 发散思维即多辐射思维，是指解决问题时，要思维灵活，从多种角度看问题，从多种途径寻找答案。发散思维有助于克服思维定势。集中思维是与发散思维密切相关的一个问题，是一种善于评价自己思路的思维，即从多种途径中找出自认为比较好的一条，集中精力优先加以考虑，这种思维就叫集中思维。发散思维只有和集中思维结合起来构成T型思维框架才具解题的高效性，更有创造性。
在分析复杂计算时，三种启发式策略经常共同运用，以便得到最佳思路。
上面析题范例表明，熟练运用问题解决策略，要具备娴熟的化归技巧，能化繁为简、化生为熟、化隐为显、化远为近、化抽象为具体，以达到化难为易之目的；要具备沟通已有知识结构，促进知识迁移的能力；还要具备多角度、全方位、整体性看待问题的意识习惯。这就特别要强化概念、原理、定律等工具性理论知识的内涵教学，加强电荷、质量、元素、得失电子等多种守恒，加强阿伏加德罗定律及推论等变式应用，加强接近、相似、对比、关系等各种联想形式的训练及想象、类比、推理等能力的培养，进行发散、集中、正逆向思维的训练，形成正确、简捷的解题思路。
析题策略的教学步骤：（1）进行多题一解的示范和练习；（2）进行一题多解、一题多问的示范和练习；（3）进行一题多变、 一题多答的示范和练习。这样促使思维朝着广度、深度和灵活性方面进一步发展，促使分析能力提高。
三、计算策略的教学
计算是表达解题的过程，是由解题的内部思维活动的结果向外部表达活动转变的过程。也就是说，根据析题过程中得出的不同要素间重要的定量关系，运用数学知识进行运算求解，并通过书面表达形式展现问题解决的过程。
化学的计算格式一般有二种类型，对于化学方程式类格式为设、方、关、比、解、答；属于公式、定律类格式为设、列式、解、答。
可见，化学计算离不开数学，且巧妙地把化学问题抽象为数学问题解决，更利于问题解决。
例3 质量分数分别为90％和10％的两种H[,2]SO[,4]溶液按下列方式混合：（1）等质量混合，所得混合溶液的质量分数为x[,1]；（2 ）等体积混合，所得混合溶液的质量分数为x[,2]；则x[,1]和x[,2] 的关系（ ）。
A.x[,1]＝x[,2]B.x[,1]＞x[,2]
C.x[,1]＜x[,2]D.无法比较
经审、析题后，列式计算：
x[,1]＝（90％m＋10％m）／2m＝50％
x[,2]＝（90％Vd[,1]＋10％Vd[,2]）／（Vd[,1]＋Vd[,2]）
＝（0.9d[,1]＋0.1d[,2]／（d[,1]＋d[,2]）
由于含两个未知数，无法比较，而运用数学不等式知识处理后，问题化为乌有。
因此本阶段的策略即为学科渗透策略，特别是数学知识的渗透。这要求在策略教学中加强教学方法的学习和训练，如配方法（解决等效平衡问题）、换元法（进行非物质的量计算时数据变形处理）、割补法（解决溶解与结晶问题）、图像法、数列法、待定系数法等，加强数学运用、逻辑推理和抽象能力的培养。
本阶段策略教学步骤：（1）首先进行解题格式规范、 步骤简明的条理化示范和练习；（2 ）再对数学化的化学问题进行分类示范和练习；（3）鼓励学生自行在化学问题中渗透数学技能的尝试， 学着“站在数学的肩膀上”解化学题。
四、评价策略的教学
评价主要是学生反思、教师小结的过程。评价是检查结果是否正确、是否有意义或合乎逻辑，更是归纳思路的阶段，概括整理出普遍适用的条件化策略知识，这种知识是发展学生能力的关键，是举一反三，触类旁通的前提和保证。
反思什么？思考是否已把握与解有关的知识结构，是否达到通过练习掌握知识的目的；回忆解题思维过程，力图概括出条件化与策略化的思路规律，即题型与解法的对应；思考还有没有“奇思妙想”，“神机妙算”，多发现几种解法，并注意与他人比较，分析哪种最好，集思广益，取长补短；考虑能否把题型加以开拓、引申。
小结什么？小结出题本意；小结题型与一般解法、巧解与条件的匹配关系，促进类化。
评价过程离不开归纳整理，这就要求在评价教学中加强对学生的分析比较能力、抽象概括能力的训练。
评价的教学步骤：首先，组织学生进行集体评价，教师小结；其次，教师提示、引导，促进学生评价习惯的养成；最后，学生独立评价练习。
总之，通过化学计算各解题阶段的问题解决策略教学，教给学生解题策略的相关知识，教会学生解决问题的方法步骤，拓宽学生解题的背景知识，强化学生问题的识别与定义的经验，势必能提高他们的解题能力，能促进学生学科知识运用能力的提高和思维的发展，对学生的终身学习大有益处。