張靜 王娟 李玉珍

摘要：化學(xué)計(jì)算是以化學(xué)概念、原理為基礎(chǔ)，貫穿了各種化學(xué)知識的綜合應(yīng)用，在化學(xué)知識體系中占有重要地位。基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，將初中學(xué)生的化學(xué)計(jì)算能力分為識別、應(yīng)用、建構(gòu)三個(gè)水平，作為分析教科書課后計(jì)算習(xí)題和近五年內(nèi)蒙古不同地區(qū)中考化學(xué)計(jì)算題的依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，教科書課后習(xí)題主要考查學(xué)生識別和應(yīng)用兩個(gè)水平的計(jì)算能力，而中考重在考查應(yīng)用或建構(gòu)水平的化學(xué)計(jì)算能力。由此，對初中化學(xué)計(jì)算的教學(xué)提出幾點(diǎn)建議，以期對初中化學(xué)一線教師提供幫助。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進(jìn)階;初中化學(xué);化學(xué)計(jì)算能力

文章編號：1008-0546（2020）04-0063-05

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2020.04.016

化學(xué)計(jì)算是從量的方面來加深學(xué)生對化學(xué)概念和原理的理解，使他們進(jìn)一步掌握物質(zhì)的性質(zhì)及其變化規(guī)律，培養(yǎng)他們的計(jì)算能力以及分析問題和解決問題的能力[1]，在化學(xué)知識體系中占有重要地位。但是，初中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐表明，初中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)計(jì)算普遍感到較難，雖然師生平時(shí)花費(fèi)了大量的時(shí)間講解和訓(xùn)練，但效果并不明顯[2]。有研究者通過將初中化學(xué)計(jì)算題進(jìn)行分類，從而提出教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生分析問題和解決問題能力的發(fā)展[3-4]，但這些研究都缺乏一定的理論基礎(chǔ)，不利于學(xué)生對化學(xué)計(jì)算的深入學(xué)習(xí)?；趯W(xué)習(xí)進(jìn)階理論，對化學(xué)計(jì)算進(jìn)行逐層深入的意義建構(gòu)，能有效促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)計(jì)算的深入學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)進(jìn)階是學(xué)生關(guān)于某一知識及相關(guān)技能、能力、實(shí)踐活動(dòng)在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)步、發(fā)展的歷程，表現(xiàn)為特定知識、技能和能力的潛在發(fā)展序列[6]。將學(xué)習(xí)進(jìn)階作為理論基礎(chǔ)應(yīng)用于化學(xué)計(jì)算的學(xué)習(xí)，符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，有利于學(xué)生對化學(xué)計(jì)算的本質(zhì)及意義有深入的理解。

一、初中化學(xué)計(jì)算能力的學(xué)習(xí)進(jìn)階水平劃分

目前國內(nèi)外學(xué)者對學(xué)習(xí)進(jìn)階的定義呈現(xiàn)多樣化，但均試圖刻畫學(xué)生認(rèn)知和思維模式的變化[7]?，F(xiàn)階段，美國國家理事會（NRC）對學(xué)習(xí)進(jìn)階的定義得到多數(shù)研究者的認(rèn)同，它將學(xué)習(xí)進(jìn)階定義為“對學(xué)生在一定時(shí)間跨度內(nèi)，學(xué)習(xí)和探究某一主題時(shí)，依次進(jìn)階、逐級深化的思維方式的表述”[8]?！盎瘜W(xué)計(jì)算”作為一項(xiàng)基本技能，是以基本概念、基本理論、元素化合物知識為基礎(chǔ)，以化學(xué)式、化學(xué)方程式及溶液組成等蘊(yùn)含的量的關(guān)系為依據(jù)進(jìn)行分析判斷、推理、運(yùn)算的過程[9]。基于NRC對學(xué)習(xí)進(jìn)階的界定，針對“化學(xué)計(jì)算”能力的學(xué)習(xí)進(jìn)階是“在中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，基于化學(xué)核心概念、原理，結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算的從簡單到復(fù)雜、從單一到綜合的思維路徑的描述”。

鑒于此，將初中生化學(xué)計(jì)算能力分為識別、應(yīng)用和建構(gòu)三個(gè)水平層次。水平I的計(jì)算僅依據(jù)化學(xué)概念進(jìn)行簡單計(jì)算，內(nèi)容維度單一，計(jì)算難度低，屬于進(jìn)階起點(diǎn)。水平Ⅱ的計(jì)算包括兩個(gè)及以上知識點(diǎn)，計(jì)算依據(jù)并不單一，屬進(jìn)階中間水平。水平Ⅲ的計(jì)算則是在多維度內(nèi)容下靈活運(yùn)用多個(gè)知識點(diǎn)，同時(shí)也是對題目的自我解析及構(gòu)建過程，屬于進(jìn)階終點(diǎn)。具體如表1所示。

二、基于學(xué)習(xí)進(jìn)階水平的初中化學(xué)教科書課后計(jì)算習(xí)題的統(tǒng)計(jì)分析

全日制《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》（以下簡稱課程標(biāo)準(zhǔn)）在初中化學(xué)計(jì)算的內(nèi)容上，提出了初步學(xué)會簡單計(jì)算的目標(biāo)要求，并在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中明確指出：能進(jìn)行溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的簡單計(jì)算;利用相對原子質(zhì)量、相對分子質(zhì)量進(jìn)行物質(zhì)組成的簡單計(jì)算;能看懂某些商品標(biāo)簽上標(biāo)示的組成元素及其含量;認(rèn)識質(zhì)量守恒定律，能說明化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系;能根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行簡單的計(jì)算;認(rèn)識定量研究對于化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重大作用[10]。

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)對化學(xué)計(jì)算的要求，將初中化學(xué)計(jì)算題分為三類，即有關(guān)化學(xué)式的計(jì)算、有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算和有關(guān)溶液的計(jì)算，具體如表2所示[11]。

本義選取科學(xué)教育出版社的化學(xué)教科書（九年級上、下冊）（以下簡稱科教版教科書）為研究對象，整理出所有關(guān)于化學(xué)計(jì)算的課后習(xí)題，歸納整理出各題目所考查的計(jì)算能力水平和對應(yīng)的類別，如圖l所示。

由圖1可以看出，教科書注重學(xué)生基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)，課后習(xí)題的安排基本是考查學(xué)生前兩個(gè)水平的計(jì)算能力。其中考查第1水平的題目最多，第Ⅱ水平的題目次之，而第Ⅲ水平的化學(xué)計(jì)算題在教科書課后習(xí)題中的分布微乎其微。這與義務(wù)教育階段化學(xué)課程應(yīng)體現(xiàn)基礎(chǔ)性的課程性質(zhì)有關(guān)。義務(wù)教育階段，化學(xué)教育教學(xué)應(yīng)該體現(xiàn)啟蒙性、基礎(chǔ)性[12]。為的是給學(xué)生提供未來發(fā)展所需的最基礎(chǔ)的化學(xué)知識和技能，所以教科書對于能力的要求偏向于基礎(chǔ)型。

從考查形式來看，課后習(xí)題中的計(jì)算題主要分為兩類。一類是每一問的設(shè)置著重落實(shí)一個(gè)基礎(chǔ)概念;另一類是層層遞進(jìn)由簡至繁。前者多屬于考查學(xué)生水平I的能力，計(jì)算維度單一，無需反復(fù)思考可直接根據(jù)化學(xué)概念、原理進(jìn)行的計(jì)算;后者多屬于第Ⅱ水平的計(jì)算，需要對題目進(jìn)行一定的分析才能解答。分別選取一道考查學(xué)生水平I和水平Ⅱ計(jì)算能力的課后習(xí)題為例作簡要分析說明，具體如表3所示。

三、基于學(xué)習(xí)進(jìn)階水平的中考化學(xué)計(jì)算題統(tǒng)計(jì)分析

中考是高中選拔性考試，也是初中教學(xué)的風(fēng)向標(biāo)，而化學(xué)計(jì)算是中考化學(xué)試題中的必考內(nèi)容。選擇內(nèi)蒙古自治區(qū)使用科教版教科書的地區(qū)（包括呼和浩特市、包頭市、鄂爾多斯市、赤峰市、通遼市）為研究對象，將近五年來這些地區(qū)的中考化學(xué)試卷中有關(guān)化學(xué)計(jì)算的題目依據(jù)所考查計(jì)算能力的水平進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)，得出不同水平的化學(xué)計(jì)算題分值占總分的百分比如圖2所示。

由圖2可以看出，近五年內(nèi)蒙古不同地區(qū)的中考化學(xué)試卷中，會穩(wěn)定出現(xiàn)一定分值的化學(xué)計(jì)算題目。每一年的中考化學(xué)計(jì)算題對學(xué)生化學(xué)計(jì)算能力水平的考查略有差異。但從中考不同水平化學(xué)計(jì)算題分值占比可以看出，呼和浩特市和包頭市（同烏蘭察布、錫盟、烏海）的中考化學(xué)計(jì)算題目，對學(xué)生能力的考查主要是水平Ⅱ和水平Ⅲ，即考查學(xué)生對于化學(xué)概念、原理的應(yīng)用和對于一個(gè)知識點(diǎn)的舉一反三能力。在鄂爾多斯市、赤峰市和通遼市近五年的中考化學(xué)試卷中，計(jì)算題目對學(xué)生能力的考查分布于水平I和水平Ⅱ，但考查學(xué)生化學(xué)計(jì)算能力第Ⅱ水平的題目分值占比明顯高于考查學(xué)生化學(xué)計(jì)算能力第1水平的題目分值占比。由此可以看出這三個(gè)地區(qū)的中考化學(xué)計(jì)算題目主要考查學(xué)生掌握化學(xué)概念、原理，在分析、應(yīng)用化學(xué)概念或原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算的能力，即對化學(xué)計(jì)算能力的要求主要是水平Ⅱ。對比呼和浩特市和包頭市中考化學(xué)試卷對計(jì)算題的考查能力，這些地區(qū)考查的化學(xué)計(jì)算能力偏低。

以上各地區(qū)的中考化學(xué)試卷除了在選擇題和填空題中考查化學(xué)計(jì)算知識外，還將計(jì)算類問題單獨(dú)出題（除2018、2019年赤峰市中考試題），它主要以文字?jǐn)⑹龅男问匠鲱}，也會結(jié)合坐標(biāo)曲線、實(shí)驗(yàn)或標(biāo)簽進(jìn)行出題。內(nèi)容大多是將金屬冶煉、金屬與酸、酸與鹽、堿與鹽、鹽與鹽等知識整合化，考查含雜質(zhì)的混合物（雜質(zhì)不參加反應(yīng)）和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算。題目一般設(shè)兩小問，呼和浩特市和包頭市（同烏蘭察布、錫盟、烏海）中考化學(xué)試卷中，第一問對學(xué)生化學(xué)計(jì)算能力的考查多屬于水平Ⅱ;第二問對學(xué)生能力的考查多屬于水平Ⅲ。鄂爾多斯市、赤峰市和通遼市的中考化學(xué)試卷中，第一問常以填空的形式出現(xiàn)，能力水平多屬于I;第二問多是考查溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算，能力水平多屬于Ⅱ。例如2016年赤峰市中考化學(xué)試卷的20題，如表4所示。

將近五年內(nèi)蒙古以上地區(qū)中考化學(xué)試卷中有關(guān)計(jì)算的題目以表2為依據(jù)，統(tǒng)計(jì)出中考化學(xué)試題中不同類別的計(jì)算題數(shù)目占總題目數(shù)的百分比，如表5所示。

由表5可以看出，每一年內(nèi)蒙古不同地區(qū)的中考化學(xué)試卷會穩(wěn)定考查一定數(shù)目的計(jì)算題來測試學(xué)生的化學(xué)計(jì)算能力。從題目的考查類別來看，關(guān)于化學(xué)式的計(jì)算題目相對較少，計(jì)算題多數(shù)是圍繞化學(xué)方程式和溶液這兩類進(jìn)行的。從計(jì)算題數(shù)目占試卷總題目數(shù)的百分比來看，每年化學(xué)計(jì)算題數(shù)目所占的比例基本呈穩(wěn)定趨勢。例如，自2015年到2019年間，呼和浩特市中考化學(xué)試卷中涉及到的計(jì)算類題目占試卷總題目數(shù)的百分比穩(wěn)定在22.2%至25.O%之間。

四、對初中化學(xué)計(jì)算的教學(xué)建議

針對比較分析化學(xué)教科書課后計(jì)算題和內(nèi)蒙古不同地區(qū)中考試卷中所考查學(xué)生的計(jì)算能力水平所得結(jié)論，對初中有關(guān)化學(xué)計(jì)算的教學(xué)提出以下幾點(diǎn)建議。

1.設(shè)置進(jìn)階性練習(xí)題夯實(shí)基礎(chǔ)

研究結(jié)果表明，義務(wù)教育教科書對于計(jì)算題的能力要求以水平I為主，水平Ⅱ次之;而中考試題對學(xué)生的計(jì)算能力要求建立在教科書課后習(xí)題之上，主要考查學(xué)生第Ⅱ和第Ⅲ水平的化學(xué)計(jì)算能力，它們之間對于能力的要求呈階梯性上升。教科書通過夯實(shí)基礎(chǔ)，令學(xué)生掌握化學(xué)概念、原理從而進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，而中考化學(xué)試題大多是在學(xué)生理解化學(xué)基本概念、原理后，考查他們分析問題、綜合運(yùn)用知識的能力。

因此，在進(jìn)行有關(guān)化學(xué)計(jì)算的教學(xué)時(shí)，練習(xí)題的設(shè)置要有進(jìn)階性。當(dāng)完成某一知識的學(xué)習(xí)后，要選擇有進(jìn)階性的習(xí)題進(jìn)行練習(xí)，后面的習(xí)題是在學(xué)生熟練掌握前面習(xí)題涉及的化學(xué)知識、原理基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展的，考查的知識點(diǎn)更深層次、更全面。習(xí)題的進(jìn)階性可以幫助學(xué)生在原有認(rèn)知的基礎(chǔ)上對知識進(jìn)行逐層深入的意義建構(gòu)，同時(shí)可以探查學(xué)生計(jì)算能力所處的水平層次，從而有利于教師及時(shí)對教學(xué)進(jìn)行調(diào)控。

2.多呈現(xiàn)策略性知識培養(yǎng)化學(xué)計(jì)算思維

中考計(jì)算類題目注重考查學(xué)生的化學(xué)計(jì)算思維（如表4的舉例）。教師在教學(xué)時(shí)除了夯實(shí)基礎(chǔ)外，還應(yīng)注重學(xué)生化學(xué)計(jì)算思維的培養(yǎng)?；瘜W(xué)計(jì)算思維的滲透與構(gòu)建有利于學(xué)生理解化學(xué)計(jì)算的本質(zhì)是對化學(xué)問題的數(shù)學(xué)處理過程，即對物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的量化過程，從而培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識、原理分析問題和解決問題的能力。

為更好地培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)計(jì)算思維，教學(xué)過程中要盡可能多地呈現(xiàn)策略性知識。學(xué)習(xí)進(jìn)階概念的提出表明人們應(yīng)該關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程的路徑和方法，通過在整個(gè)做題過程中提供策略性知識，幫助學(xué)生逐步形成化學(xué)計(jì)算思維。在解答計(jì)算題的過程中，可以從審題、問題分析和計(jì)算角度呈現(xiàn)策略性知識，即審題時(shí)如何明確題干文字表述中的命題含義、制約條件、隱含條件等;問題分析時(shí)如何建立條件間的聯(lián)系，解答時(shí)的方法、思路等;計(jì)算時(shí)的注意事項(xiàng)等。策略性知識的呈現(xiàn)，是提供給學(xué)習(xí)者做化學(xué)計(jì)算問題時(shí)的一種解答路徑，學(xué)生在這個(gè)過程中逐步形成白己的化學(xué)計(jì)算思維，繼而向更高水平的化學(xué)計(jì)算能力發(fā)展。

3.拓展習(xí)題類型培養(yǎng)高水平化學(xué)計(jì)算能力

內(nèi)蒙古某些地區(qū)（如呼和浩特、包頭）在中考計(jì)算題命題時(shí)著重考查學(xué)生水平Ⅲ的化學(xué)計(jì)算能力。這就要求教師在教學(xué)時(shí)不能滿足于課程標(biāo)準(zhǔn)和教科書的要求，要在此基礎(chǔ)上再上一個(gè)臺階，以使學(xué)生能夠靈活運(yùn)用各個(gè)知識點(diǎn)，培養(yǎng)他們的舉一反三能力，從而成功實(shí)現(xiàn)知識的遷移。

為幫助學(xué)生達(dá)成高水平的化學(xué)計(jì)算能力，教學(xué)過程中可增設(shè)變式練習(xí)。變式練習(xí)指所考查知識的本質(zhì)不變，概念和規(guī)則的例證發(fā)生變化。變式方法可以有改變設(shè)問角度、改變數(shù)量關(guān)系、改變因果關(guān)系等。變式練習(xí)的訓(xùn)練方式除了一題多變外還可以有一題多解、題型變化等。變式訓(xùn)練有利于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)知識和思維的遷移能力，避免進(jìn)行大量機(jī)械死板的題海訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生對知識的靈活運(yùn)用。

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