中学化学教材中计算题编写的思考

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1、中学化学教材中计算题编写的思考王玲玲毕华林（山东师范大学化学系，250014）摘要：本文通过对美国高中化学教材中计算题编写思路和方法的分析，探讨了解决化学计算题的心理机制，提出在教材编制中要重视解题的方法和思路等策略性知识，在提高学生计算技能的同时，培养学生科学的思维方式，逐步形成分析问题和解决问题的能力。关键词：化学教材；计算题；问题解决策略化学计算是从量的方面来加深学生对化学概念和原理的理解，使他们进一步掌握物质的性质及其变化规律，培养他们分析问题和解决问题的能力。教科书在从对知识陈述的“教本”向作为学生学习工具的“学本”进

2、行功能性转变的过程中，对这部分内容该如何呈现，才能真正提高学生的计算技能，形成分析问题和解决问题的能力。本文在分析了美国《现代化学》教材中计算题编写特点的基础上，从学习心理学的角度对化学教材中计算题的编写提出了我们的看法。一、解决化学计算题的心理机制从心理学角度研究问题的解决过程，有助于揭示学生解决化学计算题的思维特征及所运用的知识类型，把握学生解决问题的内部心理机理，从而提出相应的解题思路和方法策略。现代信息加工心理学将问题定义为“给定信息和目标之间有某些障碍需要被克服的刺激情境”。学生在解决一道化学计算题时，从已知到未知的问

3、题空间里，学生将原有化学知识经验和当前问题的组成成分重新改组、转换或联合，经过目标定向的搜寻，问题空间的认知过程，达到对问题的解决。具体分析，其解题过程可分为四个步骤：问题的表征，设计解题计划，执行解题计划，监控。现以美国《现代化学》教材中的一个例题为例，来分析解决化学计算题的心理机制过程。例题：光合作用中，植物通过太阳光的能量将二氧化碳和水合成葡萄糖和氧气。化学方程式如下：6CO2(g)+6H2O(l)＝C6H12O6(s)+6O2(g)，问消耗3.00mol水能生成多少克葡萄糖？四个步骤如下：（1）问题表征进行问题表征需要解

4、题者具有必需的陈述性知识，也即有关的化学概念和原理的知识，这是进行化学计算的基础。离开了这个基础去进行化学计算，只能是徒劳的“数字游戏”。本题中需要解题者知道“物质的量”“摩尔质量”的涵义，明确已知量（条件）和未知量（目标）及其相互关系，把问题中的每一陈述转换为解题者内部的心理表征。（2）设计解题计划这是解决问题的关键所在。计划是在理解了问题的条件和目标后，设计出一套解题方案。解题方案的构建和子目标的分解总是受解题者和总目标的控制和调节的。本题中可以把问题分解为：a．找出水和葡萄糖之间物质的量的转换因子，求生成葡萄糖的物质的量（

5、mol）b．找出葡萄糖的摩尔质量M（C6H12O6）（g/mol），计算生成葡萄糖的质量mC6H12O6（g）c．列出总的式子nH2O(mol)×=mC6H12O6(g)这个阶段需要解题者具有相应的解题策略的知识。研究表明，学生解题策略的习得可以通过系统而长期的教学得到改善。这就是要求在教学中，要注重对学生进行解题方法和思路的引导，帮助学生掌握有效学习的规则、方法、技巧，使学生获得关于如何解决问题的方式方法的认知策略，同时在解题过程中提醒学生时刻对自己的思维过程进行有意识地监控，形成反省认知的策略。（3）执行解题计划在理顺了各相

6、关项的逻辑关系后，解题者可利用数学计算规则进行一系列的数学运算。学生理解了本题中“物质的量、质量、摩尔质量”等这些概念的涵义和各个“量”的关系后，方能进行正确的计算。3.00molH2O××180.18g/mol=90.1gC6H12O6（4）监控在问题解决的全过程中，解题者都会对自己的思维过程进行有意识的监控，监控自己所采取的每一步措施。当得出具体答案时，解题者通常要检查自己的结果是否合乎题意，单位是否正确，有效位数是否恰当等（90.1为三位有效数字）。二、美国《现代化学》教材中计算题的编写《现代化学（ModernChemis

7、try）》是美国著名的高中化学教材，自1918年出版以来，已多次修订，在众多的教材中占有50%的发行量，经过其自身的不断发展，现已成为评价其他化学教材的参照标准。该教材把培养学生的能力以及科学方法与科学态度放在极其重要的地位，在内容的呈现方式上，更是注重过程方法的引导，将策略性知识作为教材内容的一部分编排到课本之中。如在第一单元《化学与物质》第2章第3节“科学计数法”中，着重编入了解决化学计算题的过程方法。教材中指出“分析解决一个问题需要一定的练习和逻辑的方法”“应给学生提供一个有效分析问题的过程”。然后列出了问题解决的四个步骤

8、，原文如下：1．分析解决一个计算类问题的第一步是仔细读题，至少阅读两遍，并分析其中所含的信息。注意任何重要的描述性术语和额外的一些信息。确定并列出已知的数据，同时确定未知量——你要求的量。2．计划第二步是对要解决的问题做出一定的计划安排。计划应该表明从已知的信息