賈霈
摘 要:計算思維是以計算過程為基礎,利用計算機科學概念和思維方式,完成相關(guān)問題的解答和設計,幫助人們理解和利用知識的思維活動,具有抽象性和自動化特點。在非計算機領域中應用計算思維主要體現(xiàn)在科研領域,如計算生物學、計算化學等。化學是高中階段的一門重要學科,計算思維在化學學習應用中的研究不多,結(jié)合學生的日常學習,借助計算思維培養(yǎng)學生多元化計算思維能力,推動化學教學有效開展。結(jié)合高中化學教學,提出幾點計算思維的應用策略。
關(guān)鍵詞:計算思維;高中化學;應用策略
計算思維并非是一門孤立的學問,同時也并非一門學科知識,主要源自計算機科學,與數(shù)學思維有著非常密切的關(guān)系。計算思維和數(shù)學思維緊密相連,借助計算思維解決問題,需要利用相應的模型,將復雜問題簡化處理,利用計算思維的可靠性和自動化解決學生的學習問題。因此,在高中化學課堂中,有效利用計算思維,優(yōu)化課堂教學活動,可以幫助學生理解化學知識,掌握計算思維方式開展學習活動,完善學生的知識結(jié)構(gòu)。
一、借助抽象計算思維,優(yōu)化化學教學活動
高中化學知識內(nèi)容較為抽象,學生的課堂學習和理解有著一定的難度,為了幫助學生更好地學習和掌握化學知識,教師可以結(jié)合計算機思維中的抽象思維,轉(zhuǎn)化問題解決方式,借助計算機處理方式,將復雜的知識簡單化,從表面探索問題本質(zhì),結(jié)合現(xiàn)象分析其本質(zhì),加深化學抽象知識的學習和理解,提高化學課堂教學效果。例如,人教版高中化學必修一“離子反應”的教學中,為了幫助學生理解離子反應這一抽象概念,教師可以借助抽象計算思維,有效利用計算機技術(shù),讓學生觀察表面現(xiàn)象,開展深層次的理解。在具體課堂中,教師可以結(jié)合兩個化學實驗活動,如硫酸銅溶液和氯化鈉溶液混合、硫酸銅溶液和氯化鋇溶液混合兩個化學反應,結(jié)合實驗現(xiàn)象的觀察讓學生對實驗前后的離子變化進行分析和總結(jié)。通過實驗觀察其表象,教師借助計算機課件播放離子反應的動畫,將抽象的離子反應內(nèi)容,更加形象地展示出來,幫助學生更好地學習和理解,提高課堂教學效果。高中化學課堂中,借助計算思維實現(xiàn)抽象知識的形象轉(zhuǎn)化,教師能引導學生從現(xiàn)象深入理解化學知識本質(zhì)。
二、借助遞歸計算思維,優(yōu)化化學教學效果
遞歸思維主要結(jié)合課堂教學過程,引導學生尋找規(guī)律,優(yōu)化課堂學習過程,開展課堂推理活動,將較為復雜困難的問題轉(zhuǎn)化成多個小問題,幫助學生全面掌握化學知識,完善學生的知識結(jié)構(gòu)體系。借助計算機的程序結(jié)構(gòu),簡化課堂活動設計,引導學生由淺入深地思考化學問題,加深化學知識本質(zhì)的學習和理解,構(gòu)建高效化學課堂。例如,人教版高中化學必修二“元素周期律”的教學中,為了幫助學生掌握元素周期律知識,教師可以利用計算機創(chuàng)設問題情境,通過多個問題引導學生思考,提高學生課堂學習效果。問題一:原子序數(shù)是什么?結(jié)合其規(guī)定方式,序數(shù)與原子組成的哪些粒子數(shù)有關(guān)?結(jié)合問題,教師可以利用多媒體課件展示核電荷數(shù)1~18的元素,將學生劃分成相應的小組,單數(shù)小組畫出3~10號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖,雙數(shù)小組畫出11~18號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖,所有學生畫出1、2號原子結(jié)構(gòu)示意圖。在學生完成示意圖繪制之后,利用課件展示18個元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。通過學生的繪制和觀察,讓學生尋找原子核最外層電子排布和原子序數(shù)的規(guī)律。教師繼續(xù)展示課本中的相關(guān)表格,繼續(xù)追問,問題二:在表格中,元素原子半徑和原子序數(shù)有著怎樣的規(guī)律性變化?問題三:元素化合價和元素原子序數(shù)有著怎樣的規(guī)律性變化?借助此種思維方式,幫助學生掌握元素周期律知識,深入理解元素周期律本質(zhì)。
三、引入模型計算思維,提高化學學習效果
高中化學課堂中,有不少知識內(nèi)容較為抽象,僅僅依靠文字講解難以幫助學生學習和理解,因此教師可以利用計算思維中的模型思維向?qū)W生展示知識相關(guān)模型,幫助學生學習和掌握知識。高中化學課堂中,對于重點和難點內(nèi)容,學生學習較為困難,教師通過構(gòu)建和展示化學模型,引導學生思考和探究,利用計算機創(chuàng)建模型,進行相應的修改和完善,使學生更加全面地掌握化學知識內(nèi)容。例如,人教版高中化學必修二“最簡單的有機化合物”的教學中,通過課堂活動要求學生掌握甲烷的結(jié)構(gòu),從而深入理解甲烷性質(zhì),推出烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),加深對有機物性質(zhì)的學習和掌握。在具體的課堂活動中,教師鼓勵學生動手制作甲烷結(jié)構(gòu)模型,結(jié)合相應的實驗活動,開展自主探究活動。為了幫助學生更好地理解,教師借助多媒體播放烷烴相關(guān)動畫視頻,借助對比、分析和模型構(gòu)建,使學生掌握多樣化學習方式,提高課堂教學效果,實現(xiàn)學生化學思維的培養(yǎng)。
四、結(jié)語
高中化學教學中,計算思維可應用在多個方面,教師要借助計算思維完成課堂教學任務。在實際的化學教學中,計算思維還有很多應用空間,教師要不斷探索和發(fā)現(xiàn)。通過計算思維的引入和應用,教師要培養(yǎng)學生良好的思維習慣,使其掌握科學有效的學習方法,提高學生課堂學習效果,實現(xiàn)學生多元化思維培養(yǎng),構(gòu)建高效化學課堂。
參考文獻:
[1]曹玉峰,郭津含,曹恩強.計算思維在高中化學學習中的應用[J].吉林省教育學院學報,2019,35(10):119-122.
[2]王榮良.基于思維視角的計算思維教育落實[J].中小學數(shù)字化教學,2020(1):20-23.
編輯 薄躍華