摘" 要:習題教學是化學教學的重要組成部分,習題講解既要科學嚴謹又要輕松活潑,在指導學生掌握解題方法同時發(fā)展學生思維能力水平.筆者嘗試用游戲思維分析解決化學問題,使學生上習題課時心情上放松快樂,科學上通俗易懂,思維活躍觸類旁通,在實際習題教學中效果明顯.
關鍵詞:消消樂;連連看;找不同;游戲思維;化學解題
中圖分類號:G632""" 文獻標識碼:A""" 文章編號:1008-0333(2024)16-0125-03
收稿日期:2024-03-05
作者簡介:曹茂祥(1979.6—),男,安徽省望江人,本科,中學一級教師,從事高中化學教學研究.
高中化學教學很多時候都是在講解例題和分析試卷,一些教師覺得習題課不好上,學生聽課也沒有上新課那樣有激情.但習題教學是化學教學的重要組成部分,習題教學效果對學生成績影響較大.筆者在教學中嘗試用游戲思維分析解決一些化學問題,在習題課教學中取得了不錯的教學效果.
1" 用“消消樂”和“連連看”的思維解決部分熱化學問題
1.1" 用“消消樂”思維寫熱化學方程式
“消消樂”是一款需要快速分析和判斷的游戲,玩家要迅速地觀察和計算,找到最佳的消除方案,這要求玩家具備較強的邏輯思維和分析能力.消消樂還需要玩家記住一些對象的位置和形狀,以便在消除時能夠迅速找到匹配.
例1
已知:
①Al2O3(s)+3C(s)2Al(s)+3CO(g)
ΔH1=+1344.1 kJ·mol-1
②2AlCl3(g)2Al(s)+3Cl2(g)
ΔH2=+1 169.2 kJ·mol-1
請寫出由Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式.
解題思路" 仔細觀察2個已知反應,對比題目要求可以看出Al是多余物種,消之而后樂(“消消樂”).根據(jù)題目要求,將化學方程式①~②得到目標反應的化學方程式,則ΔH=ΔH1-ΔH2,得到答案:
Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)
2AlCl3(g)+3CO(g)
ΔH=+174.9 kJ·mol-1
“消消樂”不僅可以用于解決部分蓋斯定律的問題,那些由分反應寫總反應的類似問題,只要確定了需要消掉的是哪種物質(或粒子),通過計量數(shù)的乘除和反應式的加減就能得到一個新的反應式而解決問題(消掉不需要的,剩下的就是答案了).
1.2" “連連看”思維求反應熱ΔH
“連連看”游戲就是找出相關聯(lián)的東西,在一定的規(guī)則之內可以作為相關聯(lián)處理,該游戲可以練習眼力,培養(yǎng)注意力、鍛煉觀察與反應能力.
例2" 有3個已知的熱化學方程式,請用a、b、c表示反應④的ΔH.
解題思路" 反應④中S或K2S可以連接到反應②的S或K2S,計量數(shù)相同就不用乘除,都在等號同側就不用減,可以記為+ΔH2;
反應④中2KNO3或N2 都可以連到反應③,分別在等號左右兩邊(不同側)就要用減法(減一個反應就是把這個反應倒過來加),記為-ΔH3;
反應④中3C和3CO2都可以連到反應①,都在等號同一側那就不用減,但反應①需要乘以3計量數(shù)才相等,記為+ 3ΔH1.
根據(jù)上面的分析可以得出結果:
ΔH=+ΔH2-ΔH3+ 3ΔH1
=(b-c+3a)kJ·mol-1
“連連看”思路解題注意:
(1)S和K2S都連到反應②,2KNO3和N2 都連到反應③,3C和3CO2都連到反應①,但是ΔH2、ΔH3、ΔH1在計算中只能各用一次;
(2)聯(lián)系到的物質在等號同側計算用“+”,連到的物質在等號不同側計算用“-”;
(3)連線必須是一一對應,如果某物質在上面已知多個反應多次出現(xiàn)則不能連線;
(4)總反應不是已知的或者無法書寫出來該方法無法使用.
利用“消消樂”和“連連看”的思維方式解決某些化學問題,可以讓學生建立認知模型,并能運用模型解決化學問題,發(fā)展學生“模型認知”核心素養(yǎng)[1].
2" “找不同”思維分析有機合成路線
“找不同”是一種既簡單又有趣的益智游戲,就是從兩幅畫面中盡量多地辨認出不同之處.這些差異可能非常細微,需要觀察者特別留意每一個細節(jié),它突顯了玩家對細節(jié)的敏銳度和發(fā)現(xiàn)事物差異的能力.
很多有機合成路線的分析其實就是在“找不同”,有機合成路線中每一步變化一般只是某個位置或者某個官能團發(fā)生了變化,找到變化前后分子結構(或者分子式里面原子種類和個數(shù))的不同,再思考這種不同是怎么產(chǎn)生的——產(chǎn)生這個變化的反應條件、反應類型和化學方程式的書寫.
例3" 有機合成路線分析——“找不同”.
解題思路" 仔細閱讀上面例子有機合成路線圖中的信息,分析那些已知的分子式或結構簡式,注意圖中圈出的部分,能發(fā)現(xiàn)一些變化前后的不同(有時候相同點也很重要).只要找到了合成路線中每步變化前后的不同,離成功就很近了.
3" 用推理破案和逃脫類游戲思維解決元素推理和離子推斷問題
推理破案游戲屬于益智游戲,是綜合能力訓練營,主要訓練推理判斷能力和邏輯思維能力.逃脫互動游戲一般具有較大的趣味性及挑戰(zhàn)性,憑借縝密的推理,最終在規(guī)定時間內完成任務.
例4" 離子推斷示例(節(jié)選)
pH=0的某X溶液中,除H+外,還可能存在Al3+、Fe2+、Ba2+、NH+4、Cl-、CO2-3、SO2-4、NO-3中的若干種,現(xiàn)取適量X溶液進行如下一系列實驗,請分析確定X溶液的組成.
解題思路
離子推斷思路解析:X溶液pH=0可排除CO2-3;加Ba(NO3)2產(chǎn)生氣體A應該是NO,證明X中Fe2+的存在,同時排除NO-3,產(chǎn)生沉淀C應該是BaSO4,證明SO2-4的存在,同時說明X中不含Ba2+;溶液B加NaOH產(chǎn)生氣體D應該是NH3,說明X中含有NH+4;沉淀F含有Fe(OH)3不會有Al(OH)3,因為NaOH過量如果有Al3+也是生成AlO-2;溶液E通入過量CO2產(chǎn)生沉淀H應該是
Al(OH)3,證明X中含有Al3+.
綜上所述,X中除H+外含有Fe2+、SO2-4、NH+4、Al3+,X中一定沒有的離子CO2-3、NO-3、Ba2+,不能確定是否存在Cl-.
元素推理和離子推斷等推斷類問題,主要考查學生的邏輯思維能力和推理判斷能力等,這顯然跟推理破案和逃脫類游戲需要的思維能力類似,這些化學問題和這類益智游戲都能發(fā)展學生的證據(jù)推理核心素養(yǎng).
4" 用“闖關冒險”類游戲思維分析化工流程題
闖關冒險類游戲不僅充滿了挑戰(zhàn)和樂趣,提高孩子的專注力,很好地鍛煉孩子的控制情緒的能力,還會有效地鍛煉孩子的空間邏輯思維.玩家需要集中精力,思考辦法,找到有效的解決方案.在游戲中,團隊合作也是非常重要的.游戲需要高效的溝通和協(xié)作,以確保每個人都能發(fā)揮自己的優(yōu)勢,更好地完成任務.
化工流程就像是化學元素的闖關冒險,一般就是主角元素帶領配角雜質元素的一趟闖關冒險之旅.每經(jīng)過一個關卡,采取什么措施、加入什么物質、發(fā)生了哪些變化都要仔細閱讀題中信息做出判斷.每一個關卡都有其用意,或者某元素被除去,或者某元素轉化了一種存在形式.有些元素組成的物質可以循環(huán)利用,有些元素組成的物質可以回收利用,主角元素才是最后成功闖關的勝利者.通過這類問題的解決,能讓學生認識物質是運動和變化的,知道化學變化需要一定的條件,并遵守一定的規(guī)律,這些化學問題能很好地發(fā)展學生的變化觀念.
5" 結束語
利用游戲思維分析化學問題能調動學生上習題課的積極性,學生上課心情更加放松快樂,內容科學通俗易懂,思維活躍觸類旁通.然而,不少學生沉溺游戲荒廢學業(yè),這也是讓家長和教師頭痛的問題.但教師也不用談游戲就色變,學生在課外或者假期適當玩一些益智游戲也是可以提升能力的.國外一些研究表明玩益智游戲可以提升孩子的注意力和空間想象能力,使其學會應對挫折和憤怒,讓心情變好,緩解焦慮.團隊合作類的游戲還能有效提高集體觀念、團隊精神和配合意識.
習題教學是化學教學的重要組成部分,希望筆者的這些嘗試能夠給大家一些啟發(fā).
參考文獻:[1]
房喻,徐端鈞.普通高中化學課程標準解讀[M].北京:高等教育出版社,2020:55-56.
[責任編輯:季春陽]