基于学习进阶的初中化学计算习题与内蒙古中考计算题的比较分析

张静 王娟 李玉珍

摘要：化学计算是以化学概念、原理为基础，贯穿了各种化学知识的综合应用，在化学知识体系中占有重要地位。基于学习进阶理论，将初中学生的化学计算能力分为识别、应用、建构三个水平，作为分析教科书课后计算习题和近五年内蒙古不同地区中考化学计算题的依据。研究发现，教科书课后习题主要考查学生识别和应用两个水平的计算能力，而中考重在考查应用或建构水平的化学计算能力。由此，对初中化学计算的教学提出几点建议，以期对初中化学一线教师提供帮助。

关键词：学习进阶;初中化学;化学计算能力

文章编号：1008-0546（2020）04-0063-05

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2020.04.016

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，培养他们的计算能力以及分析问题和解决问题的能力[1]，在化学知识体系中占有重要地位。但是，初中化学教学实践表明，初中学生学习化学计算普遍感到较难，虽然师生平时花费了大量的时间讲解和训练，但效果并不明显[2]。有研究者通过将初中化学计算题进行分类，从而提出教学策略，促进学生分析问题和解决问题能力的发展[3-4]，但这些研究都缺乏一定的理论基础，不利于学生对化学计算的深入学习。基于学习进阶理论，对化学计算进行逐层深入的意义建构，能有效促进学生对化学计算的深入学习。学习进阶是学生关于某一知识及相关技能、能力、实践活动在一段时间内进步、发展的历程，表现为特定知识、技能和能力的潜在发展序列[6]。将学习进阶作为理论基础应用于化学计算的学习，符合学生的认知发展规律，有利于学生对化学计算的本质及意义有深入的理解。

一、初中化学计算能力的学习进阶水平划分

目前国内外学者对学习进阶的定义呈现多样化，但均試图刻画学生认知和思维模式的变化[7]。现阶段，美国国家理事会（NRC）对学习进阶的定义得到多数研究者的认同，它将学习进阶定义为“对学生在一定时间跨度内，学习和探究某一主题时，依次进阶、逐级深化的思维方式的表述”[8]。“化学计算”作为一项基本技能，是以基本概念、基本理论、元素化合物知识为基础，以化学式、化学方程式及溶液组成等蕴含的量的关系为依据进行分析判断、推理、运算的过程[9]。基于NRC对学习进阶的界定，针对“化学计算”能力的学习进阶是“在中学化学学习过程中，基于化学核心概念、原理，结合物质性质进行计算的从简单到复杂、从单一到综合的思维路径的描述”。

鉴于此，将初中生化学计算能力分为识别、应用和建构三个水平层次。水平I的计算仅依据化学概念进行简单计算，内容维度单一，计算难度低，属于进阶起点。水平Ⅱ的计算包括两个及以上知识点，计算依据并不单一，属进阶中间水平。水平Ⅲ的计算则是在多维度内容下灵活运用多个知识点，同时也是对题目的自我解析及构建过程，属于进阶终点。具体如表1所示。

二、基于学习进阶水平的初中化学教科书课后计算习题的统计分析

全日制《义务教育化学课程标准（2011版）》（以下简称课程标准）在初中化学计算的内容上，提出了初步学会简单计算的目标要求，并在内容标准中明确指出：能进行溶质质量分数的简单计算;利用相对原子质量、相对分子质量进行物质组成的简单计算;能看懂某些商品标签上标示的组成元素及其含量;认识质量守恒定律，能说明化学反应中的质量关系;能根据质量守恒定律进行简单的计算;认识定量研究对于化学科学发展的重大作用[10]。

根据课程标准对化学计算的要求，将初中化学计算题分为三类，即有关化学式的计算、有关化学方程式的计算和有关溶液的计算，具体如表2所示[11]。

本义选取科学教育出版社的化学教科书（九年级上、下册）（以下简称科教版教科书）为研究对象，整理出所有关于化学计算的课后习题，归纳整理出各题目所考查的计算能力水平和对应的类别，如图l所示。

由图1可以看出，教科书注重学生基础能力的培养，课后习题的安排基本是考查学生前两个水平的计算能力。其中考查第1水平的题目最多，第Ⅱ水平的题目次之，而第Ⅲ水平的化学计算题在教科书课后习题中的分布微乎其微。这与义务教育阶段化学课程应体现基础性的课程性质有关。义务教育阶段，化学教育教学应该体现启蒙性、基础性[12]。为的是给学生提供未来发展所需的最基础的化学知识和技能，所以教科书对于能力的要求偏向于基础型。

从考查形式来看，课后习题中的计算题主要分为两类。一类是每一问的设置着重落实一个基础概念;另一类是层层递进由简至繁。前者多属于考查学生水平I的能力，计算维度单一，无需反复思考可直接根据化学概念、原理进行的计算;后者多属于第Ⅱ水平的计算，需要对题目进行一定的分析才能解答。分别选取一道考查学生水平I和水平Ⅱ计算能力的课后习题为例作简要分析说明，具体如表3所示。

三、基于学习进阶水平的中考化学计算题统计分析

中考是高中选拔性考试，也是初中教学的风向标，而化学计算是中考化学试题中的必考内容。选择内蒙古自治区使用科教版教科书的地区（包括呼和浩特市、包头市、鄂尔多斯市、赤峰市、通辽市）为研究对象，将近五年来这些地区的中考化学试卷中有关化学计算的题目依据所考查计算能力的水平进行整理统计，得出不同水平的化学计算题分值占总分的百分比如图2所示。

由图2可以看出，近五年内蒙古不同地区的中考化学试卷中，会稳定出现一定分值的化学计算题目。每一年的中考化学计算题对学生化学计算能力水平的考查略有差异。但从中考不同水平化学计算题分值占比可以看出，呼和浩特市和包头市（同乌兰察布、锡盟、乌海）的中考化学计算题目，对学生能力的考查主要是水平Ⅱ和水平Ⅲ，即考查学生对于化学概念、原理的应用和对于一个知识点的举一反三能力。在鄂尔多斯市、赤峰市和通辽市近五年的中考化学试卷中，计算题目对学生能力的考查分布于水平I和水平Ⅱ，但考查学生化学计算能力第Ⅱ水平的题目分值占比明显高于考查学生化学计算能力第1水平的题目分值占比。由此可以看出这三个地区的中考化学计算题目主要考查学生掌握化学概念、原理，在分析、应用化学概念或原理的基础上进行计算的能力，即对化学计算能力的要求主要是水平Ⅱ。对比呼和浩特市和包头市中考化学试卷对计算题的考查能力，这些地区考查的化学计算能力偏低。

以上各地区的中考化学试卷除了在选择题和填空题中考查化学计算知识外，还将计算类问题单独出题（除2018、2019年赤峰市中考试题），它主要以文字叙述的形式出题，也会结合坐标曲线、实验或标签进行出题。内容大多是将金属冶炼、金属与酸、酸与盐、碱与盐、盐与盐等知识整合化，考查含杂质的混合物（杂质不参加反应）和溶质质量分数的计算。题目一般设两小问，呼和浩特市和包头市（同乌兰察布、锡盟、乌海）中考化学试卷中，第一问对学生化学计算能力的考查多属于水平Ⅱ;第二问对学生能力的考查多属于水平Ⅲ。鄂尔多斯市、赤峰市和通辽市的中考化学试卷中，第一问常以填空的形式出现，能力水平多属于I;第二问多是考查溶质质量分数的计算，能力水平多属于Ⅱ。例如2016年赤峰市中考化学试卷的20题，如表4所示。

将近五年内蒙古以上地区中考化学试卷中有关计算的题目以表2为依据，统计出中考化学试题中不同类别的计算题数目占总题目数的百分比，如表5所示。

由表5可以看出，每一年内蒙古不同地区的中考化学试卷会稳定考查一定数目的计算题来测试学生的化学计算能力。从题目的考查类别来看，关于化学式的计算题目相对较少，计算题多数是围绕化学方程式和溶液这两类进行的。从计算题数目占试卷总题目数的百分比来看，每年化学计算题数目所占的比例基本呈稳定趋势。例如，自2015年到2019年间，呼和浩特市中考化学试卷中涉及到的计算类题目占试卷总题目数的百分比稳定在22.2%至25.O%之间。

四、对初中化学计算的教学建议

针对比较分析化学教科书课后计算题和内蒙古不同地区中考试卷中所考查学生的计算能力水平所得结论，对初中有关化学计算的教学提出以下几点建议。

1.设置进阶性练习题夯实基础

研究结果表明，义务教育教科书对于计算题的能力要求以水平I为主，水平Ⅱ次之;而中考试题对学生的计算能力要求建立在教科书课后习题之上，主要考查学生第Ⅱ和第Ⅲ水平的化学计算能力，它们之间对于能力的要求呈阶梯性上升。教科书通过夯实基础，令学生掌握化学概念、原理从而进行相关计算，而中考化学试题大多是在学生理解化学基本概念、原理后，考查他们分析问题、综合运用知识的能力。

因此，在进行有关化学计算的教学时，练习题的设置要有进阶性。当完成某一知识的学习后，要选择有进阶性的习题进行练习，后面的习题是在学生熟练掌握前面习题涉及的化学知识、原理基础上进行拓展的，考查的知识点更深层次、更全面。习题的进阶性可以帮助学生在原有认知的基础上对知识进行逐层深入的意义建构，同时可以探查学生计算能力所处的水平层次，从而有利于教师及时对教学进行调控。

2.多呈现策略性知识培养化学计算思维

中考计算类题目注重考查学生的化学计算思维（如表4的举例）。教师在教学时除了夯实基础外，还应注重学生化学计算思维的培养。化学计算思维的渗透与构建有利于学生理解化学计算的本质是对化学问题的数学处理过程，即对物质的组成、结构、性质和变化规律的量化过程，从而培养学生运用化学知识、原理分析问题和解决问题的能力。

为更好地培养学生的化学计算思维，教学过程中要尽可能多地呈现策略性知识。学习进阶概念的提出表明人们应该关注学生学习过程的路径和方法，通过在整个做题过程中提供策略性知识，帮助学生逐步形成化学计算思维。在解答计算题的过程中，可以从审题、问题分析和计算角度呈现策略性知识，即审题时如何明确题干文字表述中的命题含义、制约条件、隐含条件等;问题分析时如何建立条件间的联系，解答时的方法、思路等;计算时的注意事项等。策略性知识的呈现，是提供给学习者做化学计算问题时的一种解答路径，学生在这个过程中逐步形成白己的化学计算思维，继而向更高水平的化学计算能力发展。

3.拓展习题类型培养高水平化学计算能力

内蒙古某些地区（如呼和浩特、包头）在中考计算题命题时着重考查学生水平Ⅲ的化学计算能力。这就要求教师在教学时不能满足于课程标准和教科书的要求，要在此基础上再上一个台阶，以使学生能够灵活运用各个知识点，培养他们的举一反三能力，从而成功实现知识的迁移。

为帮助学生达成高水平的化学计算能力，教学过程中可增设变式练习。变式练习指所考查知识的本质不变，概念和规则的例证发生变化。变式方法可以有改变设问角度、改变数量关系、改变因果关系等。变式练习的训练方式除了一题多变外还可以有一题多解、题型变化等。变式训练有利于培养学生化学知识和思维的迁移能力，避免进行大量机械死板的题海训练，从而实现学生对知识的灵活运用。

参考文献

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