探讨计算思维在高中化学学习中的应用

贾霈

摘 要：计算思维是以计算过程为基础，利用计算机科学概念和思维方式，完成相关问题的解答和设计，帮助人们理解和利用知识的思维活动，具有抽象性和自动化特点。在非计算机领域中应用计算思维主要体现在科研领域，如计算生物学、计算化学等。化学是高中阶段的一门重要学科，计算思维在化学学习应用中的研究不多，结合学生的日常学习，借助计算思维培养学生多元化计算思维能力，推动化学教学有效开展。结合高中化学教学，提出几点计算思维的应用策略。

关键词：计算思维;高中化学;应用策略

计算思维并非是一门孤立的学问，同时也并非一门学科知识，主要源自计算机科学，与数学思维有着非常密切的关系。计算思维和数学思维紧密相连，借助计算思维解决问题，需要利用相应的模型，将复杂问题简化处理，利用计算思维的可靠性和自动化解决学生的学习问题。因此，在高中化学课堂中，有效利用计算思维，优化课堂教学活动，可以帮助学生理解化学知识，掌握计算思维方式开展学习活动，完善学生的知识结构。

一、借助抽象计算思维，优化化学教学活动

高中化学知识内容较为抽象，学生的课堂学习和理解有着一定的难度，为了帮助学生更好地学习和掌握化学知识，教师可以结合计算机思维中的抽象思维，转化问题解决方式，借助计算机处理方式，将复杂的知识简单化，从表面探索问题本质，结合现象分析其本质，加深化学抽象知识的学习和理解，提高化学课堂教学效果。例如，人教版高中化学必修一“离子反应”的教学中，为了帮助学生理解离子反应这一抽象概念，教师可以借助抽象计算思维，有效利用计算机技术，让学生观察表面现象，开展深层次的理解。在具体课堂中，教师可以结合两个化学实验活动，如硫酸铜溶液和氯化钠溶液混合、硫酸铜溶液和氯化钡溶液混合两个化学反应，结合实验现象的观察让学生对实验前后的离子变化进行分析和总结。通过实验观察其表象，教师借助计算机课件播放离子反应的动画，将抽象的离子反应内容，更加形象地展示出来，帮助学生更好地学习和理解，提高课堂教学效果。高中化学课堂中，借助计算思维实现抽象知识的形象转化，教师能引导学生从现象深入理解化学知识本质。

二、借助递归计算思维，优化化学教学效果

递归思维主要结合课堂教学过程，引导学生寻找规律，优化课堂学习过程，开展课堂推理活动，将较为复杂困难的问题转化成多个小问题，帮助学生全面掌握化学知识，完善学生的知识结构体系。借助计算机的程序结构，简化课堂活动设计，引导学生由浅入深地思考化学问题，加深化学知识本质的学习和理解，构建高效化学课堂。例如，人教版高中化学必修二“元素周期律”的教学中，为了帮助学生掌握元素周期律知识，教师可以利用计算机创设问题情境，通过多个问题引导学生思考，提高学生课堂学习效果。问题一：原子序数是什么？结合其规定方式，序数与原子组成的哪些粒子数有关？结合问题，教师可以利用多媒体课件展示核电荷数1～18的元素，将学生划分成相应的小组，单数小组画出3～10号元素的原子结构示意图，双数小组画出11～18号元素的原子结构示意图，所有学生画出1、2号原子结构示意图。在学生完成示意图绘制之后，利用课件展示18个元素的原子结构示意图。通过学生的绘制和观察，让学生寻找原子核最外层电子排布和原子序数的规律。教师继续展示课本中的相关表格，继续追问，问题二：在表格中，元素原子半径和原子序数有着怎样的规律性变化？问题三：元素化合价和元素原子序数有着怎样的规律性变化？借助此种思维方式，帮助学生掌握元素周期律知识，深入理解元素周期律本质。

三、引入模型计算思维，提高化学学习效果

高中化学课堂中，有不少知识内容较为抽象，仅仅依靠文字讲解难以帮助学生学习和理解，因此教师可以利用计算思维中的模型思维向学生展示知识相关模型，帮助学生学习和掌握知识。高中化学课堂中，对于重点和难点内容，学生学习较为困难，教师通过构建和展示化学模型，引导学生思考和探究，利用计算机创建模型，进行相应的修改和完善，使学生更加全面地掌握化学知识内容。例如，人教版高中化学必修二“最简单的有机化合物”的教学中，通过课堂活动要求学生掌握甲烷的结构，从而深入理解甲烷性质，推出烷烃的结构和性质，加深对有机物性质的学习和掌握。在具体的课堂活动中，教师鼓励学生动手制作甲烷结构模型，结合相应的实验活动，开展自主探究活动。为了帮助学生更好地理解，教师借助多媒体播放烷烃相关动画视频，借助对比、分析和模型构建，使学生掌握多样化学习方式，提高课堂教学效果，实现学生化学思维的培养。

四、结语

高中化学教学中，计算思维可应用在多个方面，教师要借助计算思维完成课堂教学任务。在实际的化学教学中，计算思维还有很多应用空间，教师要不断探索和发现。通过计算思维的引入和应用，教师要培养学生良好的思维习惯，使其掌握科学有效的学习方法，提高学生课堂学习效果，实现学生多元化思维培养，构建高效化学课堂。

参考文献：

[1]曹玉峰，郭津含，曹恩强.计算思维在高中化学学习中的应用[J].吉林省教育学院学报，2019，35（10）：119-122.

[2]王荣良.基于思维视角的計算思维教育落实[J].中小学数字化教学，2020（1）：20-23.

编辑 薄跃华