化學怎麼讀?同一個反應,要能看、能畫、能寫

重點回答

要把化學讀好,就把每個概念的三種面向連起來:你能觀察到什麼、粒子正在做什麼,以及描述它的符號或方程式。先背下一小組核心事實,然後把大部分時間花在混合的練習題上,逐一檢查錯誤,並在幾天後重做一次。

標題為「化學怎麼讀?同一個反應,要能看、能畫、能寫」,背景為沉靜的單色圖紋

多數在化學上吃力的學生,並不是缺乏努力。他們讀了章節、抄了方程式,考試時還是會僵住。原因通常出在結構上。化學裡的每個概念同時以三種形式存在,而教科書會毫無預警地在它們之間跳來跳去。所以學會化學怎麼讀,主要就是學會刻意地在這三種形式之間來回切換。

這份指南會給你每個主題都適用的三層習慣、一份值得背的簡短清單、一套能讓練習題真正留下印象的方法,以及一份你可以照抄的每週安排。它適用於任何課程,從高中第一堂化學課到大學的普通化學都可以。

為什麼化學感覺比其他科學還難?

化學會同時從三個層次描述同一件事:你能看見的現象、看不見的粒子正在做什麼,以及用來概括它的符號。老師切換層次的速度很快,初學者必須同時記住這三者,工作記憶因此超載。

化學教育家 Alex Johnstone 把這種關係描述成一個三角形。一個角是巨觀層次:會嘶嘶冒泡的發泡錠、顏色的變化、腳踏車上的鐵鏽。第二個角是次微觀層次:你永遠無法直接看見的原子、離子與分子。第三個角是符號層次:化學式、方程式與示意圖。英國皇家化學學會指出,當要求學生同時處理這三者時,新手很快就會負荷過重。

專家讀到 NaCl(aq) 時,會想像被水包圍、彼此分開的鈉離子與氯離子。初學者看到的則是四個字母和兩個括號。符號只有在你先建立了底下的圖像之後才有意義。這就是為什麼只背方程式、不記圖像,常常會在考試壓力下崩潰。

三欄比較:溶解食鹽於水中的巨觀、次微觀與符號層次
同一件事,三種描述。練習在這一列之間來回切換。

化學怎麼讀:用三層習慣來讀

每個新概念,先寫一行你會觀察到什麼,畫出粒子,再寫下符號。檢查三者是否講的是同一個故事。如果缺了一個,或與其他兩者互相矛盾,那個缺口就正是接下來要讀的地方。

把三角形變成一套例行安排。每堂課後,挑出兩到三個關鍵反應或概念,在空白頁上依照以下步驟跑一遍:

  1. 觀察。 寫一句你在實驗室裡會看見、聞到、測量或感覺到的現象。
  2. 畫出。 畫出反應前後的粒子,用圓圈代表原子,並標示電荷。
  3. 寫下。 寫出附有狀態符號的平衡方程式。
  4. 連結。 指出圖中一項能解釋觀察現象的特徵,例如用自由離子來解釋導電性。
  5. 測試。 闔上課本,隔天憑記憶把四個步驟全部重做一次。

以燃燒甲烷為例來示範。你觀察到藍色火焰與熱。你畫出一個 CH4 和兩個 O2 分子,變成一個 CO2 和兩個 H2O,同時舊鍵斷裂、新而更強的鍵形成。你寫下 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O。你把放熱與生成物中較強的鍵連結起來。文字旁邊配上圖畫,就是一種雙重編碼,它在考試時會給你兩條回到概念的路徑。

化學裡該背什麼,又該自己推導什麼?

背下一小組你會不斷用到的核心:元素符號、常見離子的電荷、多原子離子、關鍵定義,以及幾個常數。其餘的東西,例如化學式、平衡方程式與大部分趨勢,則從這個核心加上週期表推導出來。

學生常在兩個極端之間擺盪。有些人想背下章節裡的每一個反應;有些人則因為化學是在講理解,就拒絕背任何東西。兩者都浪費時間。一小組扎實的核心,會讓推理更快,因為你不必在解題的半途還在查電荷。

表格:把化學內容分成用字卡背的部分,與從週期表推導的部分

把「背」的那一欄放進字卡,而且卡片要小:一張卡一個離子,背面寫它的電荷。每天短時間複習,運用間隔重複,直到你能立刻回答。「推導」那一欄裡的東西,則屬於解題練習,不該放進字卡。

怎樣才能把化學題目做得更好?

先研讀一題範例,然後把解答遮住,解類似的題目。一旦你能做了,就混合各種題型,讓你必須自己判斷哪種方法適用。記下每一個錯誤,幾天後不看筆記重做那些題目。

解題能力是循序累積的。先讀一題範例,並大聲解釋每一步。接著,在解答隱藏的情況下解一題幾乎一樣的題目。然後進入混合題組,例如一題化學計量題,可能會與一題氣體定律題和一題限量試劑題並排出現。混合會逼你自己選擇方法,這正是考試要你做的事。

混合練習在數學上有很強的證據支持,而數學是化學解題的近親。在一項針對 787 名七年級學生的隨機試驗中,作業裡題型交錯排列的學生,在一次未預告的測驗中答對率為 61%,而一次只練一種題型的學生則為 38%。若想了解這種方法為何有效,可以參考我們的交錯練習指南。

長條圖:交錯練習後的測驗得分為 61%,區塊練習後則為 38%
Rohrer 等人,2020,七年級數學,未預告的測驗。
快速做一輪選擇題,是在開始題組之前檢查概念的快速方法。

一個讓化學不至於堆積的每週安排

每天短時間的讀書,勝過週末一次的長時間讀書。把三層習慣、字卡與混合題分散安排在一週之中,並以一份計時題組收尾,題組混合本週與較早的主題。

化學是層層累積的。莫耳會出現在化學計量裡,化學計量又會出現在平衡中,平衡則會出現在酸與鹼中。一週落後,往往會讓你付出接下來三週的代價。一套輕鬆而穩定的例行安排,能保護你不會陷入這種狀況。如果你只記得一件關於化學怎麼讀的事,請記住這一件:每天一點點。

一週化學讀書例行安排的時間軸,從週一到週日,每天一個重點

在題組旁邊保留一份錯題本。每個錯誤都寫下是哪個層次出了問題:是看錯了觀察到的現象、把粒子畫錯了,還是符號寫錯了?規律很快就會浮現,它們會準確告訴你下一週該把時間花在哪裡。

化學讀書最常見的錯誤有哪些?

最大的錯誤包括:只重讀而不解題、背方程式卻不記粒子圖像、一次只練一種題型,以及略過單位。每一種都讓人覺得很有生產力,但當題目看起來陌生時,你就會卡住。

  • 把看解答當成練習。 跟著解答走會讓人覺得自己懂了。完全不看解答自己解出來,才是真正的考驗。
  • 只做某一節的奇數題。 真正的考試會混合各章,所以你的練習也應該如此。
  • 跳過畫圖那一步。 如果你無法畫出粒子,就代表你還沒真正掌握這個概念。
  • 考前一晚才臨時抱佛腳。 化學需要在讀書時段之間留出沉澱的時間,所以要提前一週開始。
  • 忽略實驗。 實驗結果就是三角形的巨觀那一角。把每個實驗連結到一個方程式與一張粒子草圖。

在一項對十種常見學習技巧的回顧中,重讀與畫重點屬於效果最弱的策略,而練習測驗與間隔練習則屬於最強的。化學比大多數科目更重視後者,因為幾乎每道考題都要求你做點什麼,而不是背出一句話。若想看這些習慣在各科中的更廣泛觀點,請參考我們的自然科讀書方法指南。

常見問題

一週該讀幾個小時的化學?

沒有唯一正確的數字,一致性比總時數更重要。五次、每次 40 分鐘的讀書,通常勝過一次五小時的長時間讀書,因為化學需要在各次讀書之間留出沉澱的時間。讓你的小測驗與題組成績告訴你要不要增加時間。

化學是數學多,還是背得多?

主要是推理,加上一小組背下來的核心。化學計量與氣體定律需要一些代數,而符號與常見離子則必須熟記。大部分的分數來自把概念應用在題目上。

如果化學已經落後了,要怎麼趕上?

回到你最早、無法憑記憶做出來的那個主題,通常是莫耳或離子化學式,然後從那裡重新建立。往前走的時候,每個後續主題都做幾題。在沒有基礎的情況下跳著讀,通常會讓每個新主題都更難。

有機化學的反應機制要理解還是背?

要理解。反應機制遵循幾種模式,例如電子從富電子的區域移向缺電子的區域。一旦你看見這些模式,就能預測許多反應,而不必逐一背誦。

參考資料

  1. Improve students' understanding with Johnstone's triangle, Royal Society of Chemistry, Education in Chemistry (描述巨觀、次微觀與符號三個層次,以及新手同時處理三者時會負荷過重。)
  2. Efficacy Study of Interleaved Mathematics Practice, Institute of Education Sciences, U.S. Department of Education (787 名七年級學生;交錯練習組在一次未預告的測驗中得到 61%,相較於 38%。)
  3. Improving Students' Learning With Effective Learning Techniques, Association for Psychological Science (對 10 種技巧的回顧;練習測驗與分散練習評價高,重讀與畫重點評價低。)