化學，是自然界的語言，是物質世界的密碼。日常生活中，每一次呼吸、燃燒，甚至一杯水的存在，都蘊含奧秘。學習化學是學如何看待這個世界的運作，用數據和原理解釋自然的秩序。為幫助大家參加IGCSE化學科考試，筆者整理了學習和備考攻略。
學習策略：構建基礎
1. 熟悉並分解考試大綱：大綱詳列學生應掌握的知識點和技能，涵蓋理論、實驗和計算等內容，能助具體化學習目標，並有效規劃學習進程。
- 系統學習：將大綱分為若干主題，例如原子結構與周期表 （Atomic Structure and Periodic Table）、化學鍵（Chemical Bonding）、化學計算（Stoichiometry）、電化學 （Electrochemistry）等逐一學習；拆解每一章節成小目標，逐步完成，避免感到壓力過大。
- 建立清單：將大綱的每個知識點列為清單，並在掌握後打勾標記完成。這不僅能增強學習的成就感，還能確保沒有遺漏任何重要內容。
- 關注高頻考點：某些核心主題如摩爾計算（Mole Calculations）、反應速率（Rates of Reaction）、化學平衡（Chemical Equilibrium）和電解反應（Electrolysis）經常是考試的重點。針對這些高頻考點重點複習和題目練習，能大幅提升分數。
2. 善用筆記整合知識與重點：筆記是促進理解和鞏固記憶的重要手段，幫助將複雜的訊息簡化為結構化的知識體系。
- 結構化框架：每個章節應分為基本定義、核心概念、化學方程式和例題，例如在學習化學鍵時，可以分為離子鍵 （Ionic Bonding）、共價鍵（Covalent Bonding）和金屬鍵（Metallic Bonding），並以生活中的例子輔助理解，如食鹽的離子鍵、二氧化碳的共價鍵，以及金屬中的金屬鍵。
- 使用圖表和概念圖：畫出周期表（Periodic Table）的趨勢圖，如原子半徑（Atomic Radius）、電負性（Electronegativity）和電離能（Ionization Energy） 的變化趨勢；在學習電解池（Electrolytic Cell）時，畫出陽極和陰極的離子移動圖，幫助記憶反應過程。
- 記錄常見錯誤：記錄練習時的錯誤，並在旁邊寫詳細的正確答案和解釋，例如學生經常在摩爾計算中漏掉單位轉換（如cm³轉為dm³），或在平衡化學方程式時遺漏原子數，需要特別標註提醒。
3. 主動理解 捨死記硬背：死記硬背可能幫助短期記憶，但深刻的理解才能帶來長期的學習效果。學生要將理論與現實聯繫，如燃燒反應（Combustion Reactions）可與汽車引擎的運作聯繫起來；酸鹼中和反應（Neutralization Reactions）可聯想到胃藥中抗酸劑的作用。
另外，當學習每個概念時，問自己為什麼這樣發生？這個現象是如何解釋的？這種思考方式能幫助深化理解。
理解化學的關鍵點：
- 原子結構與周期表：理解電子排布（Electronic Configuration）如何影響元素的化學性質，例如金屬的反應性隨族號增加而增加；而非金屬的反應性則隨族號減少而減低。掌握周期表結構，如族（Group） 和周期的意義，並理解它們如何影響元素的化學行為。
- 化學計算：摩爾概念是核心，學生應熟練掌握此公式，並練習應用於不同的化學計算場景，如滴定實驗或氣體反應。
- 反應原理：理解氧化還原反應 （Redox Reactions） 的本質──電子的得失；以及酸鹼反應（Acid-Base Reactions）中質子的轉移。這些基本概念是解釋大多數化學反應的基礎。
4. 有機化學──掌握碳的基礎知識：Organic Chemistry是一大重點，也是許多學生感到困難的部分。這領域主要研究含碳化合物的結構、性質和反應。儘管有機化學看似充滿複雜的分子式和反應方程式，但只要掌握核心概念，就能輕鬆應對。
以下是學習有機化學的幾個關鍵策略：
- 熟悉基本官能基與分類：考試主要涵蓋烷烴（Alkanes）、烯烴（Alkenes）、醇（Alcohols）、羧酸（Carboxylic Acids）和酯（Esters），學生應理解這些化合物的基本結構、命名規則，以及它們的化學性質。如烯烴比烷烴更具反應性，因為它們含有雙鍵，能發生加成反應（Addition Reactions）。
- 理解重要的化學反應：掌握考試常見的有機反應，如：
- 燃燒反應（Combustion）：烷烴和烯烴燃燒時產生二氧化碳和水，但氧氣不足時可能產生一氧化碳和碳煙，這與環境污染密切相關。
- 加成反應：烯烴可以與溴水（Bromine Water）反應，使棕色溶液褪色，這是檢測烯烴的常用實驗。
- 發酵作用（Fermentation）與乙醇製備：理解如何利用發酵法製造乙醇，以及乙醇在燃料和工業中的應用。
- 使用結構式與模型輔助學習：學習有機化學時，畫出結構式（Displayed Formula）有助理解分子的鍵結。建議使用球棒模型（Ball-and-Stick Models）或分子模型套件來視覺化有機分子結構。
5. 掌握實驗技能：實驗是考試核心部分，學生需要熟悉實驗步驟、數據分析和結果解釋。如何提升實驗能力？
- 熟悉常見實驗
- 滴定實驗（Titration）：學會準確讀取初始和終點刻度，並計算摩爾濃度。
- 氣體收集：理解何時選擇排水法（Downward Delivery）或向上排氣法（Upward Delivery）。
- 電解實驗（Electrolysis）：熟悉陽極和陰極的反應，熟記常見產物的生成條件。
- 記住試劑（Reagents）與顏色變化：酸鹼指示劑（Acid-Base Indicators）的顏色變化是高頻考點。如酚酞（Phenolphthalein）在鹼性中變粉紅，而甲基橙（Methyl Orange）在酸性中呈紅色。
- 學會分析實驗數據：從數據中提取有意義的結論，如滴定實驗中的濃度計算，或通過圖表觀察反應速率的變化。
複習策略：漸進鞏固
學習化學不僅需要理解每一個知識點，更要能夠融會貫通，形成一個完整的知識體系。僅依靠臨時抱佛腳並不足以應對考試中的多變題型和應用考察，因此複習需要秉持有計劃、有層次的方式，循序漸進鞏固所學內容的，確保知識能夠在考試中靈活應用。以下為詳細的複習策略：
1. 定期複習與鞏固：化學知識具有累積的特點，這意味着早期的基本概念（如原子結構、化學鍵等）是後續進階主題（如反應速率、化學平衡等）的基礎。若不定期鞏固基礎概念，後續的學習將受到阻礙。因此，定期複習是化學學習中不可或缺的一環。
短期複習：
- 每日回顧：每天花費15至30分鐘回顧當天所學。
- 主動回憶法：這是一種有效提高記憶的方法。在不參考課本的情況下，試圖用自己的語言或筆記重述當天的學習重點。
- 學習卡片（Flashcards）：可以利用來快速自測，在卡片正面寫上問題，背面寫上答案，通過不斷測試自己，加深基礎知識的記憶。
長期複習：通過間隔重複學習來防止遺忘，並逐漸建立知識間的聯繫。
- 每周花1至2小時全面複習，覆蓋已學過的所有章節內容。
- 應將重點放在早期學習的基礎概念上，因為這些內容隨着時間的推移可能會變得模糊。
- 將知識按難度劃分為基礎、中級和高級三個層次，並按層次逐步鞏固，從而達到全面理解。
- 基礎：集中學習核心定義與基本知識。如化學鍵的定義、類型。
- 中級：理解基礎知識的應用與變化。如理解氫鍵的性質及其在水的物理性質中的影響。
- 高級：鍛煉綜合應用能力，例如以實驗數據推導化學鍵的能量變化，或分析一個未知化合物的鍵類型。
2. 利用歷屆試題複習（基本策略參閱〈IGCSE數學全攻略：由考試結構到溫習安排〉）
- 主題化練習：將試題按章節分類，針對某一主題專項練習。
- 尋找規律：總結考試重複出現的核心主題。化學平衡和電解反應幾乎每年都會出現在某些考試局的試題，應重點複習此類高頻考點。
- 應用標準答案：標準答案能幫助學生理解答題的細節要求。題目中若缺少關鍵詞，如平衡、可逆，即使答案基本正確，也可能導致失分。
記憶技術幫助學習
化學科有大量需要記憶的內容，包括各類公式、化學反應條件、試劑的顏色變化、元素的性質等。如果僅靠單純的重複背誦，往往會感到枯燥乏味，且效率不高。因此採用科學的技術可以顯著提高學習效率，過程亦更輕鬆有趣，能在長時間鞏固所學知識。幾種有效的記憶技巧如下：
1. 縮寫法：特別適合記憶趨勢、元素序列或反應規律
- 趨勢記憶：化學中的某些趨勢需要長期記憶，例如周期表中元素性質的變化規律，縮寫能快速記住這些變化，例如：
- 周期表橫向趨勢：原子半徑減小，電離能加，縮寫為「AR↓ IE↑」（Atomic Radius decreases, Ionization Energy increases）
- 周期表縱向趨勢：金屬活性增加，非金屬活性減少，縮寫為「MR↑ NMR↓」（Metal Reactivity increases, Non-Metal Reactivity decreases）
- 反應活性序列記憶：某些金屬的活性序列（從最高到最低）需要記住，例如鉀（Potassium）到金（Gold）的順序。可以組成一個簡單的短語幫助記憶，例如：「Please Stop Calling Me A Careless Zebra Instead Try Learning How Copper Saves Gold」對應Potassium, Sodium, Calcium, Magnesium, Aluminium, Carbon, Zinc, Iron, Tin, Lead, Hydrogen, Copper, Silver, Gold
- 化學顏色記憶：化學試劑或金屬離子的顏色變化，可以用押韻或聯想幫助記憶，例如：
- 銅離子（Cu²⁺）：藍色 → 聯想「銅藍天」
- 鉻酸根（CrO₄²⁻）：黃色 → 聯想「鉻黃秋天」
- 高錳酸根（MnO₄⁻）：紫色 → 聯想「錳紫葡萄酒」
- 官能基的優先順序記憶：按有機化學的命名規則，官能基的優先順序影響主鏈的選擇。以下是IGCSE需要掌握的幾個常見官能基，按照優先級排列：「Carboxy Eats Alcohols, Always Keeping Everyone Happy」對應Carboxyl > Ester > Alcohol > Aldehyde > Ketone > Ether > Hydrocarbon
2. 聯想法：將抽象的概念與具體的圖像、故事或熟悉的事物聯繫在一起，使記憶更具形象化和生動性。
- 化學反應條件的聯想：如製氨反應（Haber Process）的條件需要記住高溫（約450°C）、高壓（200 atm）和鐵催化劑。可以聯想：「一座巨大的高壓工廠中，高溫下鋼鐵設備運轉」，有助加深記憶。
- 複雜反應的聯想：如電解池中陽極氧化和陰極還原的過程，可想像：陽極（Anode）是失去的地方，聯想「陽光使水分蒸發（氧化）」；陰極（Cathode）是獲得的地方，聯想「陰影下植物吸收水分（還原）」。
- 化學名詞的聯想：某些元素的性質或反應規律可以通過故事化或圖像化來記憶，例如酸鹼反應的中和過程，可聯想酸（H⁺）和鹼（OH⁻）像一對情侶，結合後變成水（H₂O）和鹽（Salt）。
- 烯烴（Alkenes）的加成反應聯想：Alkenes含有C=C雙鍵，這使它們比烷烴（Alkanes）更具反應性。加成反應是烯烴最重要的反應，例如與溴水反應可用來檢測雙鍵的存在。想像烯烴的碳碳雙鍵就像一個人的雙手，它們總是準備抓住新的原子（例如 H₂、Br₂、HCl 等），而加成反應就是這個抓住新朋友的過程。當雙鍵變成單鍵後，它的雙手就被佔用了，不再那麼活躍，這就是為什麼烷烴的反應性較低。
3. 反覆練習：讓大腦逐漸將短期記憶轉化為長期記憶。早晨在學習完成後，快速回顧化學方程式或反應條件；睡前重複記憶，這能夠提升記憶深度，因為睡眠有助鞏固記憶。
另外將學習內容分為幾個階段複習。例如：第一天學習後，第二天、第四天和一周後回顧，有效防止遺忘。化學方程式的書寫、摩爾計算等需要反覆練習。每天花5至10分鐘手寫一個平衡方程式或簡單的滴定計算，實際操作強化記憶。
4. 視覺化記憶：將抽象訊息轉化為圖像或圖表的技術，特別適合學習化學中的流程、反應過程或結構。
- 流程圖：複雜的化學反應或理論可以畫成簡單的流程圖。如電解池中陽離子和陰離子的移動方向可以透過箭頭標示，陽極產物和陰極產物用顏色區分，幫助記住整個電解過程；製備硫酸的接觸法，可以用圖示每個步驟的反應條件（如溫度、壓力、催化劑）和生成物的變化。
- 分子結構圖：記憶分子結構時，可以將分子畫成顏色鮮明的結構圖。例如：苯分子（C₆H₆）畫成六邊形，用不同顏色標示碳原子和氫原子。
- 顏色區分：在筆記中使用不同的顏色來表示不同的內容，例如：藍色代表金屬離子，綠色代表非金屬離子，紅色表示氧化劑，紫色表示還原劑。
