促進(jìn)學(xué)生自主建模 提高化學(xué)復(fù)習(xí)實(shí)效性

陳 幸

（廣州市第三中學(xué) 廣東 廣州 510120）

新課程背景下的化學(xué)高考已由 “知識立意命題”轉(zhuǎn)向以“能力測試為主導(dǎo)命題”。在理科綜合備考中，每個學(xué)生要復(fù)習(xí)物理、化學(xué)、生物三個學(xué)科導(dǎo)致投入學(xué)習(xí)化學(xué)的時(shí)間和精力有限。因此，在高考化學(xué)復(fù)習(xí)中，如何提高學(xué)生的化學(xué)綜合素質(zhì)，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，提高復(fù)習(xí)的實(shí)效性，是化學(xué)教師面臨的一個重要課題。促進(jìn)學(xué)生自主建立化學(xué)模型，幫助學(xué)生在掌握化學(xué)知識的同時(shí)掌握學(xué)習(xí)方法，提高思維品質(zhì)，是提高化學(xué)高考復(fù)習(xí)實(shí)效性的一種重要方法。

一、促進(jìn)學(xué)生自主建模的指導(dǎo)思想

在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中，許多學(xué)生認(rèn)為化學(xué)易學(xué)難考：知識點(diǎn)多而零散，題型變化多，面對新情境下問題時(shí)，難以將各知識點(diǎn)融合在一起并靈活提取運(yùn)用解決問題。因此，高考復(fù)習(xí)的重要任務(wù)之一是幫助學(xué)生認(rèn)識零散的化學(xué)知識背后的內(nèi)在規(guī)律，并促進(jìn)學(xué)生建立化學(xué)模型。

充分利用模型，可使千頭萬緒的知識點(diǎn)模式化、網(wǎng)絡(luò)化。如：以結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的模型可以統(tǒng)領(lǐng)元素化合物的復(fù)習(xí)；以氧化還原反應(yīng)的模型可以統(tǒng)領(lǐng)電池和電解的復(fù)習(xí)；以化學(xué)平衡的模型可以統(tǒng)領(lǐng)可逆反應(yīng)平衡、弱電解質(zhì)的電離、鹽類水解、沉淀溶解平衡等知識的復(fù)習(xí)，以總數(shù)＝分?jǐn)?shù)×每份數(shù)的模型可以統(tǒng)領(lǐng)物質(zhì)的量及其相關(guān)物理量的復(fù)習(xí)……通過指導(dǎo)學(xué)生自主建立化學(xué)模型，能使易學(xué)難記的化學(xué)知識點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化，使其本質(zhì)化，易遷移，使解題程序化、規(guī)范化，提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識的能力和靈活運(yùn)用知識解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。［2］

二、促進(jìn)學(xué)生自主建模的教學(xué)策略

促進(jìn)學(xué)生自主建模是提高高考化學(xué)復(fù)習(xí)實(shí)效性的重要途徑。在指導(dǎo)建模中，教師要善于因材施教；根據(jù)學(xué)生的知識和能力水平創(chuàng)設(shè)階梯式的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生反思建模；并為學(xué)生創(chuàng)造充足的建?？臻g，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力；精選習(xí)題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用模型的能力。

1.因材施教，根據(jù)學(xué)生的知識基礎(chǔ)和能力水平進(jìn)行點(diǎn)撥

根據(jù)奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)理論，學(xué)習(xí)的效果不僅取決于外部刺激和個體的主觀努力，還取決于一個人已有知識水平（準(zhǔn)備狀態(tài)）。因此高三復(fù)習(xí)應(yīng)重視學(xué)生的已有知識水平，才能根據(jù)學(xué)生認(rèn)知水平和認(rèn)知規(guī)律創(chuàng)設(shè)梯度合適的問題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動學(xué)生主動參與建模。［3］

原電池知識的復(fù)習(xí)，學(xué)生在高一、高二曾按教師先總結(jié)原理，然后進(jìn)行習(xí)題訓(xùn)練鞏固的思路，但學(xué)生對知識的掌握卻總不理想。因此，在高三復(fù)習(xí)前教師通過以下課前作業(yè)了解學(xué)生的知識基礎(chǔ)，以便有針對性的點(diǎn)撥，促進(jìn)學(xué)生自主建模。

課前作業(yè)：

1.以下化學(xué)反應(yīng)能設(shè)計(jì)成電池的是______

2.畫出鋅—銅原電池、氫氧燃料電池（酸性環(huán)境）的裝置，并標(biāo)出正、負(fù)電極、電池反應(yīng)式和反應(yīng)類型（氧化或還原反應(yīng)）；指出電子移動方向和溶液中離子的移動方向。

通過對學(xué)生作業(yè)面批、情況分析以及與其交流，發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在以下問題：一是沒有從本質(zhì)的層次——氧化還原反應(yīng)原理的角度透徹理解原電池的工作原理，只是死記住了“原電池負(fù)（極氧）化”的口訣或活潑金屬是負(fù)極的結(jié)論，不理解各種實(shí)用電池、燃料電池、電化學(xué)腐蝕和防護(hù)、電解池等知識間的內(nèi)在聯(lián)系。二是不懂得聯(lián)系“異性電荷相吸引”的本質(zhì)判斷電子、離子流向；三是不會根據(jù)氧化還原反應(yīng)和離子反應(yīng)的原理書寫稍微復(fù)雜的電極反應(yīng)式。由于欠缺對電池本質(zhì)的思考和認(rèn)識，當(dāng)學(xué)生遇到陌生的電池裝置時(shí)，往往思路混亂，一籌莫展。通過以上教學(xué)前測，深入了解了學(xué)生的知識基礎(chǔ)，就能有針對性的引導(dǎo)學(xué)生有效的進(jìn)行復(fù)習(xí)。

2.創(chuàng)設(shè)梯度合適的問題情境促進(jìn)學(xué)生反思

為了促進(jìn)學(xué)生從更本質(zhì)的角度認(rèn)識原電池，形成電池工作原理的模型。教師根據(jù)調(diào)查反映出的學(xué)生的知識基礎(chǔ)和能力水平設(shè)計(jì)了三個梯度的教學(xué)環(huán)節(jié)。

第一梯度的教學(xué)環(huán)節(jié)：作業(yè)點(diǎn)評，引導(dǎo)歸納基礎(chǔ)知識，形成原電池的基本模型

教師取出具有代表性的課前作業(yè)投影，拓展出以下問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納：

（1）什么類型的化學(xué)反應(yīng)能設(shè)計(jì)成電池、什么類型的化學(xué)反應(yīng)能設(shè)計(jì)出電解池？

（2）說說你判斷鋅—銅原電池中鋅為負(fù)極的依據(jù)？

（3）歸納原電池正、負(fù)極的確定方法。

（4）如何從電子的流動方向判斷溶液中離子的移動方向？

對學(xué)生作業(yè)的點(diǎn)評，有效地調(diào)動了學(xué)生參與思考的積極性；通過引導(dǎo)學(xué)生對原電池工作原理中幾個本質(zhì)問題進(jìn)行思考，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)分析電子得失、反應(yīng)類型與電子流向的關(guān)系，利用物理學(xué)（異性電荷相吸引）的知識判斷原電池中的離子移動方向。當(dāng)學(xué)生把最關(guān)鍵的知識內(nèi)容真正“消化”了，就可以做到一通百通，對其他實(shí)用電池、燃料電池的工作原理的理解就容易水到渠成了。

第二梯度的教學(xué)環(huán)節(jié)：運(yùn)用知識設(shè)計(jì)電池，及時(shí)鞏固原電池模型

創(chuàng)設(shè)問題：根據(jù)原電池的原理，能否把下面的化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池（電極和電解質(zhì)溶液材料自選）？按照裝置模型中畫出你設(shè)計(jì)的具體電池，標(biāo)出電極材料、電解質(zhì)溶液、電子、離子的移動方向并寫出電極反應(yīng)式。

①Fe+Cu2+＝Fe2++Cu；

②2I-+2Fe3+＝I2+2Fe2+

利用設(shè)計(jì)電池這一教學(xué)環(huán)節(jié)，拓展以下問題：

（1）原電池構(gòu)成的條件；

（2）如何根據(jù)某一自發(fā)的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)電池（從如何選擇正、負(fù)極，電解質(zhì)溶液三方面考慮）；

（3）能利用這一反應(yīng)設(shè)計(jì)成帶鹽橋的電池嗎，鹽橋的工作原理和作用是什么？

（4）將反應(yīng)②設(shè)計(jì)成帶鹽橋的電池。

設(shè)計(jì)電池這一環(huán)節(jié)是對原電池知識的具體應(yīng)用，學(xué)生的參與度很高，有效鞏固了基礎(chǔ)知識，同時(shí)各個問題的設(shè)計(jì)起到承上啟下的作用。經(jīng)過練習(xí)，學(xué)生對原電池結(jié)構(gòu)和工作原理的認(rèn)識有了一個飛躍。

第三梯度的教學(xué)環(huán)節(jié)：類比鞏固，形成各種電池工作原理的模型

創(chuàng)設(shè)問題：（1）回顧鉛蓄電池、氫氧燃料電池（酸性環(huán)境）和氫氧燃料電池（堿性環(huán)境）、鋼鐵的析氫腐蝕、吸氧腐蝕，電化學(xué)防護(hù)的總反應(yīng)和正、負(fù)極上的電極反應(yīng)原理。

（2）根據(jù)展示出來的干電池、鋅銀電池、鎳鎘電池、鋰電池的總反應(yīng)原理，歸納正、負(fù)極上的電極反應(yīng)原理。

（3）在各種電池的工作原理模型的框圖（見圖1）中歸納上述電池的工作原理。

圖1 各種電池的工作原理模型

（4）思考這些實(shí)用電池的工作原理有何相似之處？能否在各種電池的工作原理模型的框圖中將這些電池工作原理的共同本質(zhì)表示出來？

這一教學(xué)環(huán)節(jié)調(diào)動學(xué)生從氧化還原反應(yīng)的角度透徹認(rèn)識原電池的總反應(yīng)，正負(fù)極上的分反應(yīng)的原理。運(yùn)用對比、類比等思維方法橫向歸納有關(guān)知識，促進(jìn)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)知識的內(nèi)在聯(lián)系，形成立體化的知識網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到觸類旁通，形成電池的工作原理模型。

上述三個教學(xué)環(huán)節(jié)，從復(fù)習(xí)基礎(chǔ)到運(yùn)用鞏固然后再建立更廣泛深入的模型，難度逐步遞增，通過為學(xué)生探究搭建手腳架，讓學(xué)生在分層探究中逐步取得成就，體會到“跳一跳，摘到桃”的樂趣。創(chuàng)設(shè)的問題的關(guān)鍵在于引導(dǎo)學(xué)生反思理解知識本質(zhì)，促進(jìn)自主建模，通過類比、聯(lián)想形成知識網(wǎng)絡(luò)，建立更牢固的電池模型。在這種學(xué)生自主建模的學(xué)習(xí)中，有利于掌握知識的本質(zhì)，從而靈活的提取和運(yùn)用知識，提高解決問題的能力。

3.給予學(xué)生充足的建?？臻g，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

教師通過問題對學(xué)科思維和方法進(jìn)行揭示，給予學(xué)生充足的研究空間。沒有學(xué)生自己的體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)積累，再好的方法和思維，對學(xué)生來說都是紙上談兵。上述原電池原理的復(fù)習(xí)注重讓學(xué)生參與知識的形成過程，自己體驗(yàn)、類比、總結(jié)、積累規(guī)律，才能有效地培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力，使能力的提高成為知識的鞏固和運(yùn)用、拓展和創(chuàng)新的動力源泉。學(xué)生經(jīng)過這種思維方法的訓(xùn)練之后，在電解池的復(fù)習(xí)中能自覺地縱向?qū)﹄娊庠淼哪Ｐ瓦M(jìn)行小結(jié)，橫向歸納各種涉及電解的反應(yīng)，學(xué)習(xí)能力大有提高。

4.精選習(xí)題訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用模型，完善模型

高考試題一般以新材料、新背景的形式出現(xiàn)，且題目較長，要求學(xué)生迅速攝取有效信息，利用已有的化學(xué)模型進(jìn)行解題。因此提高學(xué)生運(yùn)用模型的能力十分重要。讓學(xué)生在自主建立化學(xué)模型之后進(jìn)行恰當(dāng)?shù)牧?xí)題訓(xùn)練，是促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用模型，提高知識遷移、分析問題和解決問題能力的重要途徑。如原電池知識的復(fù)習(xí)，在經(jīng)過引導(dǎo)學(xué)生自主建模后，還需要通過典型例題、變式拓展的方式引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用電池模型進(jìn)行解題，反思總結(jié)解題體會，建立解題模型。習(xí)題訓(xùn)練的主要功能在于在訓(xùn)練的過程中訓(xùn)練了思維，而不是“記”住了題目的答案，對解題模型的領(lǐng)悟是最重要的，訓(xùn)練中要引導(dǎo)學(xué)生反思總結(jié)解題體會，總結(jié)此類題的考點(diǎn)、考查范圍，解此類題目的注意事項(xiàng)和技能方法，從而深化對問題的理解，優(yōu)化思維過程，揭示問題本質(zhì)，探索一般規(guī)律，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)能力。

三、促進(jìn)學(xué)生建模的教學(xué)模式

從上述案例可歸納出，促進(jìn)學(xué)生建模復(fù)習(xí)的模式通常是：“提出問題，引導(dǎo)學(xué)生自主建?！詥栴}引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用模型→聯(lián)想和類比同類問題幫助學(xué)生建立更廣泛的模型→組織習(xí)題訓(xùn)練，應(yīng)用鞏固模型→建立解題模型……”。

建模過程重在引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建，教師應(yīng)當(dāng)好引導(dǎo)者角色，不能包辦代替，這樣才能真正培養(yǎng)學(xué)生的建模能力，提高學(xué)生的思維品質(zhì)（思維的廣闊性、深刻性、獨(dú)立性、敏捷性、靈活性、邏輯性），培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。

實(shí)踐證明，通過建模能讓學(xué)生從本質(zhì)的角度認(rèn)識各種紛繁復(fù)雜的知識和規(guī)律，使復(fù)雜問題簡單化，同時(shí)有效優(yōu)化學(xué)生的思維，提高高三化學(xué)復(fù)習(xí)的實(shí)效性。而促進(jìn)學(xué)生建模的過程必須以人為本，根據(jù)學(xué)生的知識基礎(chǔ)和能力水平設(shè)計(jì)教學(xué)情境，使學(xué)生在獲得知識的過程中掌握方法、培養(yǎng)能力，同時(shí)培養(yǎng)健康的情感態(tài)度與價(jià)值觀，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。

［1］ 錢頌迪.運(yùn)籌學(xué)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1990

［2］ 張克龍.建模思想在高三化學(xué)復(fù)習(xí)中的應(yīng)用［J］，中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2005，（4）：33-3

［3］ 林婉貞.新課標(biāo)背景下高三化學(xué)復(fù)習(xí)課教與學(xué)的策略［J］，教育導(dǎo)刊，2007，（5）