模型教學法在化學教學中的應用

徐少媛

【摘 要】本文論述概念模型、物理模型、數學模型在高中化學教學中的應用，以便更加直觀形象地講解化學知識，幫助學生理解和掌握化學知識，提高教學效率。

【關鍵詞】高中化學 模型教學 教學效率

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）06B-0091-02

模型教學方法是起源于英國工業革命時期的一種教學方法，后經過美國等國家的不斷改良才形成今天的模型教學法的完整體系。模型教學法在實際應用中主要是將抽象難懂的知識直觀形象地表現出來，使學生更加直觀形象地感受到化學知識，所以用模型教學法進行教學時既能幫助教師透徹地講解知識內容，又能幫助學生完整透徹地理解和掌握知識，這也正是模型教學法在高中化學教學中得到有效運用的原因。下面就分別對概念模型、物理模型、數學模型在實際教學過程中的應用展開詳細的論述。

一、建立概念模型，用圖形解釋規律

用文字表述出事物或者通過圖示、文字等符號對抽象的事物規律進行表示就是概念模型，簡而言之就是采用符號圖示等簡潔地表達出文字所表述的內容。在高中化學教學中采用概念模型最大的優點就是可以使學生在學習的過程中樹立良好的學習信心。

如在教學必修1第二章《物質的分類》時，為了能夠更好地引導學生對物質的分類進行理解和掌握，筆者在教學的過程中選用模型教學法中的概念模型法來對這部分知識進行講解。這節課的知識內容是從物質的組成開始，然后通過純凈物、混合物引出所有的知識內容。雖然知識條理比較明晰，但是對于學生來講，該部分知識內容繁多、結構復雜，對其進行完全理解記憶比較吃力，因此，筆者采用概念模型的方法來幫助學生對該部分的知識內容進行梳理。如圖 1 所示，這樣的概念模型圖，學生就能比較容易地區分清楚游離態與化合態的關系，以及單質與化合物的關系，使學生能夠理清物質中分子、原子、離子的關系，為化學的深層次學習打下堅實的基礎。再者，用概念模型對高中化學概念進行教學時能比較有效地提升學生的學習興趣，讓學生覺得學習概念不再枯燥單調，從而有效地調動學生的學習興趣。在實際教學中可以用到的概念模型是多樣的，因此教師要結合具體的知識，在有了清晰的思路后經過知識簡化，選取一種適合的概念模型。

圖1

當然，概念模型不只適合概念教學使用，其他知識教學也同樣適用，可以靈活變通，使模型教學方法更有效。

二、用物理模型，展示變化過程

物理模型是模型教學法中運用最廣最早的一種方法，在教學中常用物理模型來表示化學中的物質結構，這是物理模型的一般運用，還有就是利用物理模型來解釋化學原理或生產原理，比如用實驗裝置模擬工業生產原理便是物理模型中的一種形式。下面詳細講述物理模型的具體應用。

例如，在教學選修 5 第二章《脂肪烴》時，為了能讓學生更好地理解烴類物質的結構變化，筆者讓學生用手邊的工具自行制作甲烷分子（CH4）的結構模型，以使學生對甲烷分子有一個空間概念，便以理解。學生用橡皮塊來表示不同的原子，用火柴棍表示不同原子之間的共價鍵，這樣的就制作出了簡單的球棍模型，諸如此類的模型就是物理模型了。如果學生沒有動手制作這樣的物理模型，那么就不能很好地理解烴類物質的結構。否則，教師教得費力，學生學得吃力。使用模型教學法就能輕松地解決教學難點，提高學生學習的有效性。甲烷分子（CH4）是烴類物質中最為簡單的一個分子，烴類物質中還有很多結構復雜的成員。學生通過利用物理模型來對甲烷分子（CH4）進行學習后，在接下來學習烴類的其他物質時就能采用同樣或者類似的方法來進行學習，如學習乙烯（CH2=CH2）、乙炔（CH=CH）時可以使用物理模型來幫助學生理解和掌握這些特殊的烴類物質。學生通過觀察甲烷到乙烯、乙炔的物理模型的變化過程，就更加容易地理解和掌握這些特殊的烴類物質，也就能更好地理解和掌握烴類物質的三大類型，即烷烴、烯烴、炔烴，從而掌握三類烴的共性，理解和掌握烴類物質的化學反應原理，理解烴類物質在化學反應中的化學鍵的變化規律，有效地提升學習效率。

物理模型通俗地講就是借助實物模型對化學知識進行模擬，以幫助學生更好地理解和掌握抽象的化學知識，化解難點，減輕教學壓力，提高教學效率，引導學生養成良好的學習習慣，有效提升學習效率。但要注意的是，在實際的教學中教師要有針對性地使用這種方法，才能取得好的教學效果，不可亂用。

三、用數學模型，梳理邏輯關系

高中化學有很強的邏輯性，在這一點上跟數學是相通的，因此，在化學教學中使用數學模型可以有效地幫助學生梳理清楚化學反應之間的數學邏輯關系。常見的數學模型有數圖模型和數式模型，下面就這兩種模型進行詳細講述。

（一）數圖模型

數圖模型主要是利用數學圖形來表示事物。高中化學中的化學反應時間圖、數圖表、狀態遷移圖以及 pH 滴定變化等可以采用數圖模型來輔助教學，幫助學生理清化學反應的物質變化等。

如在教學選修 4 第二章《化學平衡》時，為了幫助學生理解化學反應中物質及其能量的變化，就可采用數圖模型的方法進行教學。這節課的主要內容是講可逆化學反應的平衡問題，這個問題學生不太理解。比如可逆化學反應中的“CO+H2OCO2+H2”的反應速率，如果用純文字來解釋那么學生很難理解。如果用圖 2 來輔助講解，那么學生就容易理解得多。這個圖能夠直觀地反映出可逆反應的整個過程：在可逆反應剛開始發生的時候，正反應速率很大，逆反應速率幾乎為零，隨著反應繼續進行，正反應速率逐漸減小，逆反應速率逐漸增大，當正逆反應的反應速率相等時，可逆反應就達到了平衡狀態。這樣用數圖模型直觀地展現反應的過程，學生就能比較容易地理解為什么可逆化學反應最終能保持平衡狀態的原因。

圖2

在高中化學教學中采用數圖模型來輔助教學，能更好地幫助學生理解抽象的化學知識、規律，有效提升教學效率。

（二）數式模型

數式模型主要的表達形式有方程、方程組、不等式、不等式組、函數等，數式模型通過其特有的表達形式來揭示所要表達的事物之間的數學關系，在教學中用數式模型來輔助教學可以有效地鍛煉學生的邏輯思維能力。

如在教學必修 2 第二章《化學反應與能量》時，就可采用數式模型的方法來進行教學。如教學化學能和熵時，為了能夠讓學生清楚地掌握公式 △G=△H-T△S 中所包含的化學意義，可用數式模型來輔助教學。根據數學表達式的意義，當 △G<0 時，△H0 時，△H>T△S，說明反應非自發進行。用這樣的數學式子來講解 △G=△H-T△S 的意義學生就容易理解得多，教學效果也更好。

如上面的例子用數學式子，以數學思維的方式去理解化學知識，學生就會記得更牢，掌握得更好。

總之，在高中化學教學中采用模型教學法，能直觀地表達化學意義，使學生更好地理解和掌握化學知識，培養學生的邏輯思維能力，提高教學效率。

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（責編 盧建龍）