淺議模型認(rèn)知定勢化的成因與破解之道

孫佳英

摘要：分析了模型構(gòu)建過程中存在的定勢化傾向，從典型高考答題中尋找模型定勢化的成因，通過課堂教學(xué)中定量思維滲透、探究實驗應(yīng)用、經(jīng)典原理全面理解等方面探討突破模型定勢化的做法。

關(guān)鍵詞：模型;定勢化;成因;破解

“模型構(gòu)建與應(yīng)用”在實際化學(xué)教學(xué)中對樹立教師個人教學(xué)風(fēng)格，提升學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)效率，幫助學(xué)生提升解題能力等方面具有重要作用，因此應(yīng)用廣泛。“模型認(rèn)知”要求“通過分析、推理等方法認(rèn)識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立模型。能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律” 。在實踐中對于“模型認(rèn)知”的認(rèn)識常出現(xiàn)偏頗，筆者從典型高考題答題情況切入，分析“模型認(rèn)知”定勢化的成因，尋求破解之道。

1 模型認(rèn)知定勢化的主要成因

1.1 定量思維缺失造成模型定勢化

【浙江高考題節(jié)選】……確定該粉末僅Na、Fe、N、O四種元素。……固體粉末部分溶解……可溶物為化合物甲;不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸。

取13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮氣和單質(zhì)乙，生成的氮氣折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.72L。單質(zhì)乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應(yīng)生成化合物丙和另和一種單質(zhì)。化合物丙與空氣接觸可轉(zhuǎn)化為可溶性鹽。

（1）甲的化學(xué)式為 ;

（2）設(shè)計實驗，探究化合物丙與空氣接觸后生成可溶性鹽的成分（不考慮結(jié)晶水合物）。

主要問題：第一問時出現(xiàn)Na3N（氮化鈉）較多，顯然是學(xué)生死記化合價，忽視實際數(shù)據(jù)造成的結(jié)果。第二問不少學(xué)生想分別對這兩種進(jìn)行鑒別，典型的回答如“取一定量的樣品加熱，若產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁，則說明含有NaHCO3;另取一定量的樣品于試管中加水溶解，滴加少量CaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則說明含有Na2CO3”。這樣的回答，顯然是學(xué)生在解題時首選通過化學(xué)實驗的定性現(xiàn)象來作為思維模型的首選。

1.2 脫離真實情境造成思維定勢化

【浙江高考】通過實驗得出的結(jié)論正確的是

A.將某固體試樣完全溶于鹽酸，再滴加BaCl2溶液，出現(xiàn)白色沉淀，則該固體試樣中存在SO42-

B.將某固體試樣完全溶于鹽酸，再滴加KSCN溶液，沒有出現(xiàn)血紅色，則該固體試樣中不存在Fe3+

C.在某固體試樣加水后的溶液中，滴加NaOH溶液，沒有產(chǎn)生使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，該固體試樣中仍可能存在NH4+

D.在某固體試樣加水后的上層清液中，滴加鹽酸出現(xiàn)白色沉淀，再加NaOH溶液沉淀溶解，則該固體試樣中存在SiO32-

主要問題：該題主要是考察常見離子的檢驗，學(xué)生對于B、C兩項難以決斷。“NH4+遇NaOH溶液加熱后能產(chǎn)生使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體”、“含F(xiàn)e3+的溶液滴加KSCN溶液產(chǎn)生血紅色溶液”，這兩個結(jié)論已經(jīng)在學(xué)生頭腦中根深蒂固，以至于學(xué)生對于題干中“固體”預(yù)先設(shè)定為“純凈物”或者溶于水后的溶液中離子是“單一離子”。實際上B項中固體中含有能與Fe3+的反應(yīng)的還原劑時就可能出現(xiàn)“滴加KSCN溶液，沒有出現(xiàn)血紅色”。C項中若含有能優(yōu)先與NaOH溶液反應(yīng)的離子（如H+），則滴加NaOH溶液，就有可能不會產(chǎn)生使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的現(xiàn)象。

我們都知道物質(zhì)世界中都是混合物，但是為了領(lǐng)學(xué)生入門，通常采用由易到難的教學(xué)方法，而將物質(zhì)“純化”處理，但是忽視了將物質(zhì)置于現(xiàn)實生活的真實情境中深化學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生“第一印象”的深刻烙印。

2 模型定勢化的破解

2.1 化學(xué)教學(xué)從定性深入定量

化學(xué)學(xué)習(xí)中定性和定量是必需的兩種思維方法，缺一不可。定量是化學(xué)作為自然科學(xué)的屬性，是化學(xué)從經(jīng)驗走向科學(xué)的必經(jīng)之路。在實際教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的定量思維習(xí)慣，訓(xùn)練定量計算能力是教師必備的能力，也是學(xué)生走向更高層次的必由之路。

【案例1】碳酸鈉與碳酸氫鈉混合物中除雜與純度測定

問題1：除去固體Na2CO3中含有的少量雜質(zhì)NaHCO3

學(xué)生討論，得出方案：取固體置于試管中，用酒精燈加熱至固體質(zhì)量不變。

問題2：除去固體NaHCO3中含有的少量雜質(zhì)Na2CO3

學(xué)生討論，得出方案：將固體溶于水，通入過量的CO2，低溫蒸干溶液。

問題3：Na2CO3和NaHCO3混合物，設(shè)計實驗方案測定混合物中Na2CO3的純度。

學(xué)生討論、完善方案、計算結(jié)果。

方案①：取一定質(zhì)量（m克）的混合物，溶于水，滴加足量的Ba（OH）2溶液，攪拌、振蕩，充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥、稱量，得沉淀m1克。

方案②：取一定質(zhì)量（m克）的混合物，溶于水，滴加足量的稀硫酸，將所得氣體先后通過濃硫酸、堿石灰，稱得堿石灰的質(zhì)量增加量（m1克）。

方案③：取一定質(zhì)量（m克）的混合物，溶于水，加入幾滴酚酞試液，用物質(zhì)的量濃度為c mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定至溶液恰好變?yōu)闊o色，消耗溶液ΔV ml。

方案④：取一定質(zhì)量（m克）的混合物，溶于水，加入幾滴甲基橙試液，用物質(zhì)的量濃度為c mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定至溶液恰好變?yōu)闊o色，消耗溶液ΔV ml。

在進(jìn)行實驗時，教師就應(yīng)將定性與定量作為實驗設(shè)計與評價的兩個支柱，設(shè)置更高層次定量實驗問題，從而建立“起于定性，落于定量”的教學(xué)“模型”，讓學(xué)生樹立定量的思維模型方法，樹立定量分析的學(xué)科思想。

2.2 經(jīng)典原理從片面到全面

化學(xué)學(xué)習(xí)中經(jīng)典原理學(xué)生經(jīng)常不能做到“知其所以然”，通過問題鏈的精心設(shè)置，讓學(xué)生在實際情境中去應(yīng)用和反思，理解經(jīng)典，破除狹隘的思維定勢。

【案例2】“強(qiáng)酸制弱酸”的原理深化

問題1：乙酸溶液可以去除熱水瓶中的水垢（主要是CaCO3），其化學(xué)方程式如何書寫？

問題2：該反應(yīng)能夠發(fā)生的原理是什么？

問題3：SO2通入BaCl2溶液是否會產(chǎn)生沉淀？

問題4：如果將通入SO2的BaCl2溶液敞開在空氣中一段時間，你認(rèn)為會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？

問題5：一種強(qiáng)酸，一種弱酸，酸性強(qiáng)弱自然明了，但若是兩種弱酸，如何比較它們的酸性強(qiáng)弱呢？

問題6：如何理解Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3的原理？

問題7：NaAlO2溶液中通入少量的CO2，寫出化學(xué)方程式？若是過量CO2呢？

問題8：已知：H2CO3 Ka1=4.3×10-7，Ka2=5.6×10-11，HClO=3.0×10-8，

寫出次氯酸鈉溶液中通少量CO2的化學(xué)方程式嗎？CO2的量多少是否決定產(chǎn)物是碳酸鹽還碳酸氫鹽？

問題9：實驗演示：氫硫酸與硫酸銅溶液混合，產(chǎn)生黑色沉淀。H2S+CuSO4=H2SO4+CuS↓，該反應(yīng)不符合強(qiáng)酸制弱酸，為什么能發(fā)生？對“強(qiáng)酸制弱酸”你有何新的理解？

從生活入手，從簡單入手，激發(fā)學(xué)生興趣，導(dǎo)入主題，用易錯題教學(xué)，讓學(xué)生思維碰撞，幫助學(xué)生突破思維瓶頸從而體驗化學(xué)學(xué)習(xí)中共性基礎(chǔ)上的個性問題，全面理解“強(qiáng)酸制弱酸”的應(yīng)用。

培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，追求有效教學(xué)，夯實構(gòu)建模型的過程，構(gòu)建新舊知識的鏈接，在獲取有效模型的過程中改造、優(yōu)化、深化原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，使原有知識結(jié)構(gòu)更趨科學(xué)與完整，更重要的是通過建立模型這一思維過程逐步提高思維品質(zhì)，不斷尋找更接近客體本質(zhì)屬性的模型，幫助我們“輕負(fù)高質(zhì)”地學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅炳杰.化學(xué)教學(xué)中的模型認(rèn)知與模型建構(gòu)及應(yīng)用[J].化學(xué)教學(xué)，2018（01）.

（作者單位：浙江省湖州市練市中學(xué)）