建模思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

劉彥龍

摘 要：高中生在學(xué)習(xí)化學(xué)過(guò)程中，解題是必須掌握的一項(xiàng)技能，也是他們提升考試成績(jī)的關(guān)鍵所在.由于高中化學(xué)知識(shí)涉及范圍廣，考察題目類型較多，對(duì)學(xué)生的解題質(zhì)量與效率有著很高的要求，教師可指導(dǎo)他們應(yīng)用建模思想，使其通過(guò)建立具體模型順利解決問(wèn)題.

關(guān)鍵詞：建模思想;解題;高中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1008-0333（2021）13-0097-02

建模思想指的是根據(jù)實(shí)際問(wèn)題來(lái)建立模型，再對(duì)模型進(jìn)行求解，最后根據(jù)結(jié)果達(dá)到解決實(shí)際問(wèn)題的目的，本質(zhì)上是培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際中的問(wèn)題的能力，鍛煉他們的抽象思維、簡(jiǎn)化思維和批判性思維等.在高中化學(xué)解題教學(xué)中，教師同樣可要求學(xué)生應(yīng)用建模思想來(lái)解題，將繁瑣復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)變得清晰化、簡(jiǎn)單化，促使他們輕松解決難題.

一、概括規(guī)律加強(qiáng)應(yīng)用，理解化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)

在高中化學(xué)解題實(shí)踐中，涉及到的反應(yīng)類型多種多樣，學(xué)生很難做到全部正確理解，讓他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)規(guī)律的概括和應(yīng)用，使其加深記憶化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，穩(wěn)步提升自身的化學(xué)理解能力.高中化學(xué)教師在日常教學(xué)中應(yīng)引領(lǐng)學(xué)生找出所學(xué)知識(shí)的共同點(diǎn)，構(gòu)建出一定的模型便于記憶，使其在解題中聯(lián)想到相應(yīng)的模型，讓他們利用概括出的規(guī)律來(lái)解題.

在“鹽類的水解”教學(xué)實(shí)踐中，本節(jié)課是中學(xué)化學(xué)知識(shí)體系總的核心概念，涉及面寬、綜合性強(qiáng)，也是學(xué)生已有的關(guān)于溶液認(rèn)識(shí)的綜合應(yīng)用，還出現(xiàn)大量的化學(xué)方程式，對(duì)他們的記憶能力要求較高，而且在學(xué)習(xí)中，化學(xué)方程式的記憶顯得機(jī)械無(wú)趣和枯燥乏味，難以達(dá)到良好的記憶效果.這時(shí)教師可提供一些有關(guān)鹽類水解的化學(xué)方程式，如：CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH，NaHCO3+H2OH2CO3+NaOH，NaClO+H2OHClO+NaOH等，組織學(xué)生尋找其中的相同點(diǎn)，通過(guò)圖形符號(hào)構(gòu)建成一個(gè)整體，使其建立出鹽類水解反應(yīng)的模型，即：水解物質(zhì)（“帶正電”微粒）+OH-→H2O，水解物質(zhì)（“帶負(fù)正電”微粒）+OH+→H2O，讓他們?cè)诤罄m(xù)解題中直接套用.

在上述案例中，教師引領(lǐng)學(xué)生結(jié)合多個(gè)化學(xué)方程式建立出兩個(gè)模型，這是鹽類水解本質(zhì)的重要體現(xiàn)，無(wú)論理解還是記憶效果均極佳，使其掌握的更牢固，便于他們解決此類問(wèn)題.

二、注重知識(shí)有機(jī)整合，拓寬學(xué)生解題思路

在高中化學(xué)解題教學(xué)中，假如學(xué)生無(wú)法順利解決化學(xué)問(wèn)題，不僅影響他們學(xué)習(xí)化學(xué)的自信，還不利于整體學(xué)習(xí)效率的改善.對(duì)此，高中化學(xué)教師在解題教學(xué)環(huán)節(jié)，可以引領(lǐng)學(xué)生嘗試應(yīng)用建模思想確定和優(yōu)化解題思路，不過(guò)前提是要注重對(duì)化學(xué)知識(shí)的有機(jī)整合，且適當(dāng)拓展，以模型形式來(lái)呈現(xiàn)，拓寬他們的解題思路，使其解題正確率和速度提高，增強(qiáng)自信.

在進(jìn)行“氧化還原反應(yīng)”教學(xué)時(shí)，教師需幫助學(xué)生充分理教材中的理論知識(shí)，深化對(duì)知識(shí)要點(diǎn)的理解與記憶，其中在解題環(huán)節(jié)，涉及到氧化還原反應(yīng)的題目中，主要有以下幾個(gè)解題技巧：其一，氧化還原反應(yīng)遵守電子守恒定律，元素化合價(jià)被提高，化合物的化合價(jià)將會(huì)降低;其二，氧化劑在反應(yīng)中被還原，還原劑在反應(yīng)時(shí)被氧化;其三，由于出現(xiàn)反應(yīng)現(xiàn)象，在實(shí)際解題中需結(jié)合具體現(xiàn)象來(lái)推導(dǎo)產(chǎn)物.隨后教師設(shè)置題目：把木炭與氧化銅粉末混合起來(lái)加熱，能夠獲得紅色的銅.學(xué)生分析這一現(xiàn)象時(shí)需獨(dú)立寫(xiě)出化學(xué)方程式，標(biāo)記“木炭”和“氧化銅”，標(biāo)出化合價(jià)，讓他們結(jié)合化合價(jià)找出反應(yīng)中的氧化劑與還原劑.

如此，教師指導(dǎo)學(xué)生將有關(guān)氧化還原反應(yīng)的理論知識(shí)進(jìn)行整合，使其在解題問(wèn)題時(shí)經(jīng)歷問(wèn)題表征、構(gòu)建模型、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛻?yīng)用模型等六項(xiàng)流程，借此開(kāi)闊開(kāi)闊他們的思維與眼界.

三、加強(qiáng)建模思想應(yīng)用，抽象化問(wèn)題具體化

在高中化學(xué)解題教學(xué)中，為有效應(yīng)用建模思想解題，需結(jié)合具體問(wèn)題提出假設(shè)構(gòu)建模型，不斷細(xì)化與分解問(wèn)題，把問(wèn)題解答的難度降到最低，抽象問(wèn)題變得具體化.高中化學(xué)教師在解題教學(xué)中，當(dāng)遇到抽象化較強(qiáng)的問(wèn)題時(shí)，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)建模思想的應(yīng)用，使其把問(wèn)題不斷拆分降低難度，有利于他們更好的理解化學(xué)本質(zhì)，培養(yǎng)他們的思維能力與創(chuàng)新能力.

例如，在實(shí)施“氨 硝酸 硫酸”教學(xué)時(shí)，教師需先帶領(lǐng)學(xué)生理清這三種物質(zhì)的性質(zhì)，再出示例題：兩種硫酸溶液的濃度不同，將其等質(zhì)量混合后獲得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是A%，等體積混合時(shí)則為B%，再把兩種不同濃度的氨水等質(zhì)量混合，所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也是A%，而等體積混合時(shí)則為C%，判斷A、B、C的關(guān)系.教師可指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用建模思想來(lái)判斷，且要分類建模，當(dāng)水小于溶液濃度時(shí)，等體積混合以后，濃度要高于平均值;而當(dāng)溶液濃度小于水時(shí)，等體積混合以后，濃度高低于平均值;一般來(lái)說(shuō)，稀硫酸密度要比濃硫酸密度大，稀氨水的密度要大于濃氨水，所以B>A，A>C，綜合起來(lái)得到B>A>C.

上述案例，教師強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用建模思想，不僅將抽象化的化學(xué)問(wèn)題變得具體化，還能把復(fù)雜問(wèn)題變得簡(jiǎn)單化，使其省去多個(gè)繁瑣的運(yùn)算步驟，只需根據(jù)模型就能判斷出大小.

四、關(guān)注新舊知識(shí)聯(lián)系，提高學(xué)生建模水平

在高中化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，新舊知識(shí)之間是存在一定銜接關(guān)系的，不少問(wèn)題的解答思路都要把新舊知識(shí)放在一起進(jìn)行對(duì)比和分析，讓學(xué)生找出適用于解題的模型，融入建模思想，讓他們的解題思路變得開(kāi)闊、清晰起來(lái).因此，高中化學(xué)教師在解題訓(xùn)練中，應(yīng)當(dāng)提醒學(xué)生關(guān)注新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，使其結(jié)合題目特征建立模型，提高他們的建模水平與遷移能力.

比如：現(xiàn)有KCl與NaCl的混合物，其中Cl元素質(zhì)量占a%，求K、Na的質(zhì)量在該混合物中分別占多少？教師先要求學(xué)生仔細(xì)觀察題干，找出題目中的關(guān)鍵要素，也就是陰、陽(yáng)離子，求出混合物中兩個(gè)陽(yáng)離子的質(zhì)量比，K是39，Na是23，可知K比Na大16，而16剛好是O的相對(duì)原子量，這時(shí)他們可把K使用Na與O來(lái)代替，既把KCl建模等效為NaClO，陰離子則是同一種元素Cl.接著，學(xué)生在所建立的模型中解答問(wèn)題，把NaCl看作一個(gè)整體，研究對(duì)象是100g，則在混合物中各個(gè)元素的含量有n（K）=n（O），n（NaCl）=n（Cl），那么求得K的含量比K%=（100-58.5a/35.5）/16，Na的含量等于1減去K的含量比與Cl的含量比，即Na%=1-a%-K%.

對(duì)于上述案例，學(xué)生處理混合物問(wèn)題時(shí)聯(lián)想到學(xué)習(xí)過(guò)的陰、陽(yáng)離子，相對(duì)原子質(zhì)量等舊知識(shí)，據(jù)此建立一個(gè)整體模型，使其借助模型思想避免復(fù)雜計(jì)算步驟的出現(xiàn)，降低錯(cuò)誤率.

五、靈活運(yùn)用建模思想，鍛煉學(xué)生解題能力

建模思想的應(yīng)用，對(duì)于高中化學(xué)解題來(lái)說(shuō)可謂是一個(gè)新事物，不少學(xué)生都認(rèn)為建模思想屬于數(shù)學(xué)范疇，與化學(xué)的關(guān)系不大，其實(shí)不然，數(shù)學(xué)和化學(xué)雖然是兩門(mén)獨(dú)立學(xué)科，但是均屬于理科范疇，兩者有著密切關(guān)聯(lián).所以，在高中化學(xué)解題訓(xùn)練中，教師可以指引學(xué)生結(jié)合具體題目靈活運(yùn)用建模思想，使其建模技巧得以有效培養(yǎng)，同時(shí)鍛煉他們的化學(xué)解題能力.

教師指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用建模思想解題，清楚知道鹽酸溶液的體積和物質(zhì)的量濃度，假如加入10mL的氨水溶液，物質(zhì)的量濃度也為0.001mol/L，兩者將會(huì)完全反應(yīng)生成NH4Cl，溶液成酸性，由于pH是7，就需繼續(xù)添加氨水溶液，所以氨水溶液的體積大于鹽酸溶液，總量大于20mL;隨后觀察建模結(jié)構(gòu)，結(jié)合溶液呈中性判斷C正確;而混合后溶液中陰離子總數(shù)不可能大于陽(yáng)離子，故D錯(cuò)誤.

針對(duì)上述案例，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行等效建模，把建模過(guò)程具體呈現(xiàn)出來(lái)，使其結(jié)合建模構(gòu)成分析和解答題目，顯得輕松又便捷，同步發(fā)展他們的建模與解題能力.

總之，在高中化學(xué)解題教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)用建模思想是一個(gè)新的解題思路，值得大力推廣和運(yùn)用，不僅可以幫助學(xué)生深化理解與記憶化學(xué)理論知識(shí)，還能夠促使他們提高解題正確度和速度，使其獲得綜合發(fā)展，最終改善整體解題教學(xué)質(zhì)量.

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[責(zé)任編輯：季春陽(yáng)]