羅偉

摘? 要：建模思想在理科類的學(xué)習(xí)中經(jīng)常體現(xiàn)，在化學(xué)學(xué)習(xí)中利用建模思想本質(zhì)上是為了更好地鍛煉學(xué)生的抽象概括能力，讓化學(xué)反應(yīng)、原子核外電子排布、共價鍵、晶體結(jié)構(gòu)等模型更加清晰化，促使學(xué)生更輕松、更樂意去學(xué)習(xí)化學(xué)。教師應(yīng)當(dāng)在學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中提供幫助，通過建模思想指導(dǎo)他們建立化學(xué)模型，在具體化學(xué)例題中通過建模應(yīng)用為學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)指引。文章就建模思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用進行探討分析，希望能夠給廣大教育工作者提供有效的建議。

關(guān)鍵詞：建模思想；高中化學(xué)；解題應(yīng)用

一、建模思想在高中化學(xué)解題過程中的模型應(yīng)用

（一）構(gòu)建概念圖模型

在學(xué)習(xí)的過程中，如果能夠?qū)D形與題目相結(jié)合，做到概念圖、網(wǎng)絡(luò)圖與試題的知識對比處理，能夠更快、更容易找到各個知識的關(guān)聯(lián)。在解化學(xué)方程式的各個物質(zhì)量時，通過概念圖的模型能夠明確地了解元素之間的關(guān)聯(lián)，通過這種關(guān)聯(lián)學(xué)生對性質(zhì)、結(jié)構(gòu)就會有更大的把握，確保做題時不會出現(xiàn)畏懼的心理。

【例題1】 化學(xué)與生活密切相關(guān)，下列敘述錯誤的是（? ? ）

A. 高純硅可制作光感電池

B. 鋁合金大量用于高鐵建設(shè)

C. 活性炭具有除異味和殺菌作用

D. 碘酒可用于皮膚外用消毒

這道題選擇C項。如果能夠?qū)D形建模銘記在心，則在這道題出現(xiàn)時每個選項都會有相關(guān)具體解釋。因為硅是半導(dǎo)體，而半導(dǎo)體是能夠制作光感電池的，所以A選項是符合的；鋁合金由于硬度大且力學(xué)性能較高，不僅在高鐵建設(shè)中較為常見，在航運行業(yè)、金屬包裝、交通運輸都有它的存在，所以B選項符合；活性炭的性質(zhì)是吸附性強，能夠很好地消除異味，但細菌和病毒是活性物質(zhì)，并不會因為被吸附致死，所以它并不能殺菌消毒；而碘酒能夠讓蛋白質(zhì)變性，通過將病毒的蛋白質(zhì)損壞使其死亡，所以能夠用于皮膚消毒。

學(xué)生在解題過程中運用概念圖會讓問題變得不再復(fù)雜，理清做題思路的同時還能提升正確率。讓化學(xué)難題在圖形概念的加持下變得通俗易懂，通過提取關(guān)鍵因素讓題目中的重點一目了然。不過概念圖的熟練應(yīng)用需要教師不斷引導(dǎo)，將正確方法教給學(xué)生，通過課下提問或者課前演練對學(xué)生進行檢查，讓學(xué)生在練習(xí)中自覺養(yǎng)成圖形建模的思想。

（二）構(gòu)建差值法模型

差值法在化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)計算中較為常見。在量變中不僅僅是物質(zhì)反應(yīng)前后的質(zhì)量，還有物質(zhì)反應(yīng)前后的熱量，氣體前后的體積、物質(zhì)之間的間隔變化等。在這類變化中物質(zhì)的差值存在可探尋的法則，通過規(guī)律能夠發(fā)現(xiàn)其反應(yīng)差值存在比例關(guān)系，將比例關(guān)系與實際理論知識結(jié)合，在較小的誤差下利用化學(xué)建模方法對難題解答。在運用差值法時應(yīng)分析題意，對化學(xué)反應(yīng)前后的各個物質(zhì)量進行嚴(yán)密的計算，確保每個數(shù)據(jù)都是對的，排除由于數(shù)據(jù)錯誤引起的誤差。若各項數(shù)據(jù)之間無比例關(guān)系，則差值法便不能使用。

【例題2】 將MnO2占a%的KClO3與MnO2的混合物取出，加熱MnO2，設(shè)質(zhì)量為m，由于KClO3分解時部分未完全消除，所以MnO2在固體混合物發(fā)生改變，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所增加，該分?jǐn)?shù)升至b%，求生成O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

在計算該題的過程中由于氧氣生成，反應(yīng)前后都有固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，始態(tài)量與終態(tài)量都能得到，所以通過求取固體的質(zhì)量差便可計算出氧氣的質(zhì)量，m/a%-m/b%液體質(zhì)量差值法即為氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。差值法在化學(xué)計算中較為廣泛，在化學(xué)反應(yīng)中，通過反應(yīng)前后物質(zhì)的變化進行相加減，在客觀規(guī)律下進行計算不僅使化學(xué)難題中抽象化的步驟變得具體化，還能通過差值運算省去較多煩瑣的運算步驟。

（三）構(gòu)建化學(xué)方程式模型

化學(xué)方程式模型屬于數(shù)學(xué)模型的一種，在化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生往往會根據(jù)最基礎(chǔ)的化學(xué)方程式去選擇物質(zhì)之間的聯(lián)系，根據(jù)這些聯(lián)系找到各個物質(zhì)中的變量，最后將物質(zhì)反應(yīng)的變量通過計算得出。在化學(xué)中，物質(zhì)反應(yīng)時的質(zhì)變、量變都是有規(guī)律可循。若在解題時利用其中規(guī)律可讓難題更加簡便，利用化學(xué)方程式模型進行解題會讓學(xué)生在理解物質(zhì)變化的過程中更為生動形象，通過其中的化學(xué)規(guī)律推算出各個物質(zhì)的含量。在進行解題的過程中一些質(zhì)變、量變都能在化學(xué)方程式的模型中進行適當(dāng)?shù)臉?biāo)注，在標(biāo)注中查看化學(xué)計量數(shù)據(jù)讓學(xué)生在計算時不需要時刻銘記答題步驟。這在化學(xué)方程式中能夠有很好的體現(xiàn)。

（四）構(gòu)建極值法模型

極值法在數(shù)學(xué)建模中經(jīng)常出現(xiàn)在難度偏高的題目中，學(xué)生在解題過程中會遇到棘手的難題，部分題目給定的條件較少，若按照正常解題思路去做會使得問題變得更加復(fù)雜，這時若能夠利用數(shù)學(xué)建模中的極值法會使思路更加清晰。

【例題3】 在100ml的KOH溶液中通入2.24L的CO氣體，將兩種物質(zhì)融合在一起完全反應(yīng)，通過蒸餾的手段進行處理，在該階段結(jié)束后得到6.4g白色固體，以此求KOH的溶液質(zhì)量。

在對該問題解答時，倘若用正常的列方程式然后對每個步驟進行一步步的操作計算，KOH的質(zhì)量結(jié)果很容易出現(xiàn)誤差，若能夠利用極值法進行計算，假設(shè)其KOH質(zhì)量的最大值與最小值，然后再對其結(jié)果進行規(guī)律性推理就很容易計算出KOH溶液的質(zhì)量。所以極值法在模型中對問題進行假設(shè)，通過提取關(guān)鍵因素讓題目中的重點一目了然，讓難以理解的題目變得更加簡單。

二、化學(xué)解題思路模型在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用策略

（一）接受模仿法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用策略

在化學(xué)學(xué)習(xí)中應(yīng)用接受模仿法是較為常見的，如果教師在給出特定的解題思路后，學(xué)生仍不能完全理解題目，教師可以通過建立模型幫助學(xué)生解決較難的題目。班級內(nèi)部學(xué)生的化學(xué)水平存在差異是一定的，在面對較難的題目時，部分學(xué)生會對其毫無頭緒且無法下筆，這時就需要教師運用接受模仿法。通過提升學(xué)生的認知水平以及學(xué)生基礎(chǔ)將學(xué)生化學(xué)考試成績有一個質(zhì)的提升。

比如，在化學(xué)教材中在學(xué)習(xí)晶體結(jié)構(gòu)的過程中，有些學(xué)生對這些結(jié)構(gòu)的想象力不夠，很難建立起學(xué)習(xí)框架，因此沒有足夠的認知，學(xué)完就忘的可能性大。這個時候就可以通過接受模仿法讓學(xué)生從模仿中更好地對晶體結(jié)構(gòu)有了解并熟記于心。關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)主要分為四部分，分別為分子晶體、共價晶體、金屬晶體、離子晶體，教師可以從熔沸點、硬度、溶解性等幾個特性中去分析這些晶體結(jié)構(gòu)的不同點，學(xué)生在模仿中可以接受教師生動形象的教育，觀察晶體結(jié)構(gòu)的教學(xué)。教師在平時的教學(xué)過程中盡可能地運用建模思想，累積科學(xué)規(guī)范的解題方式，讓學(xué)生主動了解且學(xué)會總結(jié)歸納，使學(xué)生掌握晶體結(jié)構(gòu)的主要意義。

（二）逐項分析法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用策略

在化學(xué)解題過程中，選擇題的比重較大，也是最能拉開學(xué)習(xí)化學(xué)成績差距的題型，若學(xué)生能夠?qū)x擇題中每個選項進行細致分析，且逐項分析化學(xué)試題，便會打下良好的化學(xué)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。在每個選擇題中對所有選項都進行逐個分析，定性分析其基本理論與物質(zhì)性質(zhì)。各項基礎(chǔ)題中的題型都會摻雜容易出錯的地方，出題人會經(jīng)常利用這些具有迷惑性的選項進行相關(guān)設(shè)置。常見的知識點有有機化學(xué)性質(zhì)分析、離子在游離狀態(tài)是否會共存、元素性質(zhì)與周期表位置是否有關(guān)等。

【例題4】 X、Y、Z、W、M五種短周期元素，X、W、Z、W在同一個周期內(nèi)，Z、M的主族相同，X+M2-的電子層結(jié)構(gòu)相同，晶體Y熔點在這五種單質(zhì)中是最高的，硬度也是最大的。選項中正確的是（? ? ）

A. X、M只有X2M能夠被組成化合物

B. W、Z、M元素在組成簡單氫化物中其相對分子質(zhì)量隨順序以此降低

C. 單質(zhì)Y、Z、M在晶體組成上是同種類型

D. W、M的某些單質(zhì)能夠?qū)λM行消毒

正確答案為B。題目中重點考察元素周期表，解題時應(yīng)當(dāng)運用逐項分析法對題型進行大致概括，首先利用元素周期律對五個元素的性質(zhì)進行判斷，從位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)上逐個分析，得出其元素分別是Na、Si、S、Cl、O，然后再對其單質(zhì)、化合物、晶體進行猜測取舍，最終確定正確答案。

實際教學(xué)中，部分學(xué)生對題目一知半解就開始對題目的選項進行分析。其實認真研讀題目才是提升效率的重要手段，不應(yīng)該盲目做題，要應(yīng)敢于打破傳統(tǒng)的化學(xué)式分析模型，將高中化學(xué)學(xué)習(xí)的相應(yīng)知識巧妙地融合在解題中，對每個選項無論對錯都要進行一個簡單了解，在確保自己的結(jié)論是正確時再去排除，在理性逐項分析的過程中將難題解決。

（三）特例反駁法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用策略

化學(xué)解題過程中對特例反駁法的應(yīng)用較多，因為每個選擇題中的選項都有正確成分在其中，如果學(xué)生在解化學(xué)難題的過程中能夠?qū)⒗舆\用到參考項，可提升做題質(zhì)量，加快學(xué)生做題效率。學(xué)生只需要在接觸過的知識點中開辟新的途徑，通過特例對各個選項進行排除，即使在選項中遇到不會的也能夠通過排除法選中正確的答案。

【例題5】鈉鹽溶液中可能含有NO2-、SO42-、SO32-、CO3-、CL-、I-離子，取四份樣品進行測定，溶液一中pH試紙測得pH大于7；溶液二加入HCL生成刺激性氣體；溶液三加AgNO3產(chǎn)生白色沉淀與刺激性氣體；溶液四加BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀。測試中確定離子中只有NO2-、CO3-、Cl-離子存在，下列選項中只需完成哪幾個測試即可完成實驗（? ? ）

A. 一二四 B. 三四 C. 一三四 D. 二三

正確答案為B。如果把握好這道題的關(guān)鍵知識點，明確NO2-的檢驗是實驗重點，運用特例將ACD三項排除，則很容易便可將這道題做對，學(xué)生需要做到熟練檢驗NO2-離子，通過其檢驗方法進行對其他選項的排除，通過練習(xí)將特例反駁法熟練掌握，加強重視相近實驗現(xiàn)象的區(qū)別對待。

學(xué)生通過特例反駁法進行推理總結(jié)，不僅節(jié)省了做題時間，對化學(xué)的自主探究能力也是極大的提升，學(xué)生在自主建模過程中能夠明確題目中的關(guān)鍵點，提升做題效率。

（四）概括歸納法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用策略

概括歸納法在化學(xué)研究中被廣泛使用，一些化學(xué)定理、規(guī)律、公式等都是通過概括歸納總結(jié)出來。從個別到一般，在化學(xué)解題中從特殊到普遍、從經(jīng)驗事實到事物內(nèi)在規(guī)律性的各種題型都需要概括歸納，若在教學(xué)過程中學(xué)生對模型的結(jié)構(gòu)沒有細致的認知，或不能快速回答出對錯就要引起教師注意了。如果學(xué)生能夠在平時的解題過程中盡可能地運用建模思想，累積科學(xué)規(guī)范的解題方式，對所學(xué)知識主動了解且善于總結(jié)歸納，那么將能夠掌握解答化學(xué)問題的思路，形成解題的規(guī)范化模型，從而盡可能地降低解題失誤概率。教師需要通過不斷變化的題目對學(xué)生進行針對性地設(shè)計，通過類型化的題目讓學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)有一個整體的認識。一味地生搬硬套會使學(xué)生缺乏解題能力，應(yīng)用模型所得出的結(jié)論也會在教師給出解釋后快速遺忘。

三、建模教學(xué)應(yīng)用于高中化學(xué)的反思

（一）以長遠眼光對待建模教學(xué)

建模思想應(yīng)用在高中化學(xué)解題的過程中不是一成不變的，其模型、思維結(jié)構(gòu)、表達方式都在隨著時代科技的改革而不斷改變。建模結(jié)構(gòu)隨之變化時需要得到正確的引進，在引進時對其修正。因為模型的實質(zhì)不僅僅是模型，它應(yīng)當(dāng)在檢驗與修正中得到發(fā)展，讓學(xué)生與教師在建模教學(xué)的發(fā)展中共進步。

（二）不斷更新構(gòu)建模型的化學(xué)軟件

學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中普遍都是枯燥乏味的，尤其在數(shù)理化這類邏輯性較強的理科學(xué)科中，若在平時教學(xué)中對教學(xué)方法有所改善，通過建模軟件讓晶體模型、有機物結(jié)構(gòu)、微觀物質(zhì)展現(xiàn)在PPT上，使動態(tài)的化學(xué)模型被學(xué)生學(xué)習(xí)吸收，則學(xué)生很難再會產(chǎn)生抗拒學(xué)習(xí)的心理想法，所以這就要求教師不應(yīng)該原地踏步，而應(yīng)打破傳統(tǒng)教學(xué)方式，利用化學(xué)軟件構(gòu)建化學(xué)模型的同時引進更多的化學(xué)軟件。

（三）建模教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中的現(xiàn)實意義

現(xiàn)如今建模教育越來越受到國民的關(guān)注，它是新時代下的產(chǎn)物，對開展高中化學(xué)建模有一定現(xiàn)實意義：一是促進學(xué)生化學(xué)成績的穩(wěn)定提升；二是改變教育理念，將傳統(tǒng)教學(xué)模式向建模教學(xué)方式轉(zhuǎn)變；三是根據(jù)建模教學(xué)讓學(xué)生增強化學(xué)學(xué)習(xí)興趣的同時還增強了自信心。

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（責(zé)任編輯：鄭? 暢）