建模思想在高三化學(xué)復(fù)習(xí)中的應(yīng)用

一、高三化學(xué)復(fù)習(xí)建模的理論基礎(chǔ)

1.模型及建模的概念

模型是科學(xué)認(rèn)知的一種特殊形式，它具有獨(dú)特的性質(zhì)。同時(shí)模型也是一種幫助人們實(shí)現(xiàn)認(rèn)知的工具，它可以以某種程度的類(lèi)似去再現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)，并作為這個(gè)系統(tǒng)的代替物出現(xiàn)在人們的認(rèn)知過(guò)程中。人們可以通過(guò)模型這個(gè)代替物，獲得原物的相關(guān)信息，所以人們稱(chēng)這種方法為建模。

利用化學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題，事實(shí)上就是一個(gè)建模的過(guò)程，利用化學(xué)語(yǔ)言和方法去再現(xiàn)需要解決的問(wèn)題，這種化學(xué)表述就是一個(gè)化學(xué)模型。模型是對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的抽象和簡(jiǎn)化，可以根據(jù)研究的目標(biāo)撇開(kāi)真實(shí)系統(tǒng)中的一些非重點(diǎn)因素，人為地簡(jiǎn)化真實(shí)系統(tǒng)，突出研究對(duì)象。人們利用模型可以捋順千頭萬(wàn)緒的知識(shí)點(diǎn)，使其模式化、網(wǎng)絡(luò)化。

2.建模思想的應(yīng)用對(duì)高三化學(xué)復(fù)習(xí)的意義

任何一門(mén)學(xué)科的知識(shí)都是有序可循的，在人類(lèi)認(rèn)知發(fā)展的過(guò)程中，知識(shí)按照一定的結(jié)構(gòu)方式形成框架，雖然知識(shí)點(diǎn)冗繁紛亂，但是終究有一個(gè)邏輯關(guān)系將他們梳理成為一張知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，學(xué)習(xí)者只要掌握好這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的框架，就可以對(duì)這門(mén)學(xué)科形成一個(gè)系統(tǒng)性的認(rèn)知，方便掌握與靈活運(yùn)用。高中化學(xué)學(xué)習(xí)中，知識(shí)點(diǎn)多而零散，題型靈活，變化多端。在很多學(xué)生的眼里，化學(xué)好學(xué)，但是不好考，就是因?yàn)樗麄儧](méi)有形成對(duì)高中化學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)性認(rèn)知，難以完成知識(shí)點(diǎn)的融合以及靈活提取，面對(duì)稍微復(fù)雜一點(diǎn)兒的習(xí)題就會(huì)毫無(wú)頭緒。所以引入建模思想的實(shí)質(zhì)就是幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)零散知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在規(guī)律，幫助學(xué)生整合知識(shí)脈絡(luò)，提高復(fù)習(xí)效率。

二、建模思想在化學(xué)復(fù)習(xí)中的應(yīng)用

建模思想在化學(xué)復(fù)習(xí)中的應(yīng)用很廣泛，以“氧化還原反應(yīng)”的模型可以統(tǒng)領(lǐng)原電池和電解的復(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)；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(lèi)水解、沉淀溶解平衡等知識(shí)的復(fù)習(xí)；等等?？傊ㄟ^(guò)化學(xué)建模，將零散、難記的知識(shí)點(diǎn)更加本質(zhì)化，方便應(yīng)用，便于提取。這樣一來(lái)，學(xué)生就可以運(yùn)用知識(shí)靈活解題，解題過(guò)程也將更趨于規(guī)范化，這些益處將充分地體現(xiàn)在高考的過(guò)程當(dāng)中。下面筆者通過(guò)一些實(shí)例，來(lái)探討建模思想在高三化學(xué)復(fù)習(xí)中的應(yīng)用。

1.應(yīng)用建模思想使知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化

（1）概念圖

高三階段的復(fù)習(xí)方法很多，多數(shù)復(fù)習(xí)方法都致力于將知識(shí)系統(tǒng)化，如概念圖、網(wǎng)絡(luò)圖等，希望通過(guò)知識(shí)梳理，方便學(xué)生記憶和理解。事實(shí)上這些方法也是建模的一種形式，比如概念圖，就是講關(guān)于某一主題的不同級(jí)別的概念和命題置于同一平面中，然后以連線(xiàn)的方式來(lái)說(shuō)明不同級(jí)別概念之間的從屬和聯(lián)系。將一個(gè)大型的概念拆分成不同的組成部分，而這些組成部分就是學(xué)生需要理解和記憶的知識(shí)點(diǎn)。以有機(jī)反應(yīng)為例，其概念圖可以表示如下。

一個(gè)概念被細(xì)分成為若干個(gè)概念，這在某種程度上也是對(duì)有機(jī)反應(yīng)的一種構(gòu)建，用一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，闡述了有機(jī)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，明確了這一知識(shí)內(nèi)容中所有的知識(shí)重點(diǎn)，不復(fù)雜，不零散，非常適合復(fù)習(xí)過(guò)程中整理知識(shí)點(diǎn)。

（2）網(wǎng)絡(luò)圖

概念圖著重于分解一個(gè)概念的重要組成部分，而網(wǎng)絡(luò)圖著重于梳理不同內(nèi)容之間的關(guān)系。與概念圖的層級(jí)關(guān)系不同，網(wǎng)絡(luò)圖中的各個(gè)元素沒(méi)有層級(jí)之間的聯(lián)系，也不存在從屬關(guān)系，而是表現(xiàn)出在一個(gè)化學(xué)表述中，各個(gè)元素之間的聯(lián)系。比如，有關(guān)氮及化合物知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖可以表示為：

網(wǎng)絡(luò)圖表現(xiàn)出一個(gè)化學(xué)過(guò)程中各個(gè)元素相互作用的關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)圖更有利于學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程和實(shí)質(zhì)。

（3）對(duì)比圖

對(duì)比就是講相近、相似或者相關(guān)的概念，以圖表的形式進(jìn)行對(duì)比，目的在于尋找這些概念之間的差異，便于區(qū)分，避免混淆。鑒于高三階段是對(duì)高中所學(xué)化學(xué)知識(shí)的整合，所以很多概念出現(xiàn)的時(shí)間不同，不容易產(chǎn)生聯(lián)系，相似的概念也不容易區(qū)別。所以，利用對(duì)比，將所有相似、相近、相關(guān)的概念進(jìn)行整合，熟悉概念之間的聯(lián)系與差別，比如同位素、同系物、同素異形體、同分異構(gòu)體等概念，用圖表的方式進(jìn)行對(duì)比，使得相似概念能夠得到區(qū)分，在學(xué)生的腦海里形成獨(dú)立的認(rèn)知。這不僅是對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的鞏固，也是對(duì)概念理解的升華。

2.建立模型使化學(xué)知識(shí)形式化、規(guī)律化

很多化學(xué)知識(shí)都很抽象、難記、難以利用。往往學(xué)生接觸到的只是現(xiàn)象的表面，一旦深入到實(shí)質(zhì)便是一片空白。形式表達(dá)模式是指將這些抽象的知識(shí)具體化，形成一般規(guī)律，并用學(xué)生可以接受的化學(xué)語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)。比如：CxH4氣態(tài)烴在100℃以上完全燃燒時(shí)，反應(yīng)前后氣體體積不變。這是一個(gè)一般規(guī)律，可以直接應(yīng)用到解題之中。

3.建立模型，使解答過(guò)程模式化、格式化

很多生學(xué)在解答化學(xué)問(wèn)題時(shí)，因?yàn)闆](méi)有清晰的思路，不知道從哪里下手，總是想起什么寫(xiě)什么，導(dǎo)致卷面呈現(xiàn)出一種邏輯混亂狀態(tài)。之所以會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，是因?yàn)閷W(xué)生在日常學(xué)習(xí)中就沒(méi)有形成模式化、規(guī)范化的解題習(xí)慣。從應(yīng)試角度來(lái)看，解題都是有模式可循的，而模式的基礎(chǔ)源于解決問(wèn)題的思路，如果能夠掌握好解決問(wèn)題的思路，形成模型以及解題的模式，不僅能明晰解題思路，自動(dòng)屏蔽無(wú)效內(nèi)容，還能降低試題難度，提高解題效率。

例如：乙二酸（HOOC—COOH），其主要物理常數(shù)如下：

已知：草酸鈣不溶于水。

又知草酸分解的化學(xué)方程式為H2C2O4175℃△H2O+CO2↑+CO↑，

為了驗(yàn)證草酸受熱分解及其產(chǎn)物，用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有人指出該裝置存在不合理之處，請(qǐng)你根據(jù)草酸晶體的某些物理常數(shù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，指出用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可能存在的不合理因素的主要原因。

事實(shí)上此類(lèi)問(wèn)題就可以通過(guò)建模的形式去尋找解題的一般規(guī)律。此類(lèi)問(wèn)題屬于化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)類(lèi)問(wèn)題。判斷是否合理可以從以下四個(gè)方面出發(fā)：

（1）科學(xué)性。實(shí)驗(yàn)方案是否符合實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作和方法的要求。（2）

安全性。一方面檢驗(yàn)是否會(huì)對(duì)人身造成傷害，一方面檢驗(yàn)是否會(huì)造成污染。（3）

可行性?；瘜W(xué)藥品、儀器、設(shè)備、方法和現(xiàn)有的條件是否滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。（4）

簡(jiǎn)約性?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)盡量要求步驟少、時(shí)間短、裝置簡(jiǎn)單而且節(jié)約實(shí)驗(yàn)藥品。

從以上四個(gè)方面進(jìn)行判斷就可以得出上述裝置是否合理及其原因。如果沒(méi)有一個(gè)明確的思路，只是從圖片入手，對(duì)問(wèn)題的分析不一定全面。所以說(shuō)用建模的思想去構(gòu)建不同類(lèi)型習(xí)題的解答思路，答題就會(huì)更加嚴(yán)謹(jǐn)、全面，不會(huì)漏答、錯(cuò)答。

4.灌輸建模思想，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

高三階段，已經(jīng)沒(méi)有新的知識(shí)點(diǎn)輸入，所以高三化學(xué)復(fù)習(xí)仍舊需要學(xué)生自主吸收，需要教師通過(guò)不同的方式，去培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。而建模就是一種好的方法。在復(fù)習(xí)階段，教師可以通過(guò)對(duì)知識(shí)內(nèi)在規(guī)律的揭示引導(dǎo)學(xué)生自主建模，逐漸養(yǎng)成良好的自主復(fù)習(xí)習(xí)慣。比如針對(duì)原電池原理這一知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生可以通過(guò)體驗(yàn)、類(lèi)比、總結(jié)等方式建立適合自己的復(fù)習(xí)模型。當(dāng)然也可以適當(dāng)?shù)亻_(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力，在一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的模型建立中融入另一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，拓寬復(fù)習(xí)的思路，形成一種宏觀與微觀、獨(dú)立與聯(lián)系相結(jié)合的復(fù)習(xí)風(fēng)格，對(duì)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行橫向與縱向的不同剖析。當(dāng)然這種創(chuàng)造要因材施教，根據(jù)學(xué)生的理解能力做出不同等級(jí)的模型。

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

近幾年，高考試題中不斷出現(xiàn)新材料和新背景，這已經(jīng)成為高考命題的一個(gè)趨勢(shì)，大部分教師也會(huì)根據(jù)這個(gè)趨勢(shì)去預(yù)測(cè)和精選習(xí)題。在近幾年的高考中，有一類(lèi)題型，題目長(zhǎng)，信息量大，需要學(xué)生迅速去提取有效信息，如果大量信息全部吸收，不僅浪費(fèi)考試時(shí)間，還可能會(huì)出現(xiàn)時(shí)間不夠、答題不全的現(xiàn)象。使建模思想便有了用武之地。模型的實(shí)質(zhì)就是剔除研究對(duì)象中的次要因素，使學(xué)生一眼就可以看到題目中的主要信息，做到快速審題。當(dāng)然，模型建立需要大量的習(xí)題來(lái)支撐和驗(yàn)證。這就需要教師對(duì)習(xí)題進(jìn)行精心選擇。教師要精選典型習(xí)題，將一類(lèi)習(xí)題的所有變式總結(jié)出來(lái)，建立模型，反復(fù)總結(jié)，反復(fù)驗(yàn)證，并在這個(gè)過(guò)程中總結(jié)出此類(lèi)考題的考點(diǎn)、考查范圍、解題技巧和注意事項(xiàng)，做到少而精、少而深，將建模思想運(yùn)用到極致。

利用建模思想的這種復(fù)習(xí)方法雖好，但是在引導(dǎo)學(xué)生自主建模的過(guò)程中要注重因材施教，因?yàn)榻?jīng)歷了高一、高二兩年的學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生的基礎(chǔ)有了很大的差別，可以要求基礎(chǔ)較好的學(xué)生在知識(shí)點(diǎn)梳理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行聯(lián)系上的創(chuàng)新，而對(duì)于基礎(chǔ)稍差的學(xué)生，還是先從知識(shí)點(diǎn)梳理開(kāi)始，不能一蹴而就。爭(zhēng)取在復(fù)習(xí)階段使不同程度的學(xué)生都能實(shí)現(xiàn)一個(gè)高度上的提升，為高考取得滿(mǎn)意的成績(jī)打好基礎(chǔ)。

（責(zé)任編輯 羅 艷）