模型法解題在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

劉海伊

所謂數(shù)學(xué)模型就是針對(duì)或參照某種事物系統(tǒng)的特征或數(shù)量的依存關(guān)系，采取數(shù)學(xué)語言，概括地或近似地表述出的一種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，是利用數(shù)學(xué)解決問題（實(shí)際問題或理論問題）的主要方式之一。利用數(shù)學(xué)模型解決問題的方法叫做數(shù)學(xué)模型法（method of mathematical model），簡稱MM。通俗的解釋即建模的方法，建模是一種思想模型，是構(gòu)建認(rèn)識(shí)問題和解決問題的思想模型。模型思想在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用是很廣泛的，一個(gè)概念、一條規(guī)律、一種反應(yīng)類型、一個(gè)假設(shè)體系等都可以成為一個(gè)思想模型。錢學(xué)森曾經(jīng)說過：“模型就是通過我們對(duì)問題的分析，利用我們的機(jī)理，吸收一切主要因素，略去一切不主要因素所創(chuàng)造出來的一幅圖畫。”故模型思想可以使知識(shí)模式化、程序化。

本文所涉及的不是原本的數(shù)學(xué)建模思想，是一種形式的思維模式，參考了數(shù)學(xué)建模思想，但不是公式模型，是一種解題的思維框架?；瘜W(xué)學(xué)科是一門普通的自然科學(xué)學(xué)科，但是又有著自身的學(xué)科特色。在基本理論的教學(xué)中，如果能采用模式化教學(xué)方法，使理論教學(xué)思路清晰化、程序化，就會(huì)使教學(xué)內(nèi)容更容易被學(xué)生接受和理解。建模是一種解決問題的思維方法，是學(xué)習(xí)過程的一個(gè)工具，掌握好這個(gè)方法不僅對(duì)當(dāng)下的學(xué)習(xí)有明顯作用，對(duì)學(xué)習(xí)者程序化思維的養(yǎng)成有積極的作用。筆者以高中化學(xué)的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)為載體，談一談模型思想的方法在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

一、化學(xué)平衡問題

化學(xué)平衡問題在高中化學(xué)理論教學(xué)中屬于重點(diǎn)也是難點(diǎn)，由于本身化學(xué)平衡是個(gè)很抽象的概念，對(duì)于學(xué)生來說不但要理解更要接受這個(gè)理論，用這個(gè)理論來解題，老師能否給學(xué)生搭建理解的階梯、化解理解的難度，就很關(guān)鍵了。這一問題可以用模型法來幫助學(xué)生化解思維難點(diǎn)。最常見的方法是樹立物料加倍、體積加倍，物料減倍、體積減倍的思維模型來幫助學(xué)生理解和應(yīng)用該階段內(nèi)容。

二、電解質(zhì)溶液中的微粒種類和微粒數(shù)目排序問題

由于此類問題涉及電解質(zhì)強(qiáng)弱的判斷、電離產(chǎn)物的判斷、弱電解質(zhì)的電離平衡、弱電解質(zhì)的水解平衡、物質(zhì)是單一還是相互反應(yīng)的判斷，所以要能全面認(rèn)識(shí)溶液又要抓主要矛盾才能得到清晰的解題脈絡(luò)。1.判斷溶液中的溶質(zhì)（如果是物質(zhì)的相互反應(yīng)要判斷產(chǎn)物和剩余反應(yīng)物是強(qiáng)電解質(zhì)還是弱電解質(zhì)）2.判斷溶液中的微粒種類和濃度排序。強(qiáng)電解質(zhì)完全電離，弱電解質(zhì)大部分以分子形式存在，電離部分僅占一小部分，水解的弱酸跟或者弱堿根同樣道理，主要存在形式為自身離子，水解產(chǎn)物為少量存在。所以在判斷微粒種類上要抓住主要矛盾。

三、原電池電極反應(yīng)式的書寫問題

原電池原理在中學(xué)階段既是對(duì)氧化還原反應(yīng)原理的應(yīng)用又是與生活、生產(chǎn)實(shí)際緊密相關(guān)的理論部分教學(xué)，是理論部分教學(xué)的難點(diǎn)也是高考考試的重點(diǎn)。原電池是一種裝置，這個(gè)特殊的裝置使得一些氧化還原反應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外供電，供電的本質(zhì)是氧化劑和還原劑發(fā)生反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。所以分析原電池反應(yīng)就是分析氧化還原反應(yīng)，找到裝置中的氧化劑和還原劑，氧化劑做原電池正極反應(yīng)物質(zhì)，還原劑做負(fù)極反應(yīng)物質(zhì)。1.找出總反應(yīng)。觀察裝置中的物質(zhì)，判斷氧化劑和還原劑，找出自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。2.寫出結(jié)合裝置中的反應(yīng)介質(zhì)的總的原電池反應(yīng)。這個(gè)步驟一定注意體系提供的反應(yīng)介質(zhì)，介質(zhì)不同，電解反應(yīng)式是不同的。3.注意在轉(zhuǎn)移電子個(gè)數(shù)相等的前提下，負(fù)極反應(yīng)式+正極反應(yīng)式=總反應(yīng)式，知二求一。如下題：是原電池和電解池的綜合應(yīng)用，體現(xiàn)了知識(shí)的系統(tǒng)性，考查學(xué)生的理解能力。體系中當(dāng)然是氧氣為氧化劑氫氣為還原劑，兩者反應(yīng)的化學(xué)方程式很簡單，但要注意反應(yīng)介質(zhì)是酸性環(huán)境。

化學(xué)學(xué)科本來知識(shí)點(diǎn)就很繁雜，所以梳理出清晰的思維脈絡(luò)很重要，建立解題和思維的模式，利于學(xué)生程序化思維的發(fā)展。所以該方法是解決問題的科學(xué)思想和方法，是一種思想模型。思維的一種飛躍。