試論高中化學(xué)解題中數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用

焦陽

摘要：高中化學(xué)和數(shù)學(xué)都是理論性和邏輯性比較強(qiáng)的學(xué)科，兩門學(xué)科的學(xué)習(xí)方式和解題方法都有很多相似之處。對高中化學(xué)解題中數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用進(jìn)行研究有利于創(chuàng)新出新的學(xué)習(xí)方法，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。數(shù)學(xué)是理科的基礎(chǔ)學(xué)科，數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)貫穿于小學(xué)、初中、高中、甚至大學(xué)階段，所以，高中化學(xué)解題中會經(jīng)常用到數(shù)學(xué)方法。本文從高中化學(xué)和數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)方法出發(fā)，進(jìn)一步探討高中化學(xué)解題中數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；解題；數(shù)學(xué)方法；應(yīng)用

一般而言，數(shù)學(xué)的研究方向主要是空間形式和數(shù)量的關(guān)系，因此，在化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中可以把數(shù)學(xué)當(dāng)作一門工具，并且可以在化學(xué)解題中借鑒數(shù)學(xué)方法。高中階段的學(xué)生一般都具備一定的學(xué)習(xí)能力和邏輯思維能力，完全可以把數(shù)學(xué)的解題方法運(yùn)用到化學(xué)的學(xué)習(xí)中，不僅可以提高學(xué)生的解題能力，還能進(jìn)一步提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力和邏輯思維能力。因此，在高中化學(xué)的解題過程中運(yùn)用數(shù)學(xué)方法是具有一定的科學(xué)性、合理性的。同時，還要注重培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和解題能力。

一、高中化學(xué)解題中數(shù)學(xué)方法應(yīng)用的必要性分析

數(shù)學(xué)作為一門基礎(chǔ)性的學(xué)科，也是提高學(xué)生計算能力和邏輯思維能力的重要學(xué)科。而化學(xué)是帶有科學(xué)啟蒙的一門學(xué)科。近年來，數(shù)學(xué)方法在高中化學(xué)解題中得到越來越廣泛的運(yùn)用，并且在高考化學(xué)試卷中運(yùn)用數(shù)學(xué)方法來解題已經(jīng)成為老師和學(xué)生的“共識”。所以，教師在教學(xué)實(shí)踐中要注重引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思維來學(xué)習(xí)化學(xué)知識，并且要善于把兩門學(xué)科有效結(jié)合起來，才能進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。高中階段的化學(xué)知識，特別是一些重要的考試知識，通常都會涉及到很多計算，而這些需要計算的題目，則需要運(yùn)用數(shù)學(xué)知識才能進(jìn)一步得到解決。除此之外，現(xiàn)代高中化學(xué)和數(shù)學(xué)的聯(lián)系越來越緊密，主要體現(xiàn)在很多計算類的知識點(diǎn)都是相通的，既可以運(yùn)用到數(shù)學(xué)解題中，也可以運(yùn)用到化學(xué)解題中，比如，平均值法、十字交叉法等。因此，在高中化學(xué)教學(xué)中，應(yīng)該推廣使用數(shù)學(xué)的方法，這樣不僅可以拓寬學(xué)生的知識面，還能提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。除此之外，在高中化學(xué)解題中運(yùn)用數(shù)學(xué)方法有利于拓寬學(xué)生的發(fā)散思維，使得學(xué)生可以從不同的角度考慮問題，這是充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性的重要舉措，也是提高學(xué)生積極性、創(chuàng)造性的重要方法。

二、高中化學(xué)解題中數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用

（一）極值法在化學(xué)問題中的應(yīng)用

例如：某烴的同系物里包含碳分子，并且含碳量隨著碳分子的增加而增加，進(jìn)一步推斷出該同系物中碳分子的百分比。

分析：根據(jù)題目我們可以得到以下信息。首先，該同系物所包含的碳分子隨著碳含量的增加而增加，并且分子含碳量和分子量成正比。另外，我們可以根據(jù)所學(xué)知識判斷只有烴的同系物才符合題目要求，而單烯烴的含碳量不符合題目所描述的隨分子量的變化而變化，則可以進(jìn)一步排除單烯烴的可能。在高中化學(xué)知識中含碳量最低的是甲烷，并且甲烷的含碳量隨分子量的變化而變化。一般而言，甲烷在正常的環(huán)境中，其含碳量為75%，計算烴烷中的含碳量可以使用公式CnH2n+2，因此，我們可以進(jìn)一步推斷出烴烷中碳含量的計算公式12n/（14n+2），并且當(dāng)n趨向于無窮大時，可以通過數(shù)學(xué)公式計算出極值為86%，則可以確定烴的同系物的最高含碳量為86%。通過上述分析，可以得出該同系物中碳含量的范圍在75%～86%之間。在這道化學(xué)題目中，既運(yùn)用到高中數(shù)學(xué)的計算方法，也運(yùn)用到高中化學(xué)的分析方法，是高中化學(xué)解題中數(shù)學(xué)方法應(yīng)用的典范。另外，在解題的過程中，既鞏固了數(shù)學(xué)知識，也提高了解決化學(xué)問題的能力。

（二）排列組合法在化學(xué)問題中的應(yīng)用

例如：甲烷的分子結(jié)構(gòu)屬于四面體，如果甲烷分子中的氫原子被Br、CL、F和I取代，計算可以得出多少種烴？

分析：根據(jù)題目可以得出烴一般分為一鹵代烴、二鹵代烴、三鹵代烴和四鹵代烴，并且代替氫原子的物質(zhì)也只有四種，即Br、CL、F、I，可以通過數(shù)學(xué)中的排列組合方法來進(jìn)行處理。

這些例子都充分說明了高中化學(xué)解題中可以運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，這樣不僅可以節(jié)約計算時間，還能提高學(xué)生舉一反三的能力。在高中化學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中，老師要注重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，讓學(xué)生把化學(xué)知識和數(shù)學(xué)知識緊密結(jié)合起來，一方面，可以使得學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思維解決化學(xué)問題，另一方面，也可以使得學(xué)生運(yùn)用化學(xué)思維、科學(xué)思維去分析數(shù)學(xué)問題，這樣有利于增強(qiáng)學(xué)生的理解能力，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。比如，高中數(shù)學(xué)知識中的概率、幾何和排列組合等知識都可以運(yùn)用化學(xué)問題中。處于高中階段的學(xué)生，已經(jīng)具備一定的理解能力和學(xué)習(xí)能力，可以通過一些題目把數(shù)學(xué)思維和化學(xué)思維進(jìn)行比較，進(jìn)一步歸納總結(jié)出數(shù)學(xué)思維和化學(xué)思維的差異，從而得出哪一類題目運(yùn)用化學(xué)方法比較簡單，哪一類題目運(yùn)用數(shù)學(xué)方法比較簡單?？偟膩碚f，化學(xué)思維更強(qiáng)調(diào)邏輯思維能力和歸納總結(jié)能力，適合運(yùn)用到數(shù)學(xué)的一些應(yīng)用題中。而數(shù)學(xué)思維更強(qiáng)調(diào)計算能力和歸納總結(jié)能力，比較適合運(yùn)用在化學(xué)的計算題中。

三、結(jié)語

綜上所述，在高中化學(xué)解題中運(yùn)用數(shù)學(xué)方法是提高解題速度，增強(qiáng)理解能力和邏輯思維能力的重要方法，并且運(yùn)用數(shù)學(xué)思維來解決化學(xué)問題有利于提高學(xué)生的計算能力和舉一反三能力。另外，現(xiàn)代高中化學(xué)和數(shù)學(xué)的聯(lián)系越來越緊密，主要體現(xiàn)在很多計算類的知識點(diǎn)都是相通的，既可以運(yùn)用到數(shù)學(xué)解題中，也可以運(yùn)用到化學(xué)解題中，比如，平均值法、十字交叉法等。因此，在高中化學(xué)教學(xué)中，應(yīng)該推廣使用數(shù)學(xué)的方法，這樣不僅可以拓寬學(xué)生的知識面，還能提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。同時，隨著新一輪的教學(xué)改革不斷推進(jìn)，高中數(shù)學(xué)和化學(xué)這兩門學(xué)科的聯(lián)系將會越來越緊密，這樣有利于提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]陳海燕.數(shù)學(xué)思想和方法在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用[J].文理導(dǎo)航·教育研究與實(shí)踐，2015（4）.