幾種建模思想在高中化學解題中的應用研究

楊曉東

(安徽省蕪湖市無為縣無為中學 238300)

與初中階段的化學知識相較而言，當進入到高中課堂以后，化學知識的難度和廣度已經(jīng)得到了明顯的增加，而在高中化學的多種知識當中，更多的教師是通過題目的方式來傳授化學知識，而提目的內(nèi)容和隱含信息的數(shù)量也變得越來越多.因此筆者認為，在高中化學的解題過程當中，可以巧妙地使用不同的解題思維來達到高效解題的目標，其中最為有效的就是建模思想.

一、模型構建的分類

事實上目前在探討的高中化學課堂之中的建模思想也可以被看作是構建一種初步的數(shù)學模型通過這種方式使得原有十分抽象的化學知識和化學方程式能夠以一種更加具象的形態(tài)展現(xiàn)在學生們的腦海當中，這不僅便于學生的理解，更提高了課堂的教學效率.

1.化學方程式的建模

在高中化學階段，要學習的化學方程式數(shù)量之多是難以想見的，不僅在日常的課本當中能夠看到大量的化學方程式，同樣在一些實驗操作過程當中，就是需要建立在對化學方程式的充分了解和基礎配比之上，才能夠完成這項工作，在以往進行化學方程式知識講授的時候，教師往往是通過配平的方式讓學生進行理解，然而對于一些并不太理解，或者說記憶不那么牢固的學生來說，教師則要求他們將這些化學方程式通過死記硬背的方式記憶下來.但是這卻忽視了化學這門學科獨有的規(guī)律性和自然特點，在化學方程式當中實際上蘊含了世間萬物的變化規(guī)律，同樣也蘊含著化學物質反應的規(guī)律.所以筆者認為如果想要在化學課堂之上利用建模思想進行解題的話，那么，首先就需要去考慮如何用建模思想來應對日常的化學方程式教學，可以在進行一些化學方程式教學的時候，用化學方程式建模來進行解題，將基礎的化學方程式進行拆分，尋找到其中的規(guī)律，尤其是探討不同化學物質之間的反應規(guī)律.

2.極值法建模

極值法建模方式，實際上是在高中的數(shù)學課堂，而隨著近年來理科學科的交互融合，核心素養(yǎng)觀念的不斷深化，也意味著高中的化學課堂可以借鑒這一數(shù)學學習方法.舉例來說，在學習高中化學的時候，如果題目當中的條件不是那么的清晰，或者說條件不足的話，那么可以考慮使用這種極值法.也就是說，可以對題目當中的一些變量，通過極值的方式進行設定，將一些必須要進行計算的量設定出一個最大的值或者最小的值，以此來作為推演題目規(guī)律，解答化學難題的依據(jù).

3.差量法建模

化學這門學科之所以是生動有趣的，就是因為在化學的實驗，或者說在學習化學基礎公式的時候就能夠發(fā)現(xiàn)，如果其中的一個數(shù)字，或者說是一個化學元素進行變化的話，那么，整個公式、整個實驗的結果都會發(fā)生天翻地覆的變化.而在解答化學難題的時候，同樣可以利用這種方法采取差量法建模的形式，根據(jù)不同變量所得出的不同結果，尋找到這不同計算過程當中所產(chǎn)生的差值.這個差值有可能是物質反應前后的質量變化，也可能是熱量變化，更可以是氣體物質的體積變化等等.但歸根結底，當進行這種差量法建模的時候，就能夠發(fā)現(xiàn)，通過不同差量結果的對比，總可以尋找到一定的規(guī)律，而這種規(guī)律也可以形成具體的比例關系，反映出物質反應的差值.但值得注意的是，雖然插值法建模，在高中化學課堂當中被廣為應用，但是其中所帶來的誤差也是不容忽視的.

二、在高中化學解題中應用建模思想的具體途徑

1.通過情境創(chuàng)設進行建模

情景教學法在整個教育活動當中都是被應用頻率最高的一種教育方法，這是因為通過教師人為地創(chuàng)建出不同的情景，可以為學生帶來更加直觀的感受，也可以將這些難題轉化為學生比較熟知的內(nèi)容.筆者認為，在高中化學的解題過程當中，可以采取情境創(chuàng)設的辦法來實現(xiàn)建模思想的應用，舉例來說，當教師講解到一些比較晦澀難懂的問題的時候，就可以尋找到這種陌生問題和學生已知知識和已有生活經(jīng)驗之間的關聯(lián).將這個關聯(lián)的不斷放大尋找，創(chuàng)設出不同的生活性情景，也可以根據(jù)實驗室的設備來完成實驗情境的創(chuàng)建.

例如，在剛剛接觸到碳酸氫鈉的時候，很多學生對這種化學元素的了解不是那么的深刻，這時候教師就可以去考慮在實際的生活當中，有沒有一些物品是以包含了碳酸氫鈉這一化學元素的，那么顯而易見的是在日常生活中的小蘇打作為一種廚房用品，經(jīng)常性的出現(xiàn)在人們的生活當中，而小蘇打就是碳酸氫鈉，通過在實驗當中對其進行加熱，可以將其分解為水、二氧化碳以及碳酸鈉.通過這種實驗情景的創(chuàng)建，可以使得學生們對碳酸氫鈉這一化學元素的認知更加了解，也可以了解到什么樣的化學元素共同配比才能夠組成碳酸氫鈉.

2.通過逐項分解進行建模

事實上，如果對建模思想進行深入分析的話，就能夠發(fā)現(xiàn)建模思想本身就是一次系統(tǒng)化的逐項分解，就是將原有的化學方程式和化學知識進行一次又一次的細化拆解.所以，筆者建議，在高中化學的題目講解過程當中，就可以通過逐項分解的方式來完成建模思想的應用.這種教學方法可以被廣泛的應用在化學概念，化學定理以及化學方程式的教學過程當中，同樣，在化學反應原理的實驗教學過程當中也可以應用逐項分解法來開展教學活動.

舉例來說，在學習守恒法則的時候，教師就可以利用逐項分解的思維來進行建模.如果題目當中出現(xiàn)了一部分化學反應或者是化學方程式時，就可以利用化學當中的守恒原則，化學方程式大部分都是根據(jù)化學反應后元素守恒推斷出來的，例如在化學溶液的配制當中，常常需要根據(jù)化學方程式和守恒原則來計算溶液原物質的質量以及配置后的溶液濃度等數(shù)值.

綜上所述，隨著化學知識學習時間的增多，也意味著高中化學知識的難度也獲得了顯著的增強，在高中化學的課堂當中，無論是解答一些比較困難的題目，還是學習化學方程式和化學原理，都是需要通過建模思想來完成的.