幾種建模思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用研究

楊曉東

摘 要：具體分析了幾種建模，思想在高中化學(xué)解題當(dāng)中的具體應(yīng)用，可能首先探討了模型構(gòu)建的分類，從化學(xué)方程式的建模及執(zhí)法建模和差量法建模三方面著手論述;隨后探討了具體的應(yīng)用途徑，建議通過(guò)情景創(chuàng)設(shè)進(jìn)行建模，同樣也需要通過(guò)逐項(xiàng)分解進(jìn)行建模.

關(guān)鍵詞：建模思想;情景創(chuàng)設(shè);逐項(xiàng)分解;高中化學(xué)

與初中階段的化學(xué)知識(shí)相較而言，當(dāng)進(jìn)入到高中課堂以后，化學(xué)知識(shí)的難度和廣度已經(jīng)得到了明顯的增加，而在高中化學(xué)的多種知識(shí)當(dāng)中，更多的教師是通過(guò)題目的方式來(lái)傳授化學(xué)知識(shí)，而提目的內(nèi)容和隱含信息的數(shù)量也變得越來(lái)越多.因此筆者認(rèn)為，在高中化學(xué)的解題過(guò)程當(dāng)中，可以巧妙地使用不同的解題思維來(lái)達(dá)到高效解題的目標(biāo)，其中最為有效的就是建模思想.

一、模型構(gòu)建的分類

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

1.化學(xué)方程式的建模

在高中化學(xué)階段，要學(xué)習(xí)的化學(xué)方程式數(shù)量之多是難以想見(jiàn)的，不僅在日常的課本當(dāng)中能夠看到大量的化學(xué)方程式，同樣在一些實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程當(dāng)中，就是需要建立在對(duì)化學(xué)方程式的充分了解和基礎(chǔ)配比之上，才能夠完成這項(xiàng)工作，在以往進(jìn)行化學(xué)方程式知識(shí)講授的時(shí)候，教師往往是通過(guò)配平的方式讓學(xué)生進(jìn)行理解，然而對(duì)于一些并不太理解，或者說(shuō)記憶不那么牢固的學(xué)生來(lái)說(shuō)，教師則要求他們將這些化學(xué)方程式通過(guò)死記硬背的方式記憶下來(lái).但是這卻忽視了化學(xué)這門學(xué)科獨(dú)有的規(guī)律性和自然特點(diǎn)，在化學(xué)方程式當(dāng)中實(shí)際上蘊(yùn)含了世間萬(wàn)物的變化規(guī)律，同樣也蘊(yùn)含著化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)的規(guī)律.所以筆者認(rèn)為如果想要在化學(xué)課堂之上利用建模思想進(jìn)行解題的話，那么，首先就需要去考慮如何用建模思想來(lái)應(yīng)對(duì)日常的化學(xué)方程式教學(xué)，可以在進(jìn)行一些化學(xué)方程式教學(xué)的時(shí)候，用化學(xué)方程式建模來(lái)進(jìn)行解題，將基礎(chǔ)的化學(xué)方程式進(jìn)行拆分，尋找到其中的規(guī)律，尤其是探討不同化學(xué)物質(zhì)之間的反應(yīng)規(guī)律.

2.極值法建模

極值法建模方式，實(shí)際上是在高中的數(shù)學(xué)課堂，而隨著近年來(lái)理科學(xué)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(xué)課堂可以借鑒這一數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法.舉例來(lái)說(shuō)，在學(xué)習(xí)高中化學(xué)的時(shí)候，如果題目當(dāng)中的條件不是那么的清晰，或者說(shuō)條件不足的話，那么可以考慮使用這種極值法.也就是說(shuō)，可以對(duì)題目當(dāng)中的一些變量，通過(guò)極值的方式進(jìn)行設(shè)定，將一些必須要進(jìn)行計(jì)算的量設(shè)定出一個(gè)最大的值或者最小的值，以此來(lái)作為推演題目規(guī)律，解答化學(xué)難題的依據(jù).

3.差量法建模

化學(xué)這門學(xué)科之所以是生動(dòng)有趣的，就是因?yàn)樵诨瘜W(xué)的實(shí)驗(yàn)，或者說(shuō)在學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)公式的時(shí)候就能夠發(fā)現(xiàn)，如果其中的一個(gè)數(shù)字，或者說(shuō)是一個(gè)化學(xué)元素進(jìn)行變化的話，那么，整個(gè)公式、整個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都會(huì)發(fā)生天翻地覆的變化.而在解答化學(xué)難題的時(shí)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(jié)果，尋找到這不同計(jì)算過(guò)程當(dāng)中所產(chǎn)生的差值.這個(gè)差值有可能是物質(zhì)反應(yīng)前后的質(zhì)量變化，也可能是熱量變化，更可以是氣體物質(zhì)的體積變化等等.但歸根結(jié)底，當(dāng)進(jìn)行這種差量法建模的時(shí)候，就能夠發(fā)現(xiàn)，通過(guò)不同差量結(jié)果的對(duì)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(guān)系，反映出物質(zhì)反應(yīng)的差值.但值得注意的是，雖然插值法建模，在高中化學(xué)課堂當(dāng)中被廣為應(yīng)用，但是其中所帶來(lái)的誤差也是不容忽視的.

二、在高中化學(xué)解題中應(yīng)用建模思想的具體途徑

1.通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)進(jìn)行建模

情景教學(xué)法在整個(gè)教育活動(dòng)當(dāng)中都是被應(yīng)用頻率最高的一種教育方法，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)教師人為地創(chuàng)建出不同的情景，可以為學(xué)生帶來(lái)更加直觀的感受，也可以將這些難題轉(zhuǎn)化為學(xué)生比較熟知的內(nèi)容.筆者認(rèn)為，在高中化學(xué)的解題過(guò)程當(dāng)中，可以采取情境創(chuàng)設(shè)的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)建模思想的應(yīng)用，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)教師講解到一些比較晦澀難懂的問(wèn)題的時(shí)候，就可以尋找到這種陌生問(wèn)題和學(xué)生已知知識(shí)和已有生活經(jīng)驗(yàn)之間的關(guān)聯(lián).將這個(gè)關(guān)聯(lián)的不斷放大尋找，創(chuàng)設(shè)出不同的生活性情景，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備來(lái)完成實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)建.

例如，在剛剛接觸到碳酸氫鈉的時(shí)候，很多學(xué)生對(duì)這種化學(xué)元素的了解不是那么的深刻，這時(shí)候教師就可以去考慮在實(shí)際的生活當(dāng)中，有沒(méi)有一些物品是以包含了碳酸氫鈉這一化學(xué)元素的，那么顯而易見(jiàn)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(dāng)中，而小蘇打就是碳酸氫鈉，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中對(duì)其進(jìn)行加熱，可以將其分解為水、二氧化碳以及碳酸鈉.通過(guò)這種實(shí)驗(yàn)情景的創(chuàng)建，可以使得學(xué)生們對(duì)碳酸氫鈉這一化學(xué)元素的認(rèn)知更加了解，也可以了解到什么樣的化學(xué)元素共同配比才能夠組成碳酸氫鈉.

2.通過(guò)逐項(xiàng)分解進(jìn)行建模

事實(shí)上，如果對(duì)建模思想進(jìn)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(xiàng)分解，就是將原有的化學(xué)方程式和化學(xué)知識(shí)進(jìn)行一次又一次的細(xì)化拆解.所以，筆者建議，在高中化學(xué)的題目講解過(guò)程當(dāng)中，就可以通過(guò)逐項(xiàng)分解的方式來(lái)完成建模思想的應(yīng)用.這種教學(xué)方法可以被廣泛的應(yīng)用在化學(xué)概念，化學(xué)定理以及化學(xué)方程式的教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，同樣，在化學(xué)反應(yīng)原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程當(dāng)中也可以應(yīng)用逐項(xiàng)分解法來(lái)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng).

舉例來(lái)說(shuō)，在學(xué)習(xí)守恒法則的時(shí)候，教師就可以利用逐項(xiàng)分解的思維來(lái)進(jìn)行建模.如果題目當(dāng)中出現(xiàn)了一部分化學(xué)反應(yīng)或者是化學(xué)方程式時(shí)，就可以利用化學(xué)當(dāng)中的守恒原則，化學(xué)方程式大部分都是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)后元素守恒推斷出來(lái)的，例如在化學(xué)溶液的配制當(dāng)中，常常需要根據(jù)化學(xué)方程式和守恒原則來(lái)計(jì)算溶液原物質(zhì)的質(zhì)量以及配置后的溶液濃度等數(shù)值.

綜上所述，隨著化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)時(shí)間的增多，也意味著高中化學(xué)知識(shí)的難度也獲得了顯著的增強(qiáng)，在高中化學(xué)的課堂當(dāng)中，無(wú)論是解答一些比較困難的題目，還是學(xué)習(xí)化學(xué)方程式和化學(xué)原理，都是需要通過(guò)建模思想來(lái)完成的.

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[責(zé)任編輯：季春陽(yáng)]