模型認(rèn)知在高考化學(xué)復(fù)習(xí)中的有效運用

摘 要：化學(xué)作為高中教育體系中的一門重要科目，在高考中占據(jù)著一定的分值比重，為更好的應(yīng)對高考，僅僅依靠新課學(xué)習(xí)效果有限，開展復(fù)習(xí)教學(xué)相當(dāng)有必要.模型認(rèn)知屬于高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的一部分，在高中化學(xué)復(fù)習(xí)中需要有效運用，增強(qiáng)學(xué)生的關(guān)鍵能力.

關(guān)鍵詞：模型認(rèn)知;高考;化學(xué)復(fù)習(xí);高中化學(xué)

中圖分類號：G632????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A????? 文章編號：1008-0333（2021）36-0082-02

模型認(rèn)知即為學(xué)生能認(rèn)識化學(xué)現(xiàn)象和模型之間的聯(lián)系，可運用多種模型對化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行描述與解釋，根據(jù)物質(zhì)及其變化的信息來構(gòu)建模型，形成解決輔助化學(xué)問題的思維框架，預(yù)測物質(zhì)及其變化可能出現(xiàn)的結(jié)果.在高考化學(xué)復(fù)習(xí)中有效運用模型認(rèn)知，可讓學(xué)生遇到類似的化學(xué)問題時，通過思考與分析以后找到同當(dāng)前問題相對應(yīng)的模型，他們由此處理試題.

一、構(gòu)建化學(xué)知識模型，幫助學(xué)生夯實基礎(chǔ)

在高考化學(xué)復(fù)習(xí)中有效運用建模思想，把化學(xué)問題中非本質(zhì)、次要的信息舍掉，能夠?qū)⒈举|(zhì)知識變得更加清晰，也更為容易地納入到學(xué)生固有的知識框架之中，以使他們在復(fù)習(xí)中達(dá)到正遷移的效果.高中化學(xué)教師引領(lǐng)學(xué)生建構(gòu)知識模型時，能夠?qū)⒅R變得結(jié)構(gòu)化、組織化與系統(tǒng)化，使其對化學(xué)知識進(jìn)行記憶、再現(xiàn)與儲存，增強(qiáng)記憶，幫助他們夯實基礎(chǔ).

比如，在進(jìn)行“金屬的化學(xué)性質(zhì)”復(fù)習(xí)時，當(dāng)復(fù)習(xí)到化學(xué)方程式的相關(guān)內(nèi)容時，教師可以金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)為基準(zhǔn)建立模型，先出示能夠同鈉發(fā)生反應(yīng)的一些物質(zhì)類型，包括：氧氣、氯氣、硫等單質(zhì)，氧化物，酸，熔融鹽與鹽溶液等，由學(xué)生寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式，完成模型中的內(nèi)容以后，要求他們畫出鋁、鎂、鈉的原子結(jié)構(gòu)示意圖，且寫出元素化合價，比較彼此之間的活動性.接著，教師讓學(xué)生結(jié)合金屬單質(zhì)的共性，動腦、動筆推理出與銅、鐵、鎂共性有關(guān)的化學(xué)方程式，引導(dǎo)他們在“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)思想導(dǎo)向下尋找個性化內(nèi)容，如：元素化合價、反應(yīng)條件的不同等，實現(xiàn)共性與個性的相結(jié)合.

如此，教師通過共性和個性的巧妙整合，把多種同金屬化學(xué)性質(zhì)有關(guān)的化學(xué)方程式呈現(xiàn)出來，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，且由他們親自動手完成，使其建構(gòu)化學(xué)知識模型的能力得到鍛煉.

二、構(gòu)建化學(xué)思維模型，提高學(xué)生思維品質(zhì)

化學(xué)模型中的大部分內(nèi)容都屬于思維下的產(chǎn)物，在高中化學(xué)復(fù)習(xí)中，為有效運用模型認(rèn)知，教師應(yīng)從簡單問題著手，做好思維的起點工作，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識，掌握化學(xué)方法與思想，并探尋答案，幫助他們循序漸進(jìn)的建構(gòu)化學(xué)認(rèn)知模型.高中化學(xué)教師需從傳授實時、掌握學(xué)科知識層面上升至使用事實、發(fā)展學(xué)習(xí)觀念、建構(gòu)思維模型，提高學(xué)生的思維品質(zhì).

例如，在開展“化學(xué)平衡圖像”復(fù)習(xí)時，教師可以結(jié)合教材內(nèi)容及學(xué)習(xí)經(jīng)驗指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建出有序的思維模型，主要包括以下內(nèi)容：看圖像，一看面，即橫、縱坐標(biāo)的意義，二看線，即線的走向與變化趨勢，三看點，即起點、拐點與終點，四看輔助線，像平衡線、等壓線與等溫線等，五看量的變化，像溫度變化與濃度變化等;想規(guī)律，聯(lián)想化學(xué)平衡移動的原理，分析條件對化學(xué)平衡移動、反應(yīng)速率的影響;作判斷，利用化學(xué)平衡的原理結(jié)合圖像，共同分析圖像中所代表化學(xué)平衡或者反應(yīng)速率的線做出準(zhǔn)確判斷.隨后教師要設(shè)計一些有關(guān)化學(xué)平衡圖像類的練習(xí)題，為學(xué)生提供實踐訓(xùn)練的機(jī)會，讓他們運用化學(xué)模型解題.

上述案例，教師利用化學(xué)思維模型，將問題的分析過程變得可視化，有利于學(xué)生更好地組織有關(guān)信息，使其清晰且有邏輯性的展開思考，促進(jìn)他們運用所學(xué)知識分析與處理問題.

三、根據(jù)守恒定律建模，突破電學(xué)綜合計算

在高考化學(xué)復(fù)習(xí)過程中，電化學(xué)知識是一類難度相對較大的教學(xué)內(nèi)容，不僅理論知識的學(xué)習(xí)比較困難，解題環(huán)節(jié)更是困難重重，學(xué)生極易遇到障礙，復(fù)習(xí)就顯得極為重要，可以幫助他們突破疑難點的束縛.具體來說，高中化學(xué)教師在復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)守恒定律建立模型，使其突破電化學(xué)綜合計算的障礙，讓他們快速、準(zhǔn)確的處理這類化學(xué)試題.

在實施“電化學(xué)”復(fù)習(xí)時，教師可以組織學(xué)生著重分析這類化學(xué)試題的解題思路，即為：

（1）解題關(guān)鍵，依據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量和未知量之間的紐帶，建立計算時要用到的關(guān)系式;

（2）思維建模，如以通過“4 mol e-”為紐帶能夠構(gòu)建出以下化學(xué)模型：該模型的中心是轉(zhuǎn)移“4 mol e-”，分別向四周輻射以下內(nèi)容：上方為O2、2H2、2Cl2，下方是4Ag、4/n×M、2Cu，右方為4H+——pH（放氧生酸型），左方思維4OH-——pH（放氫生堿型），其中M是金屬，n是其離子的化合價數(shù)值.同時，教師帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)真分析這一化學(xué)模型，指出該模型具有總覽電化學(xué)計算的價值與作用，可以準(zhǔn)確判斷出電極產(chǎn)物.

在上述案例中，教師利用這一化學(xué)模型將有關(guān)電化學(xué)的知識整合在一起，顯得清晰明了、直觀具體，學(xué)生通過有效運用便能快速求解出常見的電化學(xué)計算類問題，變得化繁為簡.

四、依據(jù)解題思路建模，解答工藝流程問題

工藝流程類題目是高考化學(xué)中的一類?？碱}，通常把化工生產(chǎn)中的生詞歷程通過框圖形式來表示，要求學(xué)生依據(jù)生產(chǎn)流程中相關(guān)化學(xué)知識逐步推進(jìn)，這屬于無機(jī)框圖題的改進(jìn)，以現(xiàn)代工廠生產(chǎn)為基礎(chǔ)，同化工生產(chǎn)成本、提純產(chǎn)品與保護(hù)環(huán)境等相結(jié)合，考查物質(zhì)的制取、檢驗、提純或分離等，教師需指引學(xué)生根據(jù)解題思路建模，助推他們解答工藝流程問題.

在“化學(xué)工藝流程題”復(fù)習(xí)中，教師指出鐵硼礦的主要成分有Mg2B2O5·H2O與Fe3O4，還有少量的SiO2、Al2O3、CaO、FeO、Fe2O3等，以此為原料制備硼酸（H3BO2），具體工藝流程：鐵硼礦粉——硫酸浸入——過濾1（浸渣）——凈化除雜——過濾2（濾渣）——蒸發(fā)濃縮——冷卻結(jié)晶——過濾3（含鎂鹽母液）——粗硼酸.接著，教師指導(dǎo)學(xué)生建立解題思路模型，第一步是原材料，分析鐵硼礦的主要成分與雜質(zhì);第二步是核心化學(xué)反應(yīng)，包括制取硼酸的核心反應(yīng)、硫酸浸出時發(fā)生的副反應(yīng);第三至最后一步是產(chǎn)品的分離與提純，過濾1除去不溶性的生成物與雜質(zhì)，凈化除雜包括氧化、調(diào)pH和過濾2，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶與過濾3.

針對上述案例，教師著重引領(lǐng)學(xué)生形成從流程或物質(zhì)本身出發(fā)分析問題的模式，千萬不能脫離實際問題而建構(gòu)模型，使其根據(jù)具體流程建立出解題思路模型，高效解答該類試題.

五、建立實驗解題模型，輔助學(xué)生快速解題

實驗教學(xué)本身就屬于高中化學(xué)課程體系的重要組成部分，實驗類題型也是高考中的?？碱}目之一，主要考查學(xué)生對化學(xué)實驗方面知識及技能的掌握情況，是一類相對特殊的試題.對此，高中化學(xué)教師在平常的實驗教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)通過反復(fù)練習(xí)指導(dǎo)學(xué)生建立實驗解題模型，即明確實驗?zāi)康?、分析實驗原理、設(shè)計路線、完善細(xì)節(jié)與規(guī)范解答，輔助他們快速解題.

以“實驗專題”復(fù)習(xí)為例，教師出示題目：請補(bǔ)充完整由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實驗方案：_________，用少量污水乙醇洗滌、干燥、密封包裝.指引學(xué)生根據(jù)上述驗解題模型來解題，明確實驗?zāi)康氖抢肗aHSO3溶液制備無水Na2SO3;實驗原理第一步加入NaOH把NaHSO3轉(zhuǎn)化成Na2SO3，第二步依據(jù)含硫微粒和pH的關(guān)系來控制pH，第三步根據(jù)Na2SO3的溶解度曲線確定出分離的方法;設(shè)計路線為NaHSO3溶液——NaOH——Na2SO3溶液——調(diào)節(jié)pH——結(jié)晶——無水Na2SO3;完善細(xì)節(jié)，滴加多少NaOH，滴至溶液pH約是10，結(jié)晶的方法是加熱濃縮至出現(xiàn)大量晶體，即為蒸發(fā)結(jié)晶，獲得Na2SO3的方法是高于34℃時趁熱過濾;最后一步將以上流程整理成規(guī)范的化學(xué)語言即為本題標(biāo)準(zhǔn)答案.

對于上述案例，教師引導(dǎo)學(xué)生利用平常建立好的化學(xué)實驗解題模型進(jìn)處理題目，可以有效節(jié)省他們的時間與精力，使其在考試中遇到此類試題時能夠輕松的應(yīng)對，且正確率較高.

在高考化學(xué)復(fù)習(xí)活動中，教師需充分意識到有效運用模型認(rèn)知的重要性與價值，利用平常教學(xué)中的各個契機(jī)指導(dǎo)學(xué)生建立多種多樣的化學(xué)模型，使其處理化學(xué)問題時可以對原有認(rèn)知模型進(jìn)行合理的加工與優(yōu)化，逐步提高他們的模型認(rèn)知素養(yǎng).

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[責(zé)任編輯：季春陽]

收稿日期：2021-09-25

作者簡介：葉雷（1981.6-），男，甘肅省靖遠(yuǎn)人，本科，中學(xué)高級教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

基金項目：本文系甘肅省教育科學(xué) “十三五”規(guī)劃2020年度一般課題“模型認(rèn)知在高考化學(xué)復(fù)習(xí)中的運用研究”，課題立項號 GS[2020]GHB1102，研究成果.