建模思想在高中化學(xué)解題中的應(yīng)用

魏有云

【摘 要】 在高中化學(xué)解題中運(yùn)用建模思想，不僅能使學(xué)生突破感官和時空的局限，充分發(fā)揮學(xué)生的想象和推理能力，而且還可以拓寬學(xué)生的思維領(lǐng)域，從而提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

【關(guān) 鍵 詞】 建模思想；高中；化學(xué)解題

《2015年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱——化學(xué)》對學(xué)習(xí)能力的要求部分提出：“能用正確的化學(xué)術(shù)語及文字、圖表、模型、圖形等表達(dá)化學(xué)問題解決的過程和結(jié)果，并作出解釋的能力。”其實(shí)，高考考試大綱要求的這種解題思想就是建模思想。

建模思想在高中化學(xué)解題中的主要作用是：①有利于學(xué)生形成和理解抽象的化學(xué)概念；②有利于學(xué)生建立反應(yīng)模型，理解反應(yīng)實(shí)質(zhì)；③有利于學(xué)生假設(shè)體系模型，降低解題難度；④有利于學(xué)生利用數(shù)學(xué)模型，解決化學(xué)問題。

一、有利于學(xué)生形成和理解抽象的化學(xué)概念

如“化學(xué)平衡”概念的建立過程。課前學(xué)生做家庭實(shí)驗(yàn)并思考產(chǎn)生現(xiàn)象的原因：將雕刻成球型的冰糖（其化學(xué)成分為蔗糖）置于蔗糖飽和溶液中，并把裝置放在冰箱冷藏柜里（保持溫度和溶劑質(zhì)量都不變），幾天后，觀察小球的質(zhì)量和形狀有無變化？學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（質(zhì)量不變，形狀有所改變）和已有的溶解平衡概念，進(jìn)行如下分析、推理：

這樣，通過遷移建立起了“化學(xué)平衡”概念，使枯燥的、抽象的概念變得直觀、具體了，使學(xué)生不但能認(rèn)識概念的內(nèi)涵，而且能理解概念的本質(zhì)。許多化學(xué)概念、物質(zhì)性質(zhì)都可以在建模思想的引領(lǐng)下，通過聯(lián)想、遷移、類比、推理等思維方式建立。

二、有利于學(xué)生建立反應(yīng)模型，理解反應(yīng)實(shí)質(zhì)

學(xué)習(xí)元素化合物知識部分，化學(xué)反應(yīng)類型紛繁復(fù)雜，學(xué)生掌握起來比較困難。如果在教學(xué)中概括出各類反應(yīng)的反應(yīng)模型，這樣就能使復(fù)雜而難以掌握的問題變得有規(guī)律可循了。臂如復(fù)習(xí)“水解反應(yīng)”，可以通過下列具體的化學(xué)方程式概括出反應(yīng)模型。具體反應(yīng)：

從具體的“水解反應(yīng)”中，尋找反應(yīng)機(jī)理，最終得到“水解反應(yīng)”的一般規(guī)律。不僅培養(yǎng)了學(xué)生的概括能力，而且使學(xué)生在較高層次上理解了反應(yīng)的實(shí)質(zhì)， 進(jìn)一步提高了靈活運(yùn)用知識的能力。

三、有利于學(xué)生假設(shè)體系模型，降低解題難度

有些化學(xué)問題比較抽象，用常規(guī)方法解決時，往往感到無從下手。如果根據(jù)建模思想，將問題分解并假設(shè)為幾個變化的體系模型，用理想化了的模型揭示在表面現(xiàn)象掩蓋下的化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)，問題就迎刃而解了。

例 恒溫恒壓下，在容積可變的容器中，反應(yīng)2NO2（g）？葑N2O4（g）達(dá)到平衡后，再向容器內(nèi)通入一定量NO2，又達(dá)到平衡時，N2O4的體積分?jǐn)?shù)（ ）

A. 不變 B. 增大 C. 減小 D. 無法判斷

分析：如果按照常規(guī)思維，容器容積改變，氣體濃度改變，分子數(shù)目也改變，就會誤選D選項(xiàng)。

若根據(jù)建模思想，變換思維方式，轉(zhuǎn)化思維角度，將該問題分解并假設(shè)為幾個變化的體系模型，解題就方便了。

四、有利于學(xué)生利用數(shù)學(xué)模型，解決化學(xué)問題

數(shù)學(xué)是思維的工具，很多化學(xué)問題需要用數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)方法（數(shù)學(xué)模型）來解決。運(yùn)用數(shù)學(xué)模型解化學(xué)問題的基本思路是：明確化學(xué)問題中各知識點(diǎn)間關(guān)系→尋找各化學(xué)知識點(diǎn)之間的變量規(guī)律，應(yīng)用化學(xué)原理建立化學(xué)模型→運(yùn)用數(shù)學(xué)方法對化學(xué)模型進(jìn)行處理，建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型→應(yīng)用數(shù)學(xué)模型和化學(xué)規(guī)律解答化學(xué)問題。在高中化學(xué)中，數(shù)學(xué)模型解化學(xué)問題主要表現(xiàn)為：分類討論的思想，轉(zhuǎn)化與化歸的思想，數(shù)形結(jié)合的思想，函數(shù)與方程的思想。應(yīng)用這些思想解決化學(xué)問題的技巧有：極值法、十字交叉法、平均值法、方程法、幾何法、排列組合法、圖像法、數(shù)軸法、數(shù)列法、數(shù)學(xué)歸納法、中間值法、不等式法、不定方程法、待定系數(shù)法等。

將具體的化學(xué)問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，轉(zhuǎn)化過程中，需要進(jìn)行一系列的觀察、分析與綜合等思維活動，不但加強(qiáng)了學(xué)科間的聯(lián)系，而且提高了學(xué)生的抽象思維能力。

綜上所述，在高中化學(xué)解題中運(yùn)用建模思想，不僅能使學(xué)生突破感官和時空的局限，充分發(fā)揮學(xué)生的想象和推理能力，而且還可以拓寬學(xué)生的思維領(lǐng)域，從而提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

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